EP0982124A2 - Material für die Gravur-Aufzeichnung mittels kohärenter elektromagnetischer Strahlung und Druckplatte damit - Google Patents

Material für die Gravur-Aufzeichnung mittels kohärenter elektromagnetischer Strahlung und Druckplatte damit Download PDF

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EP0982124A2
EP0982124A2 EP99116468A EP99116468A EP0982124A2 EP 0982124 A2 EP0982124 A2 EP 0982124A2 EP 99116468 A EP99116468 A EP 99116468A EP 99116468 A EP99116468 A EP 99116468A EP 0982124 A2 EP0982124 A2 EP 0982124A2
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engraving
layer
laser
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Uwe Dr. Stebani
Hartmut Dr. Sandig
Klaus-Dieter Tensierowski
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BASF Drucksysteme GmbH
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    • B41C1/02—Engraving; Heads therefor
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    • Y10S430/114—Initiator containing

Definitions

  • the invention relates to a material for engraving recording by means of coherent electromagnetic radiation, consisting of carrier, crosslinkable layer, optionally a cover layer, optionally a cover film, the crosslinkable layer containing at least one ethylenically unsaturated compound and a polymerization initiator and at least one polymeric binder , which consists of a polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of 50-99% and / or one or more copolymers, which make up a significant proportion of the structural unit exhibit.
  • Such materials are for printing forms for high pressure known.
  • WO 93/23252 describes a method for laser engraving an elastomer Single-layer flexographic printing plate described, wherein a mechanical, photochemical or thermochemical amplification of the Single-layer material and engraving with a selected pattern should take place for the production of the finished engraved flexographic printing plate.
  • the single-layer material contains reinforcing agents the mechanically and / or thermochemically and / or photochemically should work. Such reinforcing agents are advantageous for rubber-like flexo materials to improve the engraving in the With regard to a higher image resolution for packaging printing.
  • Radiation absorbing materials can be used as mechanical reinforcing means Pigments serve e.g.
  • finely divided metal particles such as aluminum, copper or zinc, alone or in combination with Carbon black, graphite, copper chromite, chromium oxide, cobalt-chromium-aluminum and other dark, inorganic pigments.
  • various fibers synthetic or natural, e.g. Cellulose, cotton, cellulose acetate, Viscose, paper, glass wool, nylon and polyester.
  • Such mechanical reinforcement means are for crosslinkable PVA binders cannot be used for high-pressure plates.
  • the CO 2 laser Due to the high energy input and its reliability, the CO 2 laser enables a good material removal rate during the engraving process.
  • EP-A 767 406 is an IR laser method for ablation an IR-sensitive layer for the production of a mask for imagewise UV exposure of a high-pressure plate known.
  • a Such mask production differs in principle from an engraving of a printing plate.
  • the present invention is based on the object Material for engraving recording for high pressure plates provide where medium coherent electromagnetic Radiation records or printed products with high resolution can be produced in a short time.
  • the object is achieved with a material for engraving recording by means of coherent electromagnetic radiation, consisting of carrier, crosslinkable layer, optionally a cover layer, optionally a cover film, the crosslinkable layer comprising at least one ethylenically unsaturated compound and a polymerization initiator and at least one polymeric binder contains, which consists of a polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of 50 to 99% and / or one or more copolymers, the structural unit in a significant proportion have, solved according to the invention, if a polymer filler is also provided which has a ceiling temperature of less than 800 K, in particular less than 600 K.
  • Croiling temperature is the temperature at which the depolymerization of a macromolecule from the chain end begins.
  • the particular advantage of using the filler with a predetermined Ceiling temperature limit is that the material for the high pressure is surprisingly usable and the Engraving speed can increase significantly without it Loss in print quality comes.
  • the filler can be networked or can be cross-linked or non-cross-linked, the filler can be useful one or more of the following polymers:
  • PS Polystyrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • POM polyoxymethylene
  • POM polytetrahydrofuran
  • poly ( ⁇ -methylstyrene) polystyrene
  • the filler in particle form in particular in spherical form or Approximately spherical in shape, the largest dimension being about 5-10 ⁇ m is.
  • the polymeric filler can be filled with a Weight percentage from 1 to 49.9%, in particular from 2 to 25%, preferably 5-15%, based on the solids of the crosslinkable layer B) can be used.
  • the polymeric filler has a ceiling temperature of less than 500 K and in particular from polymethyl methacrylate (PMMA) or from polyoxymethylene (POM) exists.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • POM polyoxymethylene
  • the crosslinkable layer B) is expedient before the engraving recording photochemical (actinic radiation), thermal or crosslinkable by means of an electron beam.
  • the crosslinkable layer B) can also have a multilayer structure be, wherein at least one engravable material layer is provided which, in addition to the at least one polymeric binder B3) a polymeric filler B4) with a ceiling temperature of contains less than 800 K, in particular less than 600 K.
  • additives e.g. Dyes, stabilizers or Plasticizer be incorporated.
  • the coherent electromagnetic radiation for engraving recording is expediently laser radiation, in particular the radiation from a CO 2 laser.
  • laser radiation in particular the radiation from a CO 2 laser.
  • the engraving material in the form of pre-crosslinked or uncrosslinked Polymer spheres with diameters in the range of about 5-10 ⁇ m is added to the binder B3).
  • the size is preferably below the desired resolution of the fine Relief elements of the relief.
  • a printing plate with a material according to the invention and a laser engraving, produced by means of a CO 2 laser with a wavelength of 10640 nm and a power of over 100 W with a focus diameter of approx. 15 ⁇ m, is characterized in that with a halftone engraving the Pressure plate the intermediate depths are between approximately 15 and approximately 50 ⁇ m, in particular in the range from approximately 24 to approximately 45 gin.
  • the print products manufactured with it meet the highest demands of printing technology.
  • a printing plate with a material according to the invention is characterized by a filler which is contained as particles and / or beads in the crosslinked layer B).
  • Binders for the engraving material are polyvinyl alcohol a degree of hydrolysis of 50-99% and / or copolymers of Polyvinyl alcohol with the structural unit mentioned in claim 1. The production and use of such polyvinyl alcohols and / or copolymers are described in the examples.
  • Reactive groups in the side chain are also suitable of a branched homopolymer or copolymer, or subsequently introduced into the polymer via a polymer-analogous modification reactive groups, e.g.
  • Materials from the polymers mentioned or theirs are preferred Mixtures that are cross-linked.
  • Networking can be achieved through a chemical reaction, e.g. a radical, ionic or coordinative polymerization, a polycondensation or Polyaddition.
  • the crosslinking reaction can initiated photochemically or thermally, if necessary also with Using a low molecular weight compound with reactive groups and / or a suitable initiator, or by means of an electron beam be performed.
  • the production of the material for the engraving recording before Laser engraving can be carried out according to one of the known manufacturing processes, such as e.g. Pouring a solution of the polymers and possibly other Starting materials from a suitable solvent or Solvent mixture or by extrusion.
  • the material was placed on rollers with a nominal size applied by 40 cm and the same depending on the material Circumferential speeds of approx. 55/110/165/220 rpm rotated to Laser engraving.
  • the focus of the Laser beam adjusted on the material surface.
  • Figures 1 and 2 show greatly enlarged relief views of laser engraving plates according to the invention, which with different roller speeds were engraved.
  • Figure 4 shows compared to a conventional, according to the Nylopring® process, pressure plate produced in Fig. 3 a laser engraved printing plate according to the invention with the same Characteristic values 48 L / cm screen ruling and tonal values of 20%.
  • NYLOPRINT ® is a registered trademark of BASF Drucksysteme GmbH, Stuttgart.
  • binder Filler [wt%] Laser source Engraving result needed time [min]
  • Printing result 1 PVA 0 CO 2 ++ 120 ++ 2nd PVA 5 CO 2 ++ 60 ++ 3rd PVA 10th CO 2 ++ 30th ++ 3A
  • PVA 10th Nd YAG + 40 + 4th PVA 10th CO 2 ++ 30th ++ 5 PVA 10th CO 2 ++ 35 ++ V1 PA 0 Co 2 - 60 - V2 PVA 0 conv. kG 45 +

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Abstract

Ein Material für die Gravur-Aufzeichnung mittels kohärenter elektromagnetischer Strahlung für den Hochdruck, bestehend aus Träger, vernetzbarer Schicht, gegebenenfalls mit Deckschicht und/oder Deckfolie, wobei die Schicht mindestens eine ethylenisch ungesättigte Verbindung, einen Polymerisations-Initiator sowie wenigstens ein polymeres Bindemittel enthält, das aus Polyvinylalkohol und/oder wenigstens einem Copolymeren mit einem wesentlichen Anteil der Struktureinheit

Description

Die Erfindung betrifft ein Material für die Gravur-Aufzeichnung mittels kohärenter elektromagnetischer Strahlung, bestehend aus Träger, vernetzbarer Schicht, optional einer Deckschicht, optional einer Deckfolie, wobei die vernetzbare Schicht mindestens eine ethylenisch ungesättigte Verbindung und einen Polymerisations-Initiator sowie wenigstens ein polymeres Bindemittel enthält, das aus einem Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad von 50 - 99 % und/oder einem oder mehreren Copolymeren besteht, die in einem signifikanten Anteil die Struktureinheit
Figure 00010001
aufweisen.
Solche Materialien sind für Druckformen für den Hochdruck bekannt.
In WO 93/23252 ist ein Verfahren zur Laser-Gravur einer elastomeren Einschicht-Flexodruckplatte beschrieben, wobei eine mechanische, photochemische oder thermochemische Verstärkung des Einschicht-Materials und das Gravieren mit ausgewähltem Muster erfolgen soll zur Herstellung der fertig gravierten Flexodruckplatte. Das Einschicht-Material enthält dabei Verstärkungsmittel die mechanisch und/oder thermochemisch und/oder photochemisch wirken sollen. Derartige Verstärkungsmittel sind vorteilhaft für gummiartige Flexomaterialien zur Verbesserung der Gravur im Hinblick auf eine höhere Bildauflösung für den Verpackungsdruck. Als mechanische Verstärkungsmittel können dabei strahlungsabsorbierende Pigmente dienen, z.B. feinverteilte Metallpartikel wie Aluminium, Kupfer oder Zink, allein oder in Kombination mit Ruß, Graphit, Kupferchromit, Chromoxid, Kobalt-Chrom-Aluminium und anderen dunklen, anorganischen Pigmenten. Als weitere Verstärkungsmittel sind noch angegeben: Diverse Fasern, synthetische oder natürliche, z.B. Zellulose, Baumwolle, Zelluloeazetat, Viskose, Papier, Glaswolle, Nylon und Polyester. Derartige mechanische Verstärkungsmittel sind für vernetzbare PVA-Bindemittel für Hochdruckplatten nicht einsetzbar.
Durch den hohen Energieeintrag und seine Zuverlässigkeit ermöglicht der CO2-Laser eine gute Material-Abtragsgeschwindigkeit beim Gravurvorgang.
Auch der Einsatz von Festkörper-Lasern, insbesondere von NeodymYAG-Lasern ist bekannt, mit dem Vorteil der 10-fach besseren Auflösung, da die Wellenlänge ca 1 µm beträgt, und dem Nachteil der geringeren Abtragsgeschwindigkeit durch die bei hoher Strahlbündelung geringere Leistung.
Mit der EP-A 767 406 ist ein IR-Laser Verfahren für die Ablation einer IR-empfindlichen Schicht zur Herstellung einer Maske zum bildmäßigen UV-Belichten einer Hochdruckplatte bekannt. Eine derartige Maskenherstellung unterscheidet sich prinzipiell von einer Gravur einer Druckplatte.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Material für die Gravur-Aufzeichnung für Hochdruck-Platten bereitzustellen, bei denen mittel kohärenter elektromagnetischer Strahlung Aufzeichnungen bzw. Druckprodukte mit hoher Auflösung in kurzer Zeit hergestellt werden können.
Die Aufgabe wird mit einem Material für die Gravur-Aufzeichnung mittels kohärenter elektromagnetischer Strahlung, bestehend aus Träger, vernetzbarer Schicht, optional einer Deckschicht, optional einer Deckfolie, wobei die vernetzbare Schicht mindestens eine ethylenisch ungesättigte Verbindung und einen Polymerisations-Initiator sowie wenigstens ein polymeres Bindemittel enthält, das aus einem Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad von 50 bis 99 % und/oder einem oder mehreren Copolymeren besteht, die in einem signifikaten Anteil die Struktureinheit
Figure 00020001
aufweisen, erfindungsgemäß gelöst, wenn außerdem ein polymerer Füllstoff vorgesehen ist, der eine Ceiling-Temperatur von kleiner 800 K, insbesondere kleiner als 600 K, aufweist.
(Unter Ceiling-Temperatur versteht man die Temperatur, bei der die Depolymerisation eines Makromoleküls vom Kettenende her beginnt.)
Der besondere Vorteil der Verwendung des Füllstoffs mit vorgegebener Ceiling-Temperaturgrenze liegt darin, daß das Material für den Hochdruck überraschend gut verwendbar ist und sich die Gravurgeschwindigkeit signifikant erhöhen läßt, ohne daß es zu Einbußen bei der Druckqualität kommt.
In weiterer Ausbildung kann der Füllstoft vernetzbar bzw. vernetzt oder unvernetzt sein, zweckmäßig kann der Füllstoff eines oder mehrerer der folgenden Polymere sein:
Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Poly(ethylen)keton, Polyoxymethylen (POM) Polytetrahydrofuran oder Poly(α-methylstyrol). Es ist überraschend vorteilhaft, wenn der Füllstoff in Partikelform, insbesondere in Kugelform oder Etwa-Kugelform vorliegt, wobei die größte Abmessung ca. 5-10 µm beträgt.
In weiterer Ausführung kann der polymere Füllstotf mit einem Gewichtsprozentanteil von 1 bis 49,9 %, insbesondere von 2 bis 25 %, vorzugsweise von 5-15 %, bezogen auf den Feststoff der vernetzbaren Schicht B) verwendet werden.
Es ist auch überraschend vorteilhaft, wenn der polymere Füllstoff eine Ceiling-Temperatur von kleiner als 500 K aufweist und insbesondere aus Polymethylmethacrylat (PMMA) oder aus Polyoxymethylen (POM) besteht.
Die vernetzbare Schicht B) ist zweckmäßig vor der Gravur-Aufzeichnung photochemisch (aktinische Strahlung), thermisch oder mittels Elektonenstrahls vernetzbar.
Die vernetzbare Schicht B) kann auch mehrschichtig ausgebildet sein, wobei mindestens eine gravierbare Material-Schicht vorgesehen ist, die außer dem wenigstens einen polymeren Bindemittel B3) einen polymeren Füllstoff B4) mit einer Ceiling-Temperatur von kleiner als 800 K, insbesondere kleiner als 600 K enthält.
Zweckmäßig können in das erfindungsgemäße Material ein oder mehrere Zusatzstoffe, wie z.B. Farbstoffe, Stabilisatoren oder Weichmacher eingearbeitet sein.
Die kohärente elektromagnetische Strahlung zur Gravur-Aufzeichnung ist zweckmäßig Laser-Strahlung, insbesondere die Strahlung eines CO2-Lasers. Durch gezielte Steuerung und Ausbildung des Laserstrahls ist es möglich, die Qualität der Hochdruck-Reliefs an die hochdruckspezifischen Druckanforderungen zur Verbesserung der Druckkennlinie im Rasterdruck angepaßt werden.
Es ist herstellungsmäßig für das Gravur-Material vorteilhaft, wenn der Füllstoft B4) in Form von vorvernetzten oder unvernetzten Polymerkügeichen mit Durchmessern im Bereich von ca. 5-10 µm zum Bindemittel B3) zugegeben wird. Die Größe liegt vorzugsweise unterhalb der gewünschten Auflösung der feinen Reliefelemente des Druckreliefs. Mit dem erfindungsgemäßen Gravur-Material sind hochwertige Druckplatten mit folgenden Parametern herstellbar.
Eine Druckplatte mit einem erfindungsgemäßen Material und einer Lasergravur, hergestellt mittels eines CO2-Lasers der Wellenlänge 10640 nm und einer Leistung von über 100 W bei einem Fokus-Durchmesser von ca. 15 µm, ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Halbton-Gravur der Druckplatte die Zwischentiefen zwischen ca. 15 und ca. 50 µm, insbesondere im Bereich von etwa 24 bis etwa 45 gin liegen. Die damit hergestellten Druckprodukte erfüllen damit die höchsten Ansprüche der Drucktechnik. Eine Druckplatte mit einem erfindungsgemäßen Material ist gekennzeichnet durch einen Füllstoff, der als Partikel und/oder Kügelchen in der vernetzten Schicht B) enthalten ist.
Bindemittel für das Gravurmaterial sind Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad von 50-99 % und/oder Copolymere von Polyvinylalkohol mit der im Patentanspruch 1 erwähnten Struktureinheit. Die Herstellung und Verwendung solcher Polyvinylalkohole und/oder Copolymere sind in den Beispielen beschrieben. Es sind außerdem auch polymere Bindemittel vorteilhaft verwendbar, die mindestens eine reaktive Gruppe enthalten, die an einer chemischen Reaktion zur Vernetzung der Aufzeichnungschicht teilnehmen kann. Ebenso geeignet sind reaktive Gruppen in der Seitenkette eines verzweigten Homo-oder Copolymers, oder auch nachträglich über eine polymeranaloge Modifizierung in das Polymer eingeführte reaktive Gruppen, wie z.B. beschrieben in EP-A 0079514, EP-A 0224164, oder EP-A 0059988, wobei die ersten beiden Schriften Bindemittel, ein Polyvinylalkohol-Derivat bzw. ein Polylakylenoxid-Vinylester-Pfropfcopolymerisat mit Vinylalkohol- und Vinylester-Struktureinheiten beschreiben und die letzte Schrift als Photoinitiator eine Acylphosphinoxid-Verbindung für photopolymerisierbare Aufzeichnungsmassen beschreibt.
Bevorzugt sind Materialien aus den genannten Polymeren oder deren Mischungen,die vernetzt sind. Die Vernetzung kann durch eine chemische Reaktion, z.B. eine radikalische, ionische oder koordinative Polymerisation, eine Polykondensation oder Polyaddition, hervorgerufen werden. Die Vernetzungsreaktion kann photochemisch oder thermisch initiiert, gegebenenfalls auch mit Hilfe einer niedermolekularen Verbindung mit reaktiven Gruppen und/oder eines geeigneten Initiators, oder mittels Elektronenstrahls durchgeführt werden.
Die Herstellung des Materials für die Gravur-Aufzeichnung vor der Laser-Gravur kann nach einem der bekannten Herstellverfahren, wie z.B. Gießen einer Lösung der Polymeren und gegebenenfalls sonstigen Einsatzstoffen aus einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch oder durch Extrusion, erfolgen.
Die erfindungsgemäß geeignetsten Füllstoft-Polymere sollen eine Ceiling-Temperatur von < 800 K, bevorzugt < 600 K und besonders bevorzugt < 500 K aufweisen. Dabei besitzen die beanspruchten Polymere folgende Ceiling-Temperaturen:
  • Polystyrol Tc = 583 K
  • Polymethylmethacrylat (PMMA) Tc = 493 K
  • Poly(ethylen)keton Tc =423 K
  • Poly(α-methylstyrol) Tc = 334 K
  • Polyoxymethylen (POM) Tc = 392 K
    • Es sind jedoch auch anderere Polymere geeignet, soweit sie das Ceiling-Temperatur Kriterium erfüllen und sich in PVA-Bindemittel einarbeiten lassen. Es hat sich als besonders günstig erwiesen - wie auch in den Beispielen später erläutert - als polymeren Füllstoff solche mit einer Ceiling-Temperatur < 500 K einzusetzen, also insbesondere PMMA und POM.
    Als Quellen der Ceiling-Temperaturen wurden folgende herangezogen:
  • 1) Branderup, Immerguth, Polymer Handbook, 3. Aufl. Kapitel II, S. 316
  • 2) B. Tieke, Makromolekulare Chemie - Eine Einführung, Weinheim, VCH 1997, S. 84 ff.)
    • Beispiele:
    Gravurbedingungen für alle Materialien aus den Beispielen 1-5 und Vergleichsbeispiel 1:
  • CO2-Laser, Wellenlänge λ = 10 640 nm
  • Leistung: 130 W, Fokus: 21 µm, Rasterweiten 48-60 L/m
  • Laservorschub: 0,021 mm
  • (TrueScreen-Programm der Fa. Baasel-Scheel Grapholas.)
    • Für die Versuche wurde das Material auf Walzen mit einem Sollumfang von 40 cm aufgebracht und dieselben je nach Material mit Umfangsgeschwindigkeiten von ca. 55/110/165/220 U/min gedreht zum Lasergravieren. Für jeden Versuch wurde die Fokussierung des Laserstrahls auf die Materialoberfläche neu eingestellt.
    Beispiel 1
    Material, hergestellt aus 80 Gewichtsteilen eines teilverseiften, nachträglich polymeranalog funktionalisierten Poly(vinylacetats) (beispielsweise beschrieben in EP-A 0079514, EP-A 0224164, oder EP-A 0059988), 70 Gewichtsteilen eins Copolymeren aus Vinylalkohol und Ethylenglykol (beispielsweise beschrieben in DE 28 46 647 A1) und 90 Gewichtsteile eines teilhydrolysierten Polyvinylalkohols (KP 405 der Kuraray co. Ltd., Japan) die in einem Gemisch aus 150 Gewichtsteilen Wasser und 150 Gewichtsteilen n-Propanol bei einer Temperatur von 85°C gelöst und gerührt werden, bis eine homogene Lösung entstanden ist. Anschließend werden als ethylenisch ungesättigte Verbindung 34 Gewichtsteile eines Polyurethanacrylats, als Initiator 3 Gewichtsteile Benzildimethylketal, als thermischer Inhibitor 0,2 Gewichtsteile des Kaliumsalzes des N-Nitrosocyclohexalhydroxylamins sowie als Farbstoff 0,005 Gewichtsteile Safranin T (C.I. 50240) zugegeben und bei einer Temperatur von 85°C gerührt, bis eine homogene Lösung entstanden ist. Diese Lösung wird auf eine Konzentration von 40 % Feststoffanteil eingestellt und anschließend auf einen Folienträger in der Art und Weise vergossen, daß sich nach dem Trocknen eine 600 µm dicke lichtempfindliche Schicht ergibt. Dieses Material wird auf eine beschichtete PET-Folie kaschiert und die so erhaltenen Schicht mit einer Gesamtdicke von 1050 µm für drei Stunden bei 60°C in einem Trockenschrank getrocknet. Anschließend wird die lichtempfindliche Schicht 20 min mit UV-Licht bestrahlt und somit vernetzt. Das vernetzte Material wird schließlich unter den genannten Bedingungen mit einem CO2-Laser graviert.
    Gravurgeschwindigkeit:
    55,84 U/min
    Ergebnis:
    s. Tabelle 1
    Bewertung:
    Hervorragende Druckergebnisse, nachteilig allerdings die lange Gravurzeit von 120 min.
    Beispiel 2
    Material gemäß Beispiel 1, vernetzt, enthält zusätzlich 5 Gew.-% vernetzte PMMA-Kügelchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ca. 5 µm, z.B Agfapearl ® x 5000 der Firma Agfa-Gevaert AG, mit einer speziellen Dispergier-Umhüllung. AgfaPearl® ist ein eingetragenes Warenzeichen der Agfa-Gevaert AG, Leverkusen.
    Gravurgeschwindigkeit:
    111,68 U/min
    Ergebnis:
    s. Tabelle 1 und REM-Aufnahme, Abb. 1 Zwischentiefe bei Tonwert 50 % etwa 39 µm (bei 223,36 U/min etwa 18 µm)
    Bewertung:
    Hervorragende Druckergebnisse,etwas höhere Gravurzeit von 60 min gegenüber konventioneller Herstellung.
    Beispiel 3
    Material gemäß Beispiel 1, vernetzt, enthält zusätzlich 10 Gew.-% vernetzte PMMA-Kügelchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ca. 5 µm.
    Gravurgeschwindigkeit:
    223,36 U/min
    Ergebnis:
    s. Tabelle 1 und REM-Aufnahme, Abb. 2 Zwischentiete bei Tonwert 50 % etwa 24 µm (bei 111,68 U/min etwa 45 µm)
    Bewertung:
    Hervorragende Druckergebnisse, Herstellungszeit mit 30 min sogar wesentlich kürzer als konventionell!
    Die Abbildungen Abb. 1 und 2 zeigen stark vergrößerte Reliefansichten von Lasergravurplatten nach der Erfindung, die mit verschiedenen Walzengeschwindigkeiten graviert wurden.
    Beispiel 3A
    Ein Material gemäß Beispiel 1, vernetzt, enthält zusätzlich 10 Gew.-% unvernetzte POM-Partikel mit einer mittleren maximalen Teilehenabmessung von ca. 5 µm. Als POM-Material wurde das Ultraform N 2520 X L2 der Ultraform GmbH, Ludwigshafen, mit Leitfähigkeitsrußanteil in Granulatform verwandt. Das Granulat wurde in einer Kugelmühle feinst zermahlen und das Mahlgut anschließend bis zu einer Durchschnits-Partikel-Größe von ca 5 µm ausgesiebt vor dem Eintrag in die vernetzbare Schicht B) des Materials. Die Gravur des fertigen Materials erfolgte mit einem Nd: YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1064 nm der Fa. Baasel-Scheel. Der Fokusdurchmesser des IR-Strahls war auf 20 µm eingestellt.
    Gravurgeschwindigkeit:
    111,68 U/min
    Ergebnis:
    s. Tabelle
    Bewertung:
    Gute Druckergebnisse mit sehr geringer Tonwertzunahme in kurzer Herstellzeit.
    Beispiel 4
    Material gemäß Beispiel 1 mit dem Unterschied, daß die Ansatzlösung nicht auf eine Folie kaschiert und getrocknet wurde. Vielmehr wurde mit der Lösung ein Zylinder, z.B. bestehend aus einem GFK-Kern und einem PU-Aufbau, beschichtet und der so mit einer lichtempfindlichen Schicht versehene Zylinder für drei Stunden bei 60°C in einem Trockenschrank getrocknet. Anschließend wird die lichtempfindliche Schicht 20 min mit UV-Licht bestrahlt und somit vernetzt. Das vernetzte Material wird schließlich unter den genannten Bedingungen mit einem CO2-Laser graviert.
    Ergebnis:
    s. Tabelle 1
    Bewertung:
    Hervorragende Druckergebnisse, sehr kurze Herstellungszeit von 40 min.
    Beispiel 5
    Material hergestellt aus 55 Gewichtsteilen eines Copolymeren aus Vinylalkohol und Ethylenglykol (beispielsweise beschrieben in DE 28 46 647 A1), 8 Gewichtsteilen eines für Polyvinylalkohol geeigneten Weichmachers, z.B. Polyethylenglykol (z.B. Pluriol E 400 der BASF AG), 24 Gewichtsteilen eines Phenylglycidetheracrylats als ethylenisch ungesättigte Verbindung, 10 Gewichtsteilen vernetzte PMMA-Kügelchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ca. 5 µm, 2 Gewichtsteilen Benzildimethylketals als Initiator, 0,2 Gewichtsteilen des Kaliumsalzes des N-Nitrosocyclohexylhydroxylamins als thermischer Inhibitor sowie als Farbstoff 0,005 Gewichtsteilen Safranin T (C.I 50240), die in einem Extruder geschmolzen und als homogene Schmelze bei einer Temperatur von 145°C mittels einer geeigneten Beschichtung eine lichtempfindliche Schicht von 800 µm ergibt. Anschließend wird die lichtempfindliche Schicht 20 min mit UV-Licht bestrahlt und somit vernetzt. Das vernetzte Material wird schließlich unter den genannten Bedingungen mit einem CO2-Laser graviert.
    Ergebnis:
    s. Tabelle 1
    Bewertung:
    Hervorragende Druckergebnisse, sehr kurze Herstellungszeit von 35 min.
    Vergleichsbeispiel 1
    Material, hergestellt aus 55 Gewichtsteilen eines Polyamids, das in einem Gemisch aus 10 Gewichtsteilen Wasser und 90 Gewichtsteilen Methanol bei einer Temperatur von 60°C gelöst und gerührt wird, bis eine homogene Lösung entstanden ist. Anschließend werden als ethylenisch ungesättigte Verbindung 30 Gewichtsteile eines Bis(N-methylolacrylamido)ethylenglykolethers, als Initiator 2 Gewichtsteile Benzildimethylketal, als thermischer Inhibitor 0,2 Gewichtsteile des Kaliumsalzes des N-Nitrosocyclohexylhydroxylamins sowie als Farbstoff 0,01 Gewichsteile Neozapon Schwarz zugegeben und bei einer Temperatur von 60°C gerührt, bis eine homogene Lösung entstanden ist. Diese Lösung wird auf eine Konzentration von 45 % Feststoffanteil eingestellt und anschließend auf einen Folienträger in der Art und Weise vergossen, daß sich nach dem Trocknen eine 600 µm dicke lichtempfindliche Schicht ergibt. Dieses Material wird auf eine beschichtete PET-Folie kaschiert und die so erhaltene Schicht mit einer Gesamtdicke von 1050 µm für drei Stunden bei 60°C in einem Trockenschrank getrocknet. Anschließend wird die lichtempfindliche Schicht 20 min mit UV-Licht bestrahlt und somit vernetzt. Das vernetzte Material wird schließlich unter den genannten Bedingungen mit einem CO2-Laser graviert.
    Ergebnis:
    s. Tabelle 1
    Bewertung:
    Material schmilzt während des Gravurvorgangs, geschmolzenes, kraterförmig aufgeworfenes Material bleibt zurück, unbrauchbares Druckergebnis
    Vergleichsbeispiel 2
    Material, hergestellt aus 27 Gewichtsteilen eines teilverseiften, nachträglich polymeranalog funktionalisierten Poly(vinylacetats) (beispielsweise beschrieben in EP-A 0079514, EP-A 0224164, oder EP-A 0059988) und 35 Gewichtsteile eines Copolymeren aus Vinylalkohol und Ethylenglykol (beispielsweise beschrieben in DE 28 46 647 A1), die in einem Gemisch aus Wasser/n-Propanol (70/30 Gewichtsteile) bei einer Temperatur von 85 °C gelöst und gerührt werden, bis eine homogene Lösung entstanden ist. Anschließend werden als ethylenisch ungesättigte Verbindung 34 Gewichtsteile eines Polyurethanacrylats, als Initiator 3 Gewichtsteile des N-Nitrosocyclohexylhydroxalamins sowie als Farbstoff 0,005 Gewichtsteile Safranin T (C.I. 50240) zugegeben und bei einer Temperatur von 85°C gerührt, bis eine homogene Lösung entstanden ist. Diese Lösung wird mit einem Wasser/n-Propanol-Gemisch (60/40 Gewichtsteile) auf eine Konzentration von 40 % Feststoffanteil eingestellt und anschließend auf einen Folienträger in der Art und Weise vergossen, daß sich nach dem Trocknen eine 600 µm dicke lichtempfindliche Schicht ergibt. Dieses Material wird auf eine beschichtete PET-Folie kaschiert und die so erhaltene Schicht mit einer Gesamtdicke von 1050 µm für drei Stunden bei 60°C in einem Trockenschrank getrocknet. Die lichtempfindliche Schicht wird durch ein Testnegativ in einem UV-Vakuumbelichter (Nyloprint Belichter 80 x 107) belichtet und mit Wasser ausgewaschen (Nyloprint Auswaschsystem DW 85).
    Ergebnis:
    s. Tabelle 1 und REM-Aufnahme, Abb. 3
    Bewertung:
    gutes Druckergebnis
    Abbildung 4 zeigt im Vergleich zu einer konventionell, nach den Nylopring®-Verfahren, hergestellten Druckplatte in Abb. 3 eine lasergravierte Druckplatte gemäß der Erfindung mit denselben Kennwerten 48 L/cm Rasterweite und Tonwerten von 20 %.
    NYLOPRINT ® ist ein eingetragenes Warenzeichen der BASF Drucksysteme GmbH, Stuttgart.
    Bsp. Bindemittel Füllstoff [Gew.-%] Laserquelle Gravurergebnis benötigte zeit [min] Druckergebnis
    1 PVA 0 CO2 ++ 120 ++
    2 PVA 5 CO2 ++ 60 ++
    3 PVA 10 CO2 ++ 30 ++
    3A PVA 10 Nd:YAG + 40 +
    4 PVA 10 CO2 ++ 30 ++
    5 PVA 10 CO2 ++ 35 ++
    V1 PA 0 Co2 -- 60 --
    V2 PVA 0 konv. k.G. 45 +
    Druckrelief-Herstellung durch Gravur-Aufzeichnung mittels Lasers
  • a) Ausgangsmaterial ist eine photopolymere Hochdruckplatte z.B. Nyloprint-Platte mit folgendem Aufbau: Trägermaterial: Stahl- oder Aluminiumblech oder -folie, z.B. Polyester, die mittels Haftschicht mit der Nyloprint-Polymerschicht verbunden ist. Die Kunststoffschicht ist vollständig vernetzt.
  • b) Erzeugung des Druckreliefs mittels eines CO2-Lasers mit einer Leistung bis zu 130 W. Die Steuerung der Halbtongravur erfolgt über spezielle Datenprogramme in der Lasereinheit. Die Steuerung des Tonwertumfangs und der Punktstruktur der Nyloprint-Platten zwecks Erzielung einer optimalen Tonwertübertragung im Hochdruck und Trockenoffset erfolgt durch Abweichung der DTP-Dateien.
  • c) Vorteile der Lasergravur gegenüber konventioneller Nyloprint-Klischeeherstellung: Die negativen Linien und Punkte bei den hohen Tonwerten sind offen und die Zwischentiefen des Reliefs sind tiefer im Vergleich zur Datenübertragung per Film. Damit wird das Zugehen von Rasterzwischentiefen und feinen negativen Strichelementen im Druck wesentlich verringert, besonders im Trockenoffset (Letterset): Fehlstellen im Klischee wie Staubeinschlüsse und Vakuumfehler bei konventioneller Technik werden vermieden. Ein Druckvergleichs-Diagramm ist in Abb. 5 und Raster-Elektronen-Mikroskop Reliefaufnahmen (REM) von konventionell hergestellten und lasergravierten Druckreliefs sind in den Abb. 3 und 4 enthalten. Sie zeigen im einzelnen:Abb. 3 zeigt stark vergrößert die Reliefoberfläche einer druckfertigen Nyloprintplatte, die durch eine Filmvorlage belichtet wurde. Abb. 4 zeigt zum Vergleich die druckfertige Reliefoberfläche einer nach derselben Filmvorlage lasergravierten Hochdruckplatte. Beim Vergleich ist festzustellen, daß die Einzelerhebungen der Lasergravurplatte kleinere, später druckende Stirnflächen haben, als die Einzelerhebungen der Nyloprintplatte. Außerdem sind die Flanken der Erhebung bei der Lasergravurplatte steiler und die Zwischentiefen auch erheblich tiefer, als bei der Nyloprintplatte. Im Druckvergleichs-Diagramm (Druckkennlinien) der Abb. 5 sind auf einer und derselben Druckmaschine die prozentualen Flächendeckungswerte und -kennlinien- FLDF der Filmvorlage und FLDD des Druckergebnisses - für die Nyloprintplatte (Abb. 3) und die Lasergravurplatte (Abb. 4) ermittelt worden. Es zeigt sich, daß bei Lasergravurplatte z.B. für einen FLDF des Films von 30 % ein FLDD des Drucks von 20 % erzielt wird, während bei der Nyloprintplatte für denselben FLDF des Films von 30 % ein FLDD des Drucks von 40 % erhalten wird. Die Druckkennlinie für die Lasergravurplatte der Abb. 4 ist also erheblich günstiger als diejenige für die Nyloprintplatte, so daß auch ein hoher Kontrastgewinn erzielt wird bei Darstellungsmöglichkeit feinerer Konturen und Helligkeit- und Farbabstufungen. Damit ergeben sich für den lasergravierten Hochdruck erhebliche Verbesserungen der Druckqualität bei geringerem Aufwand.Damit werden auch bei indirekten Druckverfahren (Trockenoffset) wie Tuben, Becher- und Dosendruck verbesserte Tonwertübertragungslinien im mehrfarbigen Rasterdruck erhalten.Helle Rasterpartien können mit geringerer Klischeedicke gelasert werden, so daß der spezifische Druck gegenüber Vollflächen verringert wird. Die Druckentlastung im hellen Rastertonbereich führt zu erhöhten Druckkontrast und damit zu verbesserter Tonwertwiedergabe.Die Druckrelief-Herstellung mittels Lasers erfordert nur eine einmalige Einstellung der Druckrelief-Kenndaten an der Lasereinheit. Das Gravieren zum Relief erfordert keine Tätigkeit einer Arbeitskraft. Im Gegensatz zur konventionellen Reliefherstellung ist bei jedem Prozeßschritt (Belichten, Waschen, Trocknen, Nachbelichten) eine Arbeitskraft erforderlich. Lediglich das Trocknen und Nachbelichten kann durch entsprechende Gerätetechnik automatisiert werden.Die Erfindung betrifft zusammengefaßt ein Material für die Gravur-Aufzeichnung mittels kohärenter elektromagnetischer Strahlung für den Hochdruck, bestehend aus Träger, vernetzbarer schicht, gegebenenfalls mit Deckschicht und/oder Deckfolie, wobei die Schicht mindestens eine ethylenisch ungesättigte Verbindung und einen Polymerisations-Initiator sowie wenigstens ein polymeres Bindemittel enthält, das aus Polyvinylalkohol und/oder wenigstens einem Copolymeren mit einem wesentlichen Anteil der Struktureinheit
    Figure 00120001
    besteht, enthält einen Füllstoff mit einer Ceiling-Temperatur kleiner als 800 K, insbesondere kleiner als 600 K, z.B. Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Poly(ethylen)keton, Polyoxymethylen oder Poly(α-methylstyrol), insbesondere mit Kugel- oder Etwa-Kugelform mit einer größten Abmessung von ca. 5-10 µm. Das Material ist für lasergravierbare Hochdruckplatten sehr geeignet.

    • Claims (14)

    1. Material für die Gravur-Aufzeichnung mittels kohärenter elektromagnetischer Strahlung, bestehend aus
      A) einem Träger
      B) einer vernetzbaren Schicht
      C) optional einer Deckschicht
      D) optional einer Deckfolie,
      wobei die vernetzbare Schicht B)
      B1) mindestens eine ethylenisch ungesättigte Verbindung und
      B2) einen Polymerisations-Initiator enthält, sowie
      B3) wenigstens ein polymeres Bindemittel enthält das aus einem Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad von 50 - 99 % und/oder einem oder mehreren Copolymeren besteht, die in einem spezifischen Anteil die Struktureinheit
      Figure 00130001
      aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß
      B4) außerdem ein polymerer Füllstoff vorgesehen ist, der eine Ceiling-Temperatur kleiner als 800 K, insbesondere kleiner als 600 K aufweist.
    2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Füllstoff vernetzt oder unvernetzt ist.
    3. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Füllstoff aus einem oder mehreren der folgenden Polymeren besteht: Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Poly(ethylen)keton, Polyoxymethylen und Poly(α-methylstyrol).
    4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Füllstoff in Partikelform, insbesondere in Kugelform oder Etwa-Kugelform, wobei die größte Abmessung ca. 5-10 µm beträgt.
    5. Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Füllstoft mit einem Gewichtsprozentanteil von 1 bis 49,9 %, insbesondere von 2 bis 25 %, vorzugsweise von 5-15 %, bezogen auf den Feststoffanteil der vernetzbaren Schicht B) verwendet wird.
    6. Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Füllstoff eine Ceiling-Temperatur von kleiner 500 K aufweist und insbesondere aus Polymethylmethacrylat oder aus Polyoxymethylen besteht.
    7. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzbare Schicht (B) vor der Gravur-Aufzeichnung photochemisch, thermisch oder mittels Elektronenstrahls vernetzt worden ist.
    8. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzbare Schicht (B) mehrschichtig ausgebildet ist und mindestens eine gravierbare Material-Schicht vorgesehen ist, die, außer dem wenigstens einen polymeren Bindemittel B3), polymerer Füllstoff mit einer Ceiling-Temperatur von kleiner als 800 K, insbesondere kleiner als 600 K enthält.
    9. Material nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Zusatzstoffe, wie z.B. Farbstoffe, Stabilisatoren oder Weichmacher eingearbeitet sind.
    10. Material nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärente elektromagnetische Strahlung Laserstrahlung, insbesondere die Strahlung eines CO2-Lasers ist.
    11. Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch vorvernetzte Polymerkügelchen aus PMMA als Füllstoff mit einem mittleren Durchmesser von ca. 5 µm.
    12. Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch unvernetzte Polymer-Partikel aus POM als Füllstoff, mit einer mittleren größten Abmessung von ca. 5 µm.
    13. Druckplatte mit einem Material gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, und einer Lasergravur, hergestellt mittels eines CO2-Lasers der Wellenlänge 10 640 nm und einer Leistung von über 100 W bei einem Fokus-Durchmesser von ca. 15 µm, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Halbton-Gravur er Druckplatte die Zwischentiefen zwischen ca. 15 und ca. 50 µm, insbesondere im Bereich von etwa 24 bis ca 45 µm liegen.
    14. Druckplatte mit einem Material gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-3 und 5 bis 10 und 12 sowie gemäß Anspruch 4 oder 11 oder 12, gekennzeichnet durch einen Füllstoff, der als Partikel und/oder Kügelchen in der vernetzten Schicht B) enthalten ist.
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