EP1245385A2 - Nassoffset-Druckform mit fotothermisch veränderbarem Material, Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung und/oder Löschung eines Druckbildes einer Nassoffset-Druckform - Google Patents

Nassoffset-Druckform mit fotothermisch veränderbarem Material, Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung und/oder Löschung eines Druckbildes einer Nassoffset-Druckform Download PDF

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EP1245385A2
EP1245385A2 EP02405245A EP02405245A EP1245385A2 EP 1245385 A2 EP1245385 A2 EP 1245385A2 EP 02405245 A EP02405245 A EP 02405245A EP 02405245 A EP02405245 A EP 02405245A EP 1245385 A2 EP1245385 A2 EP 1245385A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
printing form
layer
photocatalytically
offset printing
wet offset
Prior art date
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EP02405245A
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English (en)
French (fr)
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EP1245385A3 (de
EP1245385B1 (de
Inventor
Matthias Riepenhoff
Olivier Stehlin
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Wifag Maschinenfabrik AG
Original Assignee
Wifag Maschinenfabrik AG
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Publication date
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Publication of EP1245385A2 publication Critical patent/EP1245385A2/de
Publication of EP1245385A3 publication Critical patent/EP1245385A3/de
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Publication of EP1245385B1 publication Critical patent/EP1245385B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/10—Forme preparation for lithographic printing; Master sheets for transferring a lithographic image to the forme
    • B41C1/1041—Forme preparation for lithographic printing; Master sheets for transferring a lithographic image to the forme by modification of the lithographic properties without removal or addition of material, e.g. by the mere generation of a lithographic pattern
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N3/00—Preparing for use and conserving printing surfaces
    • B41N3/006—Cleaning, washing, rinsing or reclaiming of printing formes other than intaglio formes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2227/00—Mounting or handling printing plates; Forming printing surfaces in situ
    • B41P2227/70—Forming the printing surface directly on the form cylinder

Definitions

  • the invention relates to a wet offset printing form with a surface that with a Print image is imageable or illustrated, this surface of a material is formed, which is a photocatalytically and thermally changeable material as part of contains even distribution or consists solely of such a material.
  • a Photocatalytically and thermally changeable material is used in the sense of the invention Material understood that by irradiation with light photocatalytically into a hydrophilic State and thermally, namely by heating, can be brought into a lipophilic state is.
  • the invention further relates to a method for generating the printed image, i.e.
  • the invention particularly preferably relates to a method and a device for imaging and erasing a printing form, for example for a Repeated imaging of the same printing form with different printing images.
  • the printing form, the method and the device are preferably used in Wet offset web-fed rotary printing, especially in newspaper printing.
  • an image is understood to mean a process in which the Printing form is acted on at the points that form the pixels, so that a latent Image is generated on the printing form.
  • a deletion is within the meaning of the invention understood a process in which the printing form is preferably not image-dependent but is treated over the whole area in such a way that the image information applied during the imaging, i.e. the printed image is eliminated.
  • the influence on the imaging is preferably an image-based heating, but in principle can also be image-based Be irradiated with UV light.
  • Newspapers are mainly produced using wet offset.
  • Printing machines like the invention it preferably concerns, typically contain printing units with blanket cylinders, Plate cylinders, inking units and dampening units.
  • One on a printing form cylinder stretched printing form has a surface mostly in the form of an upper layer, the in the illustrated state, hydrophilic (water-friendly) and lipophilic (water-repellent) Areas.
  • the printing form is usually formed by a printing plate, which is clamped on a plate cylinder designed as a plate cylinder.
  • the printing form has imagewise applied lipophilic areas.
  • the non-image areas are hydrophilic and bind water more strongly than color.
  • the lipophilic areas repel water and therefore look color-friendly.
  • any surface can be used for the offset process can be used, which can be divided into hydrophilic and lipophilic areas.
  • a large number of methods and devices are used to produce printing forms known using appropriate printing forms. You can, for example, with irradiate a printing form imagewise with a laser and then develop it chemically. Printing forms can also be produced by laser ablation. Doing so either lipophilic areas under a hydrophilic layer or hydrophilic areas under a lipophilic layer exposed.
  • the exposure process relevant for image generation can be done either in a separate system or within the press, as the invention prefers.
  • the outer drum principle is known for exposure or imaging in the printing press. Usually come so-called process-free Printing forms that do not require chemical development are used.
  • Printing forms used today are used only once. From economic and for ecological reasons it is desirable to use the same printing form several times to be able to use.
  • EP 0 911 155 A1 describes the imaging of a printing form by a photocatalytic one Known reaction.
  • the hydrophilic non-image areas are used to generate the printed image irradiated with UV laser light.
  • the printing form exposed in this way and thereby illustrated becomes extinguished by heating.
  • the printing form must reach a high temperature.
  • a cleaning process for deleting the printed image after using the printing form with a cleaning device required to remove the paint residue from the Remove printing form. Without cleaning, heating the printing form would result in erasure cause burnt-in ink residues in the printing plate surface of the print image, which would make the printing form unusable.
  • EP 0 911 154 A1 describes the imaging by image-wise heating and the Deletion by UV radiation. Further details are given in EP 1 020 304 A2 described.
  • the printing form does not have to be used specifically for deleting the Print image to be cleaned.
  • the illustration of a printing form and / or the deletion of a printed image of a printing form should or should be facilitated, preferably in one Wet offset press.
  • the invention is based on the idea of local Wetting behavior, i.e. the hydrophilic or lipophilic behavior of a printing form, thereby achieving that the atoms or molecules of a photocatalytic and thermal changeable material, which is the imageable or illustrated surface of the printing form from an excited state in which they are normally through the Imaging can be converted into a low-energy state.
  • a photocatalytic and thermal changeable material which is the imageable or illustrated surface of the printing form from an excited state in which they are normally through the Imaging can be converted into a low-energy state.
  • the printing form is thus before performing a Imaging process or after performing a deletion process in one initial hydrophilic state, characterized by a local, imagewise, preferred temporary, heating of the photocatalytically and thermally changeable material in the lipophilic and hydrophilic usage state is transferred according to the image.
  • An advantage of this type of imaging is that the unimaged printing form is easy to use Daylight can be handled.
  • the deletion of the printed image and not that Imaging takes place through the action of natural or artificial daylight or UV light, preferably on the surface having the printed image the whole area.
  • the loss of an image in the installed state is Printing form unlikely, since the printing machine no longer has daylight on the Printing form that would fear deletion to a relevant extent.
  • Yet an advantage lies in the self-cleaning properties of the photocatalytic and thermally changeable material formed surface, which in the deletion of the image comes into play.
  • the surface of the printing form is not only hydrophilic but also organic residues are also catalytically oxidized.
  • a full-surface heating to the required high Temperatures can only be achieved with much greater effort within the printing press as an irradiation with daylight or UV light.
  • daylight has short-wave, ultraviolet (UV) light, which the Normally existing hydrophilicity of the photocatalytically and thermally changeable Material causes.
  • UV ultraviolet
  • the printing form By imaging the printing form by image-wise local radiation, preferably Laser irradiation, not the entire printing form, but only a near surface Depth area of the printing form locally warmed briefly.
  • the printing form as a whole remains to ambient temperature, which generally corresponds to the usual room temperature.
  • a printing form according to the invention has in an upper layer, on the surface of which Print image is generated, absorption centers for radiation to pass through absorption to generate heat from this radiation in the upper layer.
  • the absorption centers become formed by particles of a material that absorbs light, preferably infrared light (IR), which extends into the visible range, i.e. into the near infrared range (NIR) can extend.
  • IR infrared light
  • NIR near infrared range
  • the absorbent material is in fine particles in the photocatalytic and thermally changeable material evenly dispersed.
  • the particles of the Absorbent material is preferably nanoparticles, i.e. around particles, whose maximum spatial extension is in the nano range.
  • Photo-catalytically and photothermally changeable material created.
  • the well-known namely, photocatalytic materials are transparent. The transparency is immediate follow the band structure of the material. In fact, there is a band gap of more than 3 eV required to excite the photocatalytic material into a state effect in the binding of OH groups to the surface of the concerned Material is possible. At this bandgap energy, i.e. Band gap energy, however an interaction with low-energy, long-wave photons is not possible.
  • the known photocatalytic semiconductors are therefore transparent in the visible range.
  • a photothermal effect and change of the photocatalytic material can therefore can only be brought about indirectly.
  • the invention creates a photocatalytic and photothermally changeable material due to the fine distribution of the absorption centers in the photo-catalytically and thermally changeable material.
  • Semiconductors are special preferred examples of materials for forming the absorption centers.
  • the upper layer which forms the surface to be imaged or already imaged, comprises thus a material that interacts photocatalytically with light and the absorption centers, those in the photo-catalytically interacting material, hereinafter also simply as called photocatalytic material, are finely divided.
  • the photocatalytic material interacts with light whose wavelength is less than the wavelength or the Wavelength range of radiation absorbed and absorbed by the absorption centers Heat is converted. Due to its band gap energy of at least 3 eV the photocatalytic material only interacts with light whose wavelength is less than Is 400 nm.
  • the material that forms the absorption centers interacts accordingly Radiation, the wavelength of which is 400 nm or greater, preferably absorbs light the IR wavelength range.
  • the invention creates a new material that is both photocatalytic also has absorbent properties.
  • One advantage is that the coating of one Carrier material can be simplified because both interactions, namely the Photocatalysis and absorption take place in a single layer and therefore one only the absorption layer used for absorption can be saved.
  • the thickness of the layer is photocatalytically and photothermally changeable Material less critical. While in a multi-layer system, the thickness of the photothermally changeable upper layer can have a great influence on the heating more uniform heating can be achieved within a single layer, if the absorption centers are distributed homogeneously in this layer. Furthermore, the heat-generating absorption centers closer to the imageable or already illustrated Surface, so that sharper temperature gradients in the surface are possible.
  • Particularly sharp temperature gradients can be generated on the surface particularly advantageous for preferred imaging by image-based heating, because the sharpness of the printed image is improved.
  • the printing form according to the invention is in principle, however, also advantageous for an imaging process in which the Imaging by image-wise hydrophilization of the surface and the deletion by full-surface hydrophobization can be brought about.
  • a printing form also according to the invention, has underneath an upper layer, on the other Surface of the printed image is generated, an absorption layer.
  • the Absorption layer becomes correspondingly local by brief, local radiation warmed, i.e. it is warmed up in accordance with the image with locally warm and in contrast to it cold spots.
  • the absorption layer should be even for image-based heating be thin to the heat in the first place normal to the absorption layer to the preferably immediately above top layer with the photocatalytic and deliver thermally changeable material and a heat balance within the Absorption layer in the tangential direction between the locally warm and to prevent cold spots of the absorption layer.
  • the locally generated heat in the absorption layer is via heat conduction from the absorption layer into the Upper layer transferred so that the lipophilic sites on the surface of the upper layer of the printed image.
  • the two layers are thermally conductive with one another over the entire surface connected.
  • the absorption layer preferably borders directly on the top layer.
  • Each of the two layers interacts with radiation from a specific one Wavelength range, the top layer containing radiation that is particularly strong Dimensions is absorbed by the absorption layer, interacts little or not at all, i.e. is transparent to this radiation.
  • the upper layer interacts photocatalytically with light from the UV range while the absorption layer interacts with Radiation from a different wavelength range, preferably from the IR range is let through by the upper layer, is heated.
  • the upper class is through Heat conduction from the absorption layer heated in accordance with the image also correspondingly warms up imagewise and forms the lipophilic surface on its surface due to this heating Image areas.
  • a thermal one Insulation layer is provided between the absorption layer and a printing form carrier to minimize heat loss to the carrier.
  • an absorption layer does not exist, so a thermal insulation layer nevertheless be formed between the top layer and the carrier.
  • a printing form according to the invention by means of the absorption layer is also possible also advantageous for an imaging process in which the imaging by irradiation with UV light and the extinction caused by heating.
  • a diffusion barrier can advantageously be provided between the carrier and the top layer in order to prevent diffusion of atoms of the carrier, in particular of Fe or Al atoms.
  • the diffusion barrier can be formed, for example, by an SiO 2 quartz layer.
  • a layer that acts as a diffusion barrier should be at most 1 ⁇ m thick, such a layer preferably has a uniform thickness of 100 nm or less.
  • a gradual diffusion of, for example, Fe and / or A1 atoms into the top layer could disturb the semiconductor effect used according to the invention, since the electron band structure of the top layer could change adversely during the operation of the printing form due to such diffusion effects.
  • the diffusion barrier can also be designed as a thermal insulation layer.
  • a diffusion barrier can likewise be formed by a layer provided specifically for this purpose, which can in principle be arranged between each of the layers mentioned in a printing form according to the invention.
  • a layer provided specifically as a diffusion barrier is formed between the carrier and the absorption layer if an absorption layer is provided. If a thermal insulation layer is present, the diffusion barrier can be provided between the carrier and the insulation layer or between the insulation layer and the absorption layer which may be present.
  • Such a layer acting as a diffusion barrier can particularly preferably be arranged directly under the top layer. In this case, foreign atoms, which may not only originate from a carrier but also from another functional layer, can be most safely prevented from diffusing into the upper layer.
  • the printing form is erased by irradiating the surface with UV light.
  • Moisture is taken care of. If the activated surface lacks moisture, this leads to a recombination of the electron-hole pairs generated by UV radiation, so that a permanent hydrophilization of the surface is not achieved.
  • the surface preferably becomes water during the extinguishing process supplied that a high humidity is set on the surface.
  • the Increasing the humidity compared to the environment can be caused in particular by Supply of water vapor can be effected or by means of a dampening system Printing machine, which in this case is a device for atomizing water is assigned.
  • the moisture is on and near the surface preferably such that the air adjacent there is saturated with moisture.
  • moisturizing is therefore preferred also a temperature maintenance, i.e. an air conditioning of the printing unit in this way made that a high during the hydrophilization by means of UV radiation Humidity of more than 60%, more preferably of more than 80%, and for that Hydrophobization of the surface set a significantly lower humidity becomes. Furthermore, a significantly lower humidity is also during the Printing process and preferably at all times outside of the hydrophilization adjusted by moisturizing, preferably air conditioning.
  • An encapsulation of the Printing unit simplifies the setting and maintenance of the desired moisture values and preferably also the temperature in the printing unit and in particular at the Printing form.
  • the humidity or the climate can be determined by the arrangement of Humidity sensors and preferably also be monitored by temperature sensors.
  • FIG. 1a shows a surface that is hydrophilic due to irradiation with light from the UV range 130 of a wet offset printing form 31, which is also referred to below as UV-hydrophilic Surface is called.
  • the surface 130 is covered by an upper layer 11 of the printing form 31 formed, which contains a photocatalytically and thermally changeable material or consists entirely of such a material.
  • the excited one that normally exists Condition results for example from the irradiation with natural or artificial Daylight.
  • the layer 11 is irradiated by a light source, the UV light emits at least as part of its spectrum, preferably a daylight source and / or a UV light source 12, the layer 11 is irradiated with high energetic photons 17, so that in the vicinity of the surface 130 of the layer 11 Electrons from the valence band of the photocatalytically and thermally changeable Material into the conduction band. The electrons missing in the valence band leave positive holes h +. Is the electrical potential of the holes h + sufficient high, so can the photocatalytically and thermally changeable material Water molecules 14 react such that a hydroxyl radical ⁇ OH is formed which the atoms or molecules of the photocatalytically and thermally changeable material binds. With increasing number of OH groups bound to the surface 130 the hydrophilic character of surface 130 increases. In particular, water molecules can 14 bind to the OH groups via hydrogen bonds, which in turn bind to the positive holes h + the top layer 11 are bound.
  • FIG. 1b illustrates the wetting of the UV-hydrophilic surface 130 of the layer 11 with a water drop 140.
  • the acute contact angle that the edge of the water drop 140 with the surface 130 is a measure of the hydrophilicity of the surface 130th
  • a preferred photocatalytically and thermally changeable material for the upper layer 11 of the printing form 31 is titanium oxide TiO 2 in the anatase crystal structure.
  • the excitation energy from the valence band to the conduction band is approximately 3.2 eV, which corresponds to a wavelength of 387 nm.
  • the action of ultraviolet light the wavelength of which is not greater than 387 nm, excites valence electrons of the TiO 2 in the conduction band of the semiconductor. This creates a positive hole h + in the valence band.
  • the excited electron is prevented from falling back onto the positive hole h + if a chemical bond of another substance to the activated semiconductor surface takes place beforehand.
  • anatase titanium oxide and certain other semiconductors for example, this is possible if water is present.
  • the hydrophilic state can persist even if UV light no longer acts on the photothermally changeable material.
  • the material which is photocatalytically and thermally changeable in the sense of the invention, should have a valence band energy and a conduction band energy, measured in each case on the two mutually facing edges of the energy bands, which are suitable for the reduction and oxidation of water.
  • the conduction band energy should therefore be at least as negative as the energy required to reduce water (0.0 V in acid solution), and the valence band energy should be at least as positive as the energy required to oxidize water (+1.23 V).
  • the band-gap energy is the energy required to excite electrons from the valence band into the conduction band.
  • the positive holes of the valence band created by the excitation in this case have an advantageously large potential in order to form highly reactive ⁇ OH radicals in connection with water.
  • Particularly preferred materials are the anatase-TiO 2 already mentioned and other materials with a suitable electronic structure in order to bind hydroxyl groups to the material surface by excitation with UV light in the manner described.
  • suitable materials are zinc oxide, ZrO 2 , SrTiO 3 , KTaO 3 or KTa 0.77 Nb 0.23 O 3 , which like TiO 2, the photocatalytically and thermally changeable material, either alone or in a material combination of at least two of the mentioned materials including TiO 2 form.
  • the printing form 31 preferably has at least 40% by weight of the photocatalytically and thermally changeable material in the depth range relevant for the UV-hydrophilic surface, measured on the total weight of the material of the printing form which forms this area. If the photocatalytically and catalytically and thermally changeable material is formed by a combination of materials, a combination of TiO 2 and SiO 2 is a particularly preferred material. SiO 2 can advantageously also form a material in combination with another or more of the materials mentioned which contains photocatalytically and thermally changeable material.
  • hydrophilicity of anatase titanium oxide as an effect of a photocatalytic reaction is known and is used, for example, for self-cleaning surfaces on buildings and anti-fog glass, for example in the automotive sector.
  • titanium oxide layers Another advantageous property of titanium oxide layers is self-cleaning to act because organic particles on the surface decompose photocatalytically over time become. This also applies to the other materials mentioned.
  • the printing form can by natural or artificial daylight can be extinguished.
  • the deletion can be supported by a additional UV source.
  • One for extinguishing alone or in combination with daylight UV lamps used should have a spectrum with a sufficient amount of UV light with a wavelength of 387 nm and smaller.
  • the peak is preferably of the emitted spectrum at a wavelength of 387 nm, corresponding to a band gap energy of 3.2 eV, or a shorter wavelength. It's the spectral one Distribution of the radiation preferably predominantly below 387 nm.
  • a UV laser or UV laser system can be used as the UV lamp.
  • Focusing optics for the laser or lasers are preferably dispensed with.
  • the UV-hydrophilic surface is localized by irradiation with (IR) infrared laser light made color friendly.
  • the printing form is not significantly heated overall. It remains at the temperature normally prevailing in a printing press Range from 10 ° C to 40 ° C.
  • FIG. 1c illustrates the removal of the hydrophilicity of the UV-hydrophilic surface 130. This is done by locally heating the top layer 11 according to the image.
  • the exposure or imaging is carried out by irradiation with laser light 18.
  • the wavelength of the laser light 18 can be in the visible range up to the near infrared (NIR), ie between approximately 400 and 3000 nm.
  • Laser light from the range from 700 nm to 3000 nm and particularly preferably from the range from 800 nm to 1100 nm is preferably used for imaging. Due to the local action of the laser light 18, a lipophilic surface area 131 corresponding to the laser spot on the surface is generated on the surface 130.
  • NIR near infrared
  • Figure 1d illustrates the wetting of layer 11 by water in the non-irradiated Surface area 130 and the irradiated surface area 131.
  • the irradiated and thereby heated material in the surface area 131 is water wetting low.
  • the contact angle formed in the surface area 131 between the surface area 131 and the water drop 141 is large, and the layer 11 is lipophilic in this surface area 131.
  • UV light from the Environment for a new stimulation of the photocatalytically and thermally changeable Material it is sufficient that the printing form is in the shade. This is in Usually given after installing the printing form in a printing press.
  • FIGS. 2a to 2d show advantageous exemplary embodiments for a layered structure Printing form 31, which is preferably designed as a printing plate and on a Printing form cylinder can be clamped or is already clamped.
  • the printing form 31 of FIG. 2a has a two-layer structure with a carrier layer 21 and a single top layer 24, applied directly to the carrier layer 21, on the other free surface the print image is generated or in the case of an illustrated printing form 31 already exists.
  • Layer 24 contains a photocatalytic and thermal changeable material 24a in a sufficiently large proportion to a pixel-wise fine To enable imaging. The case is to be included that the layer 24 exclusively from a photo-catalytically and thermally changeable material 24a consists.
  • the carrier layer 21 is made of one flexible steel plate or aluminum plate formed and subsequently simply as Carrier designated.
  • the upper layer 24 is a dispersion from the photocatalytic in the exemplary embodiment and thermally changeable material 24a and absorbent particles contained in the material 24a are dispersed in a fine, uniform distribution.
  • the absorption particles are nanoparticles of a semiconductor material that emit radiation from the IR wavelength range absorbed, converted into heat and transferred to the surrounding, outputs photocatalytically and thermally changeable material 24a.
  • the absorption particles form the absorption centers 24b for the radiation used for heating. It can also particles of several semiconductor materials that form absorption centers 24b.
  • a printing form carrier has a high mechanical strength should, in order to enable permanent installation within the printing press such a carrier consist of steel or aluminum, for example.
  • a carrier to decrease the imaging effect of the top layer locally increase heat generated.
  • an insulation layer can be provided, which conducts heat to the carrier reduced.
  • the material of the insulation layer should naturally have a low thermal conductivity exhibit.
  • FIG. 2b shows an embodiment in which an absorption layer is initially on the carrier 21 23 and the top layer 24 are applied thereon.
  • This three-layer structure is locally imaged by the radiation during the imaging in the absorption layer 23 Generates heat.
  • the heat generated in the absorption layer 23 is transferred via the Contact surface in the upper layer 24, which is the photocatalytic and thermal changeable material 24a contains, transferred and reaches the surface of the top layer 24.
  • the heat transfer to the atoms or Molecules on the surface to which the OH groups are attached split of these bonds, causing recombinations and a decrease in hydrophilicity comes.
  • a layer thickness of the absorption layer 23 of 1 ⁇ m to 5 ⁇ m is advantageous.
  • the upper layer 24 has a special absorption layer 23 uniform thickness from preferably 0.05 ⁇ m to 5 ⁇ m, particularly preferably from 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m. Without an absorption layer, such as in the first In the exemplary embodiment, the top layer 24 advantageously has a layer thickness of 1 ⁇ m to 30 ⁇ m, particularly advantageously between 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • Figure 2c shows a third preferred embodiment.
  • a thermally insulating intermediate layer 22 on which immediately the upper layer 24 with the photocatalytically and thermally active material 24a is arranged.
  • the thickness of the intermediate layer 22 is preferably between 1 ⁇ m and 30 ⁇ m.
  • absorption centers 24b evenly distributed.
  • the upper layer 24 has preferably a thickness of 1 ⁇ m to 30 ⁇ m, particularly preferably a thickness of 1 ⁇ m up to 10 ⁇ m.
  • Figure 2d shows a fourth embodiment.
  • a thermally insulating intermediate layer 22 the thickness of which is preferably above the substrate 21 is between 1 ⁇ m and 30 ⁇ m.
  • an absorption layer 23 is provided, the layer thickness of which is preferably between 1 ⁇ m and is 5 ⁇ m.
  • An upper layer 24 is arranged on the absorption layer 23 the photocatalytically and thermally changeable material 24a contains or exclusively consists of such material and preferably has a thickness of 0.05 ⁇ m to 5 ⁇ m, particularly preferably from 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • top layers 24 of the exemplary embodiments in FIGS. 2b and 2d can likewise have dispersed absorption centers, although because of the absorption layer 23 also on the installation of absorption centers in which the photocatalytic and thermal changeable material can be dispensed with. In the embodiment of Figure 2d nevertheless a top layer 24 with dispersed absorption centers 24b is formed.
  • top layer and one or more additional layers or Layers are, for example, the sol-gel process and the CVD process (Chemical Vapor deposition).
  • the layer or layers can or can be immediate applied on top of each other, i.e. without mediating layers such as Adhesive layers.
  • FIG. 3 shows a printing unit with a printing form cylinder 32, an associated one Blanket cylinder 38 and an impression cylinder 39, which with the blanket cylinder 38 forms a printing nip for a web 37 to be printed.
  • On the printing form cylinder 32 two pressure plates 31 are attached in a known manner.
  • an imaging device are arranged in the printing press 33, two quenching devices 34, inking rollers 35 and a dampening roller 36.
  • a dampening solution film is applied in a known manner via the dampening application roller 36, preferably a film of water, to which printing formes 31 are brought up.
  • the paint application rollers 35 becomes imagewise color during printing in a manner also known transferred to the printing forms 31, which of the printing forms 31 initially to the blanket cylinder 38 and is transmitted from this to the web 37.
  • the Impression cylinder 39 can itself be a blanket cylinder of another printing unit for double-sided printing, a steel cylinder for only one printing point or one Steel cylinder of a satellite printing unit, for example a 9 or 10 cylinder printing unit his.
  • the imaging device 33 is the surface of the printing form 31 to be imaged directly facing and arranged parallel to the axis of rotation of the printing form cylinder 32.
  • the imaging unit 33 has a plurality of along the axis of rotation of the Printing form cylinder 32 lasers arranged side by side. The laser spots of this Lasers are focused on the surface of the printing form 31.
  • the lasers of the Imaging device 33 are preferably side by side to one or more arranged laser arrays summarized. An imaging device in preferred Embodiments are described in DE 199 11 907 A1, which is used as an example is taken.
  • the two extinguishing devices 34 each have at least one daylight emitter and / or at least one UV lamp.
  • the extinguishers 34 are over the scope of the Printing form cylinder 32 spaced from each other parallel to the axis of rotation of the Printing form cylinder 32 arranged. Basically, a single would Erasing devices 34 are sufficient to close the imaged surfaces of the printing formes 31 delete by using the photothermally modifiable surface Material in relation to the respective print image in the normal hydrophilic state whole-area irradiation with light from the UV range is set back.
  • the erasure devices 34 are switched off during the imaging.
  • the extinguishers 34 turned on.
  • the surfaces of the printing formes 31 is wetted with water in order to previously lipophilic surface areas permanently bound by OH groups to make hydrophilic.
  • the dampening unit of the printing unit or a Steam generator can be used.
  • the printing unit, the printing form cylinder 32 and the Blanket cylinder 38 includes, encapsulated and conditioned to the environment within the encapsulation 40 the humidity and also the temperature of the particular one To be able to optimally adapt the operating state. So within the encapsulation 40 a uniformly high humidity of at least 60% during the extinguishing process prevail, preferably at least 80%, while for imaging and ongoing Pressure production the humidity should be significantly lower. Preferably encloses the Encapsulation 40 as in the embodiment also the impression cylinder 39. If that Printing unit includes other cylinders, are preferably also to the printing unit belonging further cylinder enclosed by the encapsulation 40.
  • the encapsulation 40 preferably each of the two against each other Blanket cylinders and their associated printing form cylinders. It can Encapsulations 40 in the case of printing units formed in this way also for the conventional H or N bridges, i.e. for four blanket cylinders and their plate cylinders, be formed. For satellite printing units with nine or ten cylinder units these units are preferably each of its own encapsulation 40 enclosed.
  • the a predetermined humidity for adjusting and attitude F to and a predetermined temperature T set air conditioner used comprises on the encapsulation 40 and the means for the supply of water, in the embodiment, the dampener roller 36, a humidity and temperature controller 43 and at least one within the Encapsulation 40 arranged moisture sensor 41 and at least one temperature sensor 42 arranged inside the encapsulation 40.
  • the sensors 41 and 42 record the air humidity and the temperature within the encapsulation 40 and give both the air humidity and the temperature depending on the control variable F ist and T ist the controller 43.
  • the controller 43 forms the difference between the recorded values of humidity and temperature and the predetermined values to the respective difference F-F and T to T and forms in dependence on the humidity difference and the temperature difference, the humidity control variable F and the temperature control variable T for the devices acting within the encapsulation 40 for the supply of water and the influencing of the temperature.
  • Imaging and deletion in the printing press is preferred, especially imaging and deletion on the printing form cylinder on which the printing form is also in the Print production is attached or integrated on the cylinder. Basically you can however, the imaging and erasure are also carried out outside the printing press become. Also performing one of the operations in the press and performing the other of the operations outside the press is not intended to be excluded become.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nassoffset-Druckform mit einer Oberschicht (24), die ein fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material enthält, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist. Der hydrophile Zustand bildet eine bebilderbare und der lipophilen Zustand bildet eine bebilderte Oberfläche (130, 131). Die Oberschicht (24) der Nassoffset-Druckform kann Absorptionszentren (24b) für eine Strahlung aufweisen, insbesondere für Laserstrahlung im NIR, mit der eine bildgemäße Erwärmung der Oberschicht (24) bewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nassoffset-Druckform mit einer Oberfläche, die mit einem Druckbild bebilderbar oder bebildert ist, wobei diese Oberfläche von einem Werkstoff gebildet wird, der ein fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material als Anteil in gleichmäßiger Verteilung enthält oder allein aus solch einem Material besteht. Unter einem fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Material wird im Sinne der Erfindung ein Material verstanden, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen Zustand und thermisch, nämlich durch Erwärmung, in einen lipophilen Zustand versetzbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erzeugung des Druckbilds, d.h. zur Bebilderung, ein Verfahren zum Löschen eines Druckbilds, eine Vorrichtung zur Bebilderung und eine Vorrichtung zur Löschung eines Druckbilds einer Nassoffset-Druckform der genannten Art. Besonders bevorzugt betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bebildern und Löschen einer Druckform, beispielsweise für ein mehrmaliges Bebildern der gleichen Druckform mit unterschiedlichen Druckbildern. Bevorzugt finden die Druckform, das Verfahren und die Vorrichtung Verwendung im Nassoffset-Rollenrotationsdruck, insbesondere im Zeitungsauflagendruck.
Unter einer Bebilderung wird im Folgenden ein Vorgang verstanden, bei dem auf die Druckform an den Stellen eingewirkt wird, die die Bildpunkte bilden, so dass ein latentes Bild auf der Druckform erzeugt wird. Unter einer Löschung wird im Sinne der Erfindung ein Vorgang verstanden, bei dem die Druckform vorzugsweise nicht bildabhängig, sondern ganzflächig derart behandelt wird, dass die bei der Bebilderung aufgebrachte Bildinformation, d.h. das Druckbild, beseitigt wird. Die Einwirkung bei der Bebilderung ist vorzugsweise eine bildgemäße Erwärmung, kann grundsätzlich aber auch eine bildgemäße Bestrahlung mit UV-Licht sein.
Zeitungen werden überwiegend im Nassoffset produziert. Druckmaschinen, wie die Erfindung sie vorzugsweise betrifft, enthalten typischerweise Druckwerke mit Gummituchzylindern, Plattenzylindern, Farbwerken und Feuchtwerken. Eine auf einen Druckformzylinder gespannte Druckform weist eine Oberfläche zumeist in Form einer Oberschicht auf, die im bebilderten Zustand hydrophile (wasserfreundliche) und lipophile (wasserabstoßende) Bereiche aufweist. Üblicherweise wird die Druckform von einer Druckplatte gebildet, die auf einen als Plattenzylinder ausgebildeten Druckformzylinder aufgespannt ist. Die Druckform besitzt bildmäßig aufgebrachte lipophile Bereiche. Die Nichtbildstellen sind hydrophil und binden Wasser stärker als Farbe. Die lipophilen Bereiche stoßen Wasser ab und wirken daher farbfreundlich. Prinzipiell kann jede Oberfläche für den Offsetprozess genutzt werden, die in hydrophile und lipophile Bereiche unterteilt werden kann.
Zur Herstellung von Druckformen sind eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen unter Verwendung entsprechender Druckformen bekannt. Man kann beispielsweise mit einem Laser eine Druckform bildmäßig bestrahlen und anschließend chemisch entwickeln. Ferner können Druckformen durch Laserablation hergestellt werden. Dabei werden entweder lipophile Bereiche unter einer hydrophilen Schicht oder hydrophile Bereiche unter einer lipophilen Schicht freigelegt. Der für die Bilderzeugung maßgebliche Belichtungsvorgang kann entweder in einer separaten Anlage erfolgen oder innerhalb der Druckmaschine, wie die Erfindung dies bevorzugt. Für die Belichtung bzw. Bebilderung in der Druckmaschine ist das Außentrommelprinzip bekannt. Meistens kommen sogenannte prozessfreie Druckformen zum Einsatz, die keine chemische Entwicklung benötigen.
Heutzutage eingesetzte Druckformen werden nur einmalig verwendet. Aus ökonomischen und ökologischen Gründen ist es allerdings wünschenswert, dieselbe Druckform mehrfach verwenden zu können.
Aus der EP 0 911 155 A1 ist die Bebilderung einer Druckform durch eine fotokatalytische Reaktion bekannt. Zur Erzeugung des Druckbilds werden die hydrophilen Nichtbildstellen mit UV-Laserlicht bestrahlt. Die derart belichtete und dadurch bebilderte Druckform wird durch Erhitzen gelöscht. Hierbei muss die Druckform eine hohe Temperatur erreichen. Des Weiteren ist für die Löschung des Druckbilds nach Gebrauch der Druckform ein Reinigungsvorgang mit einer Reinigungseinrichtung erforderlich, um die Farbreste von der Druckform zu entfernen. Ohne Reinigung würde eine Erwärmung der Druckform zur Löschung des Druckbilds ein Einbrennen von Farbresten in die Druckformoberfläche bewirken, wodurch die Druckform unbrauchbar würde.
Die EP 0 911 154 A1 beschreibt die Bebilderung durch bildgemäße Erwärmung und die Löschung durch UV-Bestrahlung. Weitere Details werden in der EP 1 020 304 A2 beschrieben.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Nassoffset-Druckform der genannten Art zu schaffen, die die Erzeugung eines Druckbilds mit guter Bildschärfe ermöglicht. Vorzugsweise muss die Druckform nach Gebrauch nicht eigens für die Löschung des Druckbilds gereinigt werden. Die Bebilderung einer Druckform und/oder die Löschung eines Druckbilds einer Druckform soll bzw. sollen erleichtert werden, bevorzugt in einer Nassoffset-Druckmaschine.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
Die Erfindung basiert in einer bevorzugten Ausführung auf dem Gedanken, das lokale Benetzungsverhalten, also das hydrophile oder lipophile Verhalten einer Druckform, dadurch zu erreichen, dass die Atome oder Moleküle eines fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials, das die bebilderbare oder bebilderte Oberfläche der Druckform bildet, von einem angeregten Zustand, in dem sie sich normalerweise befinden, durch die Bebilderung in einen niederenergetischen Zustand überführt werden. Bei der Löschung werden umgekehrt die Atome oder Moleküle aus dem niederenergetischen in den angeregten Zustand überführt. Die Druckform befindet sich somit vor Durchführung eines Bebilderungsvorgangs oder nach Durchführung eines Löschungsvorgangs in einem hydrophilen Ausgangszustand, der durch eine lokale, bildgemäße, vorzugsweise kurzzeitige, Erwärmung des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials in den bildgemäß lipophilen und hydrophilen Gebrauchszustand überführt wird.
Ein Vorteil dieser Art der Bebilderung ist, dass die unbebilderte Druckform problemlos bei Tageslicht gehandhabt werden kann. Die Löschung des Druckbilds und nicht die Bebilderung erfolgt durch die Einwirkung von natürlichem oder künstlichem Tageslicht oder UV-Licht, und zwar vorzugsweise an der das Druckbild aufweisenden Oberfläche ganzflächig. Andererseits ist der Verlust einer Bebilderung im eingebauten Zustand der Druckform unwahrscheinlich, da in der Druckmaschine kein Tageslicht mehr auf der Druckform auftrifft, das eine Löschung in einem relevanten Umfang fürchten ließe. Noch ein Vorteil liegt in der selbstreinigenden Eigenschaft der von dem fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Material gebildeten Oberfläche, die bei der Löschung des Bildes zum Tragen kommt. Die Druckform wird in ihrer Oberfläche nicht nur hydrophil, sondern es werden auch organische Rückstände katalytisch oxidiert. Gegenüber dem Löschvorgang mittels ganzflächiger Erwärmung ist daher eine Reinigung der Druckform zum Zwecke des Löschens nicht erforderlich. Eine ganzflächige Erwärmung auf die erforderlich hohen Temperaturen kann innerhalb der Druckmaschine nur mit wesentlich größerem Aufwand als eine Bestrahlung mit Tageslicht oder UV-Licht durchgeführt werden. Insbesondere besitzt das natürliche Tageslicht kurzwelliges, ultraviolettes Licht (UV), welches die normalerweise vorhandene Hydrophilie des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials bewirkt.
Durch die Bebilderung der Druckform durch bildgemäß lokale Bestrahlung, vorzugsweise Laserbestrahlung, wird nicht die gesamte Druckform, sondern nur ein oberflächennaher Tiefenbereich der Druckform kurzzeitig lokal erwärmt. Die Druckform insgesamt bleibt auf Umgebungstemperatur, die im Allgemeinen der üblichen Raumtemperatur entspricht.
Eine erfindungsgemäße Druckform weist in einer Oberschicht, an deren Oberfläche das Druckbild erzeugt wird, Absorptionszentren für eine Strahlung auf, um durch Absorption dieser Strahlung in der Oberschicht Wärme zu erzeugen. Die Absorptionszentren werden von Partikeln eines Materials gebildet, das Licht absorbiert, vorzugsweise Infrarotlicht (IR), das sich bis in den sichtbaren Bereich, d.h. bis in den nahen Infrarotbereich (NIR) erstrecken kann. Das Absorptionsmaterial ist in feinen Partikeln in dem fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Material gleichmäßig dispergiert. Bei den Partikeln des Absorptionsmaterials handelt es sich vorzugsweise um Nanopartikel, d.h. um Partikel, deren maximale räumliche Erstreckung im Nanobereich liegt.
Durch die gleichmäßige, feine Verteilung der Absorptionszentren in dem fotokatalytisch und thermisch veränderbarem Material wird in einer einzigen Materialschicht bereits ein fotokatalytisch und fotothermisch veränderbares Material geschaffen. Die bekannten fotokatalytischen Materialien sind nämlich transparent. Die Transparenz ist unmittelbare Folge der Bandstruktur des Materials. Tatsächlich ist eine Bandlücke von mehr als 3 eV erforderlich, um die Anregung des fotokatalytischen Materials in einen Zustand zu bewirken, in dem die Bindung von OH-Gruppen an die Oberfläche des betreffenden Materials möglich ist. Bei dieser Bandlückenenergie, d.h. Band-Gap-Energie, ist jedoch eine Wechselwirkung mit niederenergetischen, langwelligeren Photonen nicht möglich. Daher sind die bekannten fotokatalytischen Halbleiter im sichtbaren Bereich transparent. Eine photothermische Einwirkung und Veränderung des fotokatalytischen Materials kann deshalb nur indirekt herbeigeführt werden. Die Erfindung schafft ein fotokatalytisch und fotothermisch veränderbares Material durch die feine Verteilung der Absorptionszentren in dem fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Material. Halbleiter sind besonders bevorzugte Beispiele für Materialien zur Bildung der Absorptionszentren.
Die Oberschicht, die die zu bebildernde oder bereits bebildere Oberfläche bildet, umfasst somit ein mit Licht fotokatalytisch wechselwirkendes Material und die Absorptionszentren, die in dem fotokatalytisch wechselwirkenden Material, im folgenden auch einfach als fotokatalytisches Material bezeichnet, feinverteilt sind. Das fotokatalytische Material wechselwirkt mit Licht, dessen Wellenlänge kleiner ist als die Wellenlänge oder der Wellenlängenbereich der Strahlung, die von den Absorptionszentren absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Aufgrund seiner Bandlückenenergie von wenigstens 3 eV wechselwirkt das fotokatalytische Material nur mit Licht, dessen Wellenlänge kleiner als 400 nm ist. Das Material, das die Absorptionszentren bildet, wechselwirkt demgemäß mit Strahlung, deren Wellenlänge 400 nm oder größer ist, vorzugsweise absorbiert es Licht aus dem IR-Wellenlängenbereich.
Durch die Erfindung wird ein neues Material geschaffen, das sowohl fotokatalytische als auch absorbierende Eigenschaften hat. Ein Vorteil ist, dass die Beschichtung eines Trägermaterials vereinfacht werden kann, da beide Wechselwirkungen, nämlich die Fotokatalyse und die Absorption, in einer einzigen Schicht stattfinden und daher eine ausschließlich der Absorption dienende Absorptionsschicht eingespart werden kann. Ferner ist die Dicke der Schicht des fotokatalytisch und fotothermisch veränderbaren Materials weniger kritisch. Während bei einem mehrschichtigen System die Dicke der fotothermisch veränderbaren Oberschicht großen Einfluss auf die Erwärmung hat, kann innerhalb einer einzelnen Schicht eine gleichmäßigere Erwärmung erreicht werden, sofern die Absorptionszentren homogen in dieser Schicht verteilt sind. Ferner sind die wärmeerzeugenden Absorptionszentren näher an der bebilderbaren oder bereits bebilderten Oberfläche, so dass schärfere Temperaturgradienten in der Oberfläche möglich sind.
Die Erzeugbarkeit besonders scharfer Temperaturgradienten an der Oberfläche ist insbesondere für die bevorzugte Bebilderung durch bildgemäße Erwärmung von Vorteil, da die Schärfe des Druckbilds verbessert wird. Die erfindungsgemäße Druckform ist grundsätzlich jedoch auch vorteilhaft für ein Bebilderungsverfahren, in dem die Bebilderung durch bildgemäße Hydrophilisierung der Oberfläche und die Löschung durch ganzflächige Hydrophobisierung herbeigeführt werden.
Eine ebenfalls erfindungsgemäße Druckform weist unterhalb einer Oberschicht, an deren Oberfläche das Druckbild erzeugt wird, eine Absorptionsschicht auf. Die Absorptionsschicht wird durch kurzzeitige, lokale Bestrahlung entsprechend lokal erwärmt, d.h. sie wird bildgemäß erwärmt mit bildgemäß lokal warmen und demgegenüber kalten Stellen. Für die bildgemäße Erwärmung sollte die Absorptionsschicht gleichmäßig dünn sein, um die Wärme in erster Linie normal zur Absorptionsschicht an die vorzugsweise unmittelbar darüber liegende Oberschicht mit dem fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Material abzugeben und einen Wärmeausgleich innerhalb der Absorptionsschicht in tangentialer Richtung zwischen den bildgemäß lokal warmen und kalten Stellen der Absorptionsschicht zu verhindern. Die lokal bildgemäß erzeugte Wärme in der Absorptionsschicht wird über Wärmeleitung von der Absorptionsschicht in die Oberschicht übertragen, so dass an der Oberfläche der Oberschicht die lipophilen Stellen des Druckbilds entstehen. Die zwei Schichten sind ganzflächig wärmeleitend miteinander verbunden. Die Absorptionsschicht grenzt vorzugsweise unmittelbar an die Oberschicht. Jede der zwei Schichten wechselwirkt mit Strahlung aus einem bestimmten Wellenlängenbereich, wobei die Oberschicht mit Strahlung, die in besonders starkem Maße von der Absorptionsschicht absorbiert wird, wenig oder gar nicht wechselwirkt, d.h. für diese Strahlung durchlässig ist. Die Oberschicht wechselwirkt fotokatalytisch mit Licht aus dem UV-Bereich, während die Absorptionsschicht durch Wechselwirkung mit Strahlung aus einem anderen Wellenlängenbereich, vorzugsweise aus dem IR-Bereich, das von der Oberschicht durchgelassen wird, erwärmt wird. Die Oberschicht wird durch Wärmeleitung von der bildgemäß erwärmten Absorptionsschicht entsprechend ebenfalls bildgemäß erwärmt und bildet an ihrer Oberfläche aufgrund dieser Erwärmung die lipophilen Bildstellen.
Zwischen der Absorptionsschicht und einem Druckformträger ist vorzugsweise eine thermische Isolationsschicht vorgesehen, um Wärmeverluste an den Träger zu minimieren. Ist eine Absorptionsschicht nicht vorhanden, so kann eine thermische Isolationsschicht dennoch zwischen der Oberschicht und dem Träger ausgebildet sein.
Falls unterhalb der Oberschicht eine dünne Absorptionsschicht ausgebildet ist, kann auf Absorptionszentren in der Oberschicht verzichtet werden. Die Anmelderin behält es sich vor, hierauf separat Anspruch zu erheben. Andererseits können die Absorptionsschicht und die Absorptionszentren in der Oberschicht auch vorteilhaft in Kombination ausgebildet sein.
Auch die Bildung einer erfindungsgemäßen Druckform mittels der Absorptionsschicht ist vorteilhaft auch für ein Bebilderungsverfahren, bei dem die Bebilderung durch Bestrahlung mit UV-Licht und die Löschung durch Erwärmung bewirkt werden.
Es kann vorteilhafterweise eine Diffusionsbarriere zwischen dem Träger und der Oberschicht vorgesehen sein, um eine Diffusion von Atomen des Trägers, insbesondere von Fe oder A1 Atomen, zu verhindern. Die Diffusionsbarriere kann beispielsweise von einer SiO2 Quarzschicht gebildet werden. Eine als Diffusionsbarriere wirksame Schicht sollte höchstens 1 µm dick sein, vorzugsweise weist solch eine Schicht eine gleichmäßige Dicke von 100 nm der weniger auf. Eine allmähliche Diffusion von beispielsweise Fe und/oder A1 Atomen in die Oberschicht könnte den erfindungsgemäß genutzten Halbleitereffekt stören, da die Elektronenbandstruktur der Oberschicht sich im Laufe des Betriebs der Druckform durch solche Diffusionseffekte nachteilig verändern könnte. Die Diffusionsbarriere kann gleichzeitig als thermische Isolationsschicht ausgebildet sein. Ebenso kann eine Diffusionsbarriere durch eine eigens hierfür vorgesehene Schicht gebildet werden, die grundsätzlich zwischen jeder der genannten Schichten einer erfindungsgemäßen Druckform angeordnet sein kann. In bevorzugten Ausführungen ist eine eigens als Diffusionsbarriere vorgesehene Schicht zwischen dem Träger und der Absorptionsschicht gebildet, falls eine Absorptionsschicht vorgesehen ist. Falls eine thermische Isolationsschicht vorhanden ist, kann die Diffusionsbarriere zwischen dem Träger und der Isolationsschicht oder zwischen der Isolationsschicht und der gegebenenfalls vorhandenen Absorptionsschicht vorgesehen sein. Besonders bevorzugt kann solch eine als Diffusionsbarriere wirkende Schicht unmittelbar unter der Oberschicht angeordnet sein. In diesem Falle können Fremdatome, die möglicherweise nicht nur von einem Träger, sondern auch von einer anderen Funktionsschicht stammen können, am sichersten von einem Eindiffundieren in die Oberschicht abgehalten werden.
Der Löschprozess der Druckform erfolgt durch Bestrahlung der Oberfläche mit UV-Licht. Erfindungsgemäß wird während des Löschprozesses dafür gesorgt, dass an der zu aktivierenden Oberfläche der Druckform für eine den Löschprozess unterstützende hohe Feuchtigkeit gesorgt wird. Fehlt es an der aktivierten Oberfläche nämlich an Feuchtigkeit, so kommt es zu einer Rekombination der durch UV-Bestrahlung erzeugten Elektron-Loch-Paare, so dass eine dauerhafte Hydrophilisierung der Oberfläche nicht erreicht wird. Vorzugsweise wird der Oberfläche während des Löschprozesses Wasser dadurch zugeführt, dass an der Oberfläche eine hohe Luftfeuchtigkeit eingestellt wird. Die Erhöhung der Luftfeuchtigkeit gegenüber der Umgebung kann insbesondere durch die Zufuhr von Wasserdampf bewirkt werden oder auch mittels des Feuchtwerks einer Druckmaschine, den in diesem Falle eine Einrichtung zur Vernebelung von Wasser zugeordnet wird. Die Feuchtigkeit an der Oberfläche und in der Nähe der Oberfläche ist vorzugsweise derart, dass die dort angrenzende Luft mit Feuchtigkeit gesättigt ist.
Hohe Luftfeuchtigkeit ist im Druckwerk im allgemeinen allerdings nicht erwünscht. So kann es beispielsweise zur Bildung von Kondenswasser kommen, welches auf die Zylinder tropft und Störungen im Druckbild bewirkt. Auch kann der Offset-Prozess im Verlauf einer Produktion nachteilig beeinflusst werden, wenn wegen einer feuchtigkeitsgesättigten Umgebungsluft die Verdunstung von Oberflächenwasser erschwert wird, das auf der Druckformoberfläche liegt oder beim Spalten eines Farbfilms an die Oberfläche der Druckfarbe gelangt.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird daher eine Feuchthaltung und vorzugsweise auch eine Temperaturhaltung, d.h. eine Klimatisierung des Druckwerks derart vorgenommen, dass während der Hydrophilisierung mittels UV-Strahlung eine hohe Luftfeuchtigkeit von mehr als 60%, bevorzugter von mehr als 80%, und für die Hydrophobisierung der Oberfläche eine deutlich niedrigere Luftfeuchtigkeit eingestellt wird. Desweiteren wird eine deutlich niedrigere Luftfeuchtigkeit auch während des Druckprozesses und vorzugsweise während aller Zeiten außerhalb der Hydrophilisierung durch die Feuchthaltung, vorzugsweise Klimatisierung eingestellt. Eine Kapselung des Druckwerks vereinfacht die Einstellung und Haltung der gewünschten Werte der Feuchte und vorzugsweise auch der Temperatur im Druckwerk und insbesondere an der Druckform. Ferner kann die Feuchte bzw. das Klima durch die Anordnung von Feuchtigkeitssensoren und vorzugsweise auch von Temperatursensoren überwacht werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren beschrieben. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche vorteilhaft weiter. Dies gilt auch für Kombinationen von Merkmalen, die an unterschiedlichen Ausführungsbeispielen nur explizit beschrieben werden, soweit die Kombination solcher Merkmale nicht zu Widersprüchen führt, die nicht auflösbar sind. Es zeigen:
Figur 1a
eine UV-hydrophile Oberfläche,
Figur 1b
eine Benetzung der Oberfläche,
Figur 1c
einen Belichtungsvorgang zur lokalen Aufhebung der Hydrophilie der Oberfläche,
Figur 1d
die Benetzung der Oberfläche nach dem Belichtungsvorgang,
Figur 2a
eine Druckform nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Querschnitt,
Figur 2b
eine Druckform nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Querschnitt,
Figur 2c
eine Druckform nach einem dritten Ausführungsbeispiel in einem Querschnitt,
Figur 2d
eine Druckform nach einem vierten Ausführungsbeispiel in einem Querschnitt und
Figur 3
ein Druckwerk einer Nassoffset-Rotationsdruckmaschine.
Figur 1a zeigt eine aufgrund Bestrahlung mit Licht aus dem UV-Bereich hydrophile Oberfläche 130 einer Nassoffset-Druckform 31, die im Folgenden auch als UV-hydrophile Oberfläche bezeichnet wird. Die Oberfläche 130 wird von einer Oberschicht 11 der Druckform 31 gebildet, die ein fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material enthält oder gänzlich aus solch einem Material besteht. Der im Normalfall bestehende angeregte Zustand ergibt sich beispielsweise aus der Bestrahlung mit natürlichem oder künstlichem Tageslicht. Wird nämlich die Schicht 11 durch eine Lichtquelle bestrahlt, die UV-Licht zumindest als Bestandteil ihres Spektrums ausstrahlt, vorzugsweise eine Tageslichtquelle und/oder eine UV-Lichtquelle 12, kommt es zu einer Bestrahlung der Schicht 11 mit hoch energetischen Photonen 17, so dass in der Nähe der Oberfläche 130 der Schicht 11 Elektronen aus dem Valenzband des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials in das Leitungsband angeregt werden. Die im Valenzband fehlenden Elektronen hinterlassen positive Löcher h+. Ist das elektrische Potential der Löcher h+ ausreichend hoch, so kann das fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material mit Wassermolekülen 14 reagieren, derart, dass ein Hydroxylradikal ·OH gebildet wird, das sich an die Atome oder Moleküle des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials bindet. Mit zunehmender Zahl von an die Oberfläche 130 gebundenen OH-Gruppen nimmt der hydrophile Charakter der Oberfläche 130 zu. Insbesondere können sich Wassermoleküle 14 über Wasserstoffbrücken an die OH-Gruppen binden, die ihrerseits an die positiven Löcher h+ der Oberschicht 11 gebunden sind.
Figur 1b veranschaulicht die Benetzung der UV-hydrophilen Oberfläche 130 der Schicht 11 mit einem Wassertropfen 140. Der spitze Kontaktwinkel, den der Rand des Wassertropfens 140 mit der Oberfläche 130 bildet, ist ein Maß für die Hydrophilie der Oberfläche 130.
Ein bevorzugtes fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material für die Oberschicht 11 der Druckform 31 ist Titanoxid TiO2 in der Anatase-Kristallstruktur. In der Anatase-Struktur beträgt die Anregungsenergie vom Valenzband in das Leitungsband etwa 3.2 eV, was einer Wellenlänge von 387 nm entspricht. Durch Einwirkung von ultraviolettem Licht, dessen Wellenlänge nicht größer ist als 387 nm, erfolgt eine Anregung von Valenzelektronen des TiO2 in das Leitungsband des Halbleiters. Dabei entsteht gleichzeitig ein positives Loch h+ im Valenzband. Ein Rückfallen des angeregten Elektrons auf das positive Loch h+ wird verhindert, wenn zuvor eine chemische Bindung eines anderen Stoffs an die aktivierte Halbleiteroberfläche erfolgt. Bei Anatase-Titanoxid und bestimmten anderen Halbleitern ist dies zum Beispiel möglich, wenn Wasser vorhanden ist. Der hydrophile Zustand kann andauern, auch wenn kein UV-Licht mehr auf das fotothermisch veränderbare Material einwirkt.
Das im Sinne der Erfindung fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material sollte eine Valenzbandenergie und eine Leitungsbandenergie aufweisen, jeweils gemessen an den beiden einander zugewandten Kanten der Energiebänder, die für die Reduzierung und Oxidierung von Wasser geeignet sind. Die Leitungsbandenergie sollte daher zumindest so negativ sein, wie die zur Reduzierung von Wasser erforderliche Energie (0.0 V in saurer Lösung), und die Valenzbandenergie sollte zumindest so positiv sein, wie die zur Oxidierung von Wasser erforderliche Energie (+1.23 V). Eine die Oberfläche bildende Oberschicht, die von oder zumindest zu einem großen Teil aus dem fotothermisch veränderbarem Material gebildet ist, weist eine Band-Gap-Energie auf, die vorzugsweise wenigstens 3.2 eV beträgt. Als Band-Gap-Energie wird die Energie bezeichnet, die erforderlich ist, um Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband anzuregen. Die durch die Anregung entstandenen positiven Löcher des Valenzbands besitzen in diesem Fall ein vorteilhaft großes Potential, um in Verbindung mit Wasser hochreaktive ·OH-Radikale zu bilden. Besonders bevorzugte Materialien sind das bereits genannte Anatase-TiO2 und andere Materialien mit geeigneter Elektronenstruktur, um durch Anregung mit UV-Licht in der beschriebenen Weise Hydroxylgruppen an der Materialoberfläche zu binden. Beispiele für solche, ebenfalls geeignete Materialien sind Zinkoxid, ZrO2, SrTiO3, KTaO3 oder KTa0,77 Nb0,23 O3, die wie TiO2 das fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material je alleine oder in einer Materialkombination aus wenigstens zwei der genannten Materialien einschließlich TiO2 bilden. Die Druckform 31 weist in dem für die UV-hydrophile Oberfläche maßgeblichen Tiefenbereich vorzugsweise wenigstens 40 Gew.-% des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials auf, gemessen am Gesamtgewicht des diesen Bereich bildenden Materials der Druckform. Wird das fotokatalytisch und katalytisch und thermisch veränderbare Material durch eine Materialkombination gebildet, so stellt eine Kombination von TiO2 und SiO2 einen besonders bevorzugten Werkstoff dar. SiO2 kann auch in Kombination mit einem anderen oder mehreren der genannten Materialien vorteilhafterweise einen Werkstoff bilden, der das fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material enthält.
Die Hydrophilie von Anatase-Titanoxid als Effekt einer fotokatalytischen Reaktion ist bekannt und wird beispielsweise bei selbstreinigenden Oberflächen an Gebäuden und Antibeschlagsgläsern, beispielsweise im Automobilbereich, genutzt.
Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft von Titanoxid-Schichten besteht darin, selbstreinigend zu wirken, da organische Partikel auf der Oberfläche mit der Zeit fotokatalytisch zersetzt werden. Dies gilt auch für die anderen der genannten Materialien.
Da in einer normalen Arbeitsumgebung stets ein gewisser Anteil ultravioletten Lichts vorhanden ist, das eine von einem fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Material gebildete Oberfläche stets anregt, kann davon ausgegangen werden, dass solch eine Oberfläche normalerweise hydrophil ist. Die Druckform kann durch natürliches oder künstliches Tageslicht gelöscht werden. Unterstützt werden kann die Löschung durch eine zusätzliche UV-Quelle. Ein für die Löschung allein oder in Verbindung mit Tageslicht verwendeter UV-Strahler sollte ein Spektrum mit einem ausreichenden Anteil von UV-Licht mit einer Wellenlänge von 387 nm und kleiner haben. Vorzugsweise liegt der Peak des ausgestrahlten Spektrums bei einer Wellenlänge von 387 nm, entsprechend einer Band-Gap-Energie von 3.2 eV, oder einer kürzeren Wellenlänger. Es liegt die spektrale Verteilung der Strahlung vorzugsweise überwiegend unterhalb von 387 nm. Insbesondere kann als UV-Strahler ein UV-Laser oder UV-Lasersystem zum Einsatz kommen. Auf eine Fokussieroptik für den oder die Laser wird vorzugsweise verzichtet.
Die UV-hydrophile Oberfläche wird lokal durch Bestrahlung mit (IR) Infrarot-Laserlicht farbfreundlich gemacht. Dabei wird die Druckform insgesamt nicht wesentlich erwärmt. Sie bleibt auf der normalerweise in einer Druckmaschine herrschenden Temperatur im Bereich von 10 °C bis 40 °C.
Figur 1c veranschaulicht die Beseitigung der Hydrophilie der UV-hydrophilen Oberfläche 130. Dies geschieht, indem die Oberschicht 11 bildgemäß lokal erwärmt wird. Die Belichtung bzw. Bebilderung erfolgt durch Bestrahlung mit Laserlicht 18. Die Wellenlänge des Laserlichts 18 kann im sichtbaren Bereich bis zum nahen Infrarot (NIR) liegen, d.h. zwischen etwa 400 und 3000 nm betragen. Bevorzugt wird Laserlicht aus dem Bereich von 700 nm bis 3000 nm und besonders bevorzugt aus dem Bereich von 800 nm bis 1100 nm zur Bebilderung verwendet. Durch die lokale Einwirkung des Laserlichts 18 wird an der Oberfläche 130 ein dem Laserspot auf der Oberfläche entsprechender lipophiler Oberflächenbereich 131 erzeugt. Die Wärmeübertragung zu den Atomen oder Molekülen, an denen die OH-Gruppen gebunden sind, bewirkt eine Aufspaltung der Bindungen. Anschließend kommt es zu einer Rekombination von Elektronen aus dem Leitungsband des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials der Schicht 11 mit den positiven Löchern h+. Dadurch nimmt die Hydrophilie ab und die Druckform 31 wird im bestrahlten Oberflächenbereich 131 lipophil, während in dem nicht mit dem Laserlicht 18 bestrahlten Oberflächenrestbereich 130 der hydrophile Zustand erhalten bleibt. Bei der Bebilderung werden lokale Flächenelemente, die je einem Bildpunkt entsprechen, von beispielsweise 50 x 50 µm2 für eine Dauer von 1 µs bis 100 µs auf eine Temperatur von 400 °C bis 600 °C erwärmt, während die übrigen Bereiche 130 der Schicht 11 bei Umgebungstemperatur bleiben. Nach der Bebilderung ist auf der Nassoffset-Druckform 31 ein latentes Bild vorhanden, das während des Drucks erhalten bleibt. Die lipophilen Bildpunkte 131 übertragen während des Druckvorgangs die Farbe.
Figur 1d veranschaulicht die Benetzung der Schicht 11 durch Wasser in dem nicht bestrahlten Oberflächenbereich 130 und dem bestrahlten Oberflächenbereich 131. In dem bestrahlten und dadurch erwärmten Material in dem Oberflächenbereich 131 ist die Wasserbenetzung gering. Der in dem Oberflächenbereich 131 gebildete Kontaktwinkel zwischen dem Oberflächenbereich 131 und dem Wassertropfen 141 ist groß, und die Schicht 11 ist in diesem Oberflächenbereich 131 lipophil. Um zu verhindern, dass von dem Zeitpunkt des Beginns der Belichtung bis zu dem Ende eines Druckvorgangs UV-Licht aus der Umgebung zu einer Neuanregung des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials führt, genügt es, dass sich die Druckform im Schatten befindet. Dies ist im Normalfall nach Einbau der Druckform in eine Druckmaschine gegeben.
Die Figuren 2a bis 2d zeigen vorteilhafte Ausführungsbeispiele für eine schichtweise aufgebaute Druckform 31, die vorzugsweise als Druckplatte ausgebildet ist und auf einen Druckformzylinder aufgespannt werden kann oder bereits aufgespannt ist.
Die Druckform 31 der Figur 2a ist zweischichtig aufgebaut mit einer Trägerschicht 21 und einer einzigen, unmittelbar auf der Trägerschicht 21 aufgebrachten Oberschicht 24, an deren freien Oberfläche das Druckbild erzeugt wird oder im Falle einer bebilderten Druckform 31 bereits vorhanden ist. Die Schicht 24 enthält ein fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material 24a in einem ausreichend großen Anteil, um eine pixelweise feine Bebilderung zu ermöglichen. Es soll der Fall mit eingeschlossen sein, dass die Schicht 24 ausschließlich aus einem fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Material 24a besteht.
Die Trägerschicht 21 wird wie auch in den weiteren Ausführungsbeispielen von einer biegsamen Stahlplatte oder Aluminiumplatte gebildet und nachfolgend auch einfach nur als Träger bezeichnet.
Aus der Elektronenbandstruktur eines fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials, das durch UV-Bestrahlung eine hydrophile Oberfläche bildet, kann geschlossen werden, dass solch ein Material im sichtbaren Bereich des Spektrums und im nahen Infrarot (NIR) transparent ist. Es kommt somit zu keiner Wechselwirkung mit Laserlicht aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums und dem NIR oder noch längerwelligem Licht. Um dennoch die für die Bebilderung erforderliche Wärme zu erzeugen, können in der Oberschicht der Druckform vorteilhafterweise Absorptionszentren für Laserlicht im NIR oder dem gesamten IR-Bereich geschaffen werden. Es kommt so zu einer indirekten Erwärmung des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials der Oberschicht durch Wärmeleitung.
Die Oberschicht 24 ist im Ausführungsbeispiel eine Dispersion aus dem fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Material 24a und Absorptionspartikeln, die in dem Material 24a in einer feinen, gleichmäßigen Verteilung dispergiert sind. Die Absorptionspartikel sind Nanopartikel eines Halbleitermaterials, das Strahlung aus dem IR-Wellenlängenbereich absorbiert, in Wärme umwandelt und an das umgebende, fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material 24a abgibt. Die Absorptionspartikel bilden die Absorptionszentren 24b für die der Erwärmung dienende Strahlung. Es können auch Partikel von mehreren Halbleitermaterialien die Absorptionszentren 24b bilden.
Damit nicht zuviel Wärme in lateraler Richtung innerhalb der Oberschicht der Druckform 31 diffundiert, kann eine an die Oberschicht unmittelbar angrenzende Unterschicht so beschaffen sein, dass sie Wärme aufnimmt. Als Material für solch eine Unterschicht, die auch unmittelbar durch einen Druckformträger wie die Trägerschicht 21 gebildet sein kann, eignen sich Materialien, die eine hohe Wärmeleitung ermöglichen und eine große Wärmekapazität besitzen. Da ein Druckformträger über eine hohe mechanische Festigkeit verfügen sollte, um einen dauerhaften Einbau innerhalb der Druckmaschine zu ermöglichen, kann solch ein Träger beispielsweise aus Stahl oder Aluminium bestehen.
Je nach Empfindlichkeit der Oberschicht kann es vorteilhaft sein, die Wärmeabgabe an einen Träger zu vermindern, um die bilderzeugende Wirkung der in der Oberschicht lokal erzeugten Wärme zu erhöhen. So kann zwischen der Oberschicht und dem Träger beispielsweise eine Isolationsschicht vorgesehen sein, welche die Wärmeleitung zum Träger vermindert. Das Material der Isolationsschicht sollte naturgemäß eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Figur 2b zeigt eine Ausführung, in der auf den Träger 21 zunächst eine Absorptionsschicht 23 und darauf die Oberschicht 24 aufgebracht sind. Zu diesem dreischichtigen Aufbau wird durch die Bestrahlung bei der Bebilderung in der Absorptionsschicht 23 lokal bildgemäß Wärme erzeugt. Die in der Absorptionsschicht 23 erzeugte Wärme wird über die Kontaktfläche in die Oberschicht 24, welche das fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material 24a enthält, übertragen und erreicht die Oberfläche der Oberschicht 24. Wie bereits beschrieben, bewirkt die Wärmeübertragung zu den Atomen bzw. Molekülen an der Oberfläche, an denen die OH-Gruppen gebunden sind, eine Aufspaltung dieser Bindungen, wodurch es zu Rekombinationen und zur Abnahme der Hydrophilie kommt. Vorteilhaft ist eine Schichtdicke der Absorptionsschicht 23 von 1 µm bis 5 µm.
Die Oberschicht 24 weist bei Ausbildung einer besonderen Absorptionsschicht 23 eine gleichmäßige Dicke auf von vorzugsweise 0,05 µm bis 5 µm, besonders bevorzugt von 0,05 µm bis 2 µm. Ohne Absorptionsschicht, wie beispielsweise im ersten Ausführungsbeispiel, weist die Oberschicht 24 vorteilhafterweise eine Schichtdicke von 1 µm bis 30 µm, besonders vorteilhaft zwischen 1 µm bis 10 µm, auf.
Figur 2c zeigt ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Hierbei befindet sich unmittelbar über dem Träger 21 eine thermisch isolierende Zwischenschicht 22, auf der unmittelbar die Oberschicht 24 mit dem fotokatalytisch und thermisch wirksamen Material 24a angeordnet ist. Die Dicke der Zwischenschicht 22 beträgt vorzugsweise zwischen 1 µm und 30 µm. In der Oberschicht 25 sind wieder wie im ersten Ausführungsbeispiel gleichmäßig verteilt Absorptionszentren 24b vorhanden. Die Oberschicht 24 weist vorzugsweise eine Dicke von 1 µm bis 30 µm, besonders bevorzugt eine Dicke von 1 µm bis 10 µm, auf.
Figur 2d zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. In diesem Beispiel befindet sich unmittelbar über dem Substrat 21 eine thermisch isolierende Zwischenschicht 22, deren Dicke vorzugsweise zwischen 1 µm und 30 µm beträgt. Unmittelbar auf der Zwischenschicht 22 ist eine Absorptionsschicht 23 vorgesehen, deren Schichtdicke vorzugsweise zwischen 1 µm und 5 µm beträgt. Auf der Absorptionsschicht 23 ist eine Oberschicht 24 angeordnet, die das fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material 24a enthält oder ausschließlich aus solchem Material besteht und vorzugsweise eine Dicke von 0,05 µm bis 5 µm, besonders bevorzugt von 0,05 µm bis 2 µm, aufweist.
Die Oberschichten 24 der Ausführungsbeispiele der Figuren 2b und 2d können ebenfalls dispergierte Absorptionszentren aufweisen, obgleich wegen der Absorptionsschicht 23 auch auf den Einbau von Absorptionszentren in die das fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material verzichtet werden kann. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2d ist dennoch eine Oberschicht 24 mit dispergierten Absorptionszentren 24b gebildet.
Zum Aufbringen der Oberschicht und einer oder mehreren weiteren Schicht bzw. Schichten sind beispielsweise das Sol-Gel-Verfahren und das CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition) geeignet. Die Schicht oder Schichten kann bzw. können unmittelbar übereinander aufgetragen sein, d.h. ohne vermittelnde Schichten wie beispielsweise Haftschichten.
Figur 3 zeigt eine Druckeinheit mit einem Druckformzylinder 32, einem zugeordneten Gummituchzylinder 38 und einem Gegendruckzylinder 39, der mit dem Gummituchzylinder 38 einen Druckspalt für eine zu bedruckende Bahn 37 bildet. Auf dem Druckformzylinder 32 sind zwei Druckplatten 31 in bekannter Weise befestigt. Allerdings wird jede der beiden Druckplatten 31 von einer Druckform gemäß der Erfindung, beispielsweise gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Figuren 2a bis 2d gebildet. Über den Umfang um den Druckformzylinder 32 verteilt, sind in der Druckmaschine angeordnet eine Bildgebungseinrichtung 33, zwei Löscheinrichtungen 34, Farbauftragswalzen 35 und eine Feuchtauftragswalze 36. Über die Feuchtauftragswalze 36 wird in bekannter Weise ein Feuchtmittelfilm, vorzugsweise ein Wasserfilm, an die Druckformen 31 herangeführt. Mittels der Farbauftragswalzen 35 wird während des Drucks in ebenfalls bekannter Weise bildmäßig Farbe auf die Druckformen 31 übertragen, die von den Druckformen 31 zunächst auf den Gummituchzylinder 38 und von diesem auf die Bahn 37 übertragen wird. Der Gegendruckzylinder 39 kann selbst ein Gummituchzylinder einer weiteren Druckeinheit zum beidseitigen Drucken, ein Stahlzylinder für nur eine einzige Druckstelle oder ein Stahlzylinder eines Satellitendruckwerks, beispielsweise eines 9- oder 10-Zylinderdruckwerks sein.
Die Bildgebungseinrichtung 33 ist der zu bebildernden Oberfläche der Druckform 31 unmittelbar zugewandt und parallel zur Drehachse des Druckformzylinders 32 angeordnet. Die Bildgebungseinheit 33 weist eine Mehrzahl von entlang der Drehachse des Druckformzylinders 32 nebeneinander angeordneten Lasern auf. Die Laserspots dieser Laser sind auf die Oberfläche der Druckform 31 fokussiert. Die Laser der Bildgebungseinrichtung 33 sind vorzugsweise zu einem oder mehreren nebeneinander angeordneten Laserarrays zusammengefasst. Eine Bildgebungseinrichtung in bevorzugten Ausführungen wird in der DE 199 11 907 A1 beschrieben, die als Beispiel in Bezug genommen wird.
Die beiden Löscheinrichtungen 34 weisen je wenigstens einen Tageslichtstrahler und/oder wenigstens einen UV-Strahler auf. Die Löscheinrichtungen 34 sind über den Umfang des Druckformzylinders 32 voneinander beabstandet je parallel zu der Drehachse des Druckformzylinders 32 angeordnet. Grundsätzlich würde eine einzige der Löscheinrichtungen 34 genügen, um die bebilderten Oberflächen der Druckformen 31 zu löschen, indem das die jeweiligen Oberflächen bildende, fotothermisch veränderbare Material in Bezug auf das jeweilige Druckbild in den hydrophilen Normalzustand durch ganzflächige Bestrahlung mit Licht aus dem UV-Bereich zurückversetzt wird.
Während der Bebilderung sind die Löscheinrichtungen 34 ausgeschaltet. Vorzugsweise stehen während der Bebilderung keinerlei Walzen bzw. Zylinder mit dem Druckformzylinder 32, insbesondere den Druckformen 31, in Berührung, um eine möglichst ruhige Drehung des Druckformzylinders 32 zu ermöglichen. Nach Beendigung des Drucks werden die Löscheinrichtungen 34 eingeschaltet. Während der Löschung werden die Oberflächen der Druckformen 31 mit Wasser benetzt, um die durch UV-Strahlung angeregten, zuvor lipophilen Oberflächenbereiche durch Bindung von OH-Gruppen dauerhaft hydrophil zu machen. Hierzu kann insbesondere das Feuchtwerk der Druckeinheit oder ein Dampferzeuger verwendet werden.
In einer Weiterentwicklung wird die Druckeinheit, die den Druckformzylinder 32 und den Gummituchzylinder 38 umfasst, gegenüber der Umgebung gekapselt und klimatisiert, um innerhalb der Kapselung 40 die Feuchtigkeit und auch die Temperatur dem jeweiligen Betriebszustand optimal anpassen zu können. So sollte innerhalb der Umkapselung 40 während dem Löschvorgang eine gleichmäßig hohe Luftfeuchte von wenigstens 60% herrschen, vorzugsweise wenigstens 80%, während für die Bebilderung und die laufende Druckproduktion die Luftfeuchte deutlich niedriger sein sollte. Bevorzugt umschließt die Umkapselung 40 wie im Ausführungsbeispiel auch den Gegendruckzylinder 39. Falls das Druckwerk weitere Zylinder umfasst, sind vorzugsweise auch die zu dem Druckwerk gehörenden weiteren Zylinder von der Umkapselung 40 eingeschlossen. Handelt es sich bei den Druckwerken der Druckmaschine um Gummi/Gummi-Druckwerke, so umschließt die Umkapselung 40 vorzugsweise jeweils die beiden gegeneinander angestellten Gummituchzylinder und deren zugeordnete Druckformzylinder. Es können Umkapselungen 40 im Falle von derart gebildeten Druckwerken auch für die üblichen H-oder N-Brücken, d.h. für jeweils vier Gummituchzylinder und deren Plattenzylinder, gebildet werden. Bei Satellitendruckwerken mit Neun- oder Zehn-Zylindereinheiten werden diese Einheiten vorzugsweise von jeweils einer eigenen Umkapselung 40 umschlossen.
Obgleich bereits eine reine Befeuchtungsanlage vorteilhaft ist, um innerhalb der Umkapselung 40 die hohe Luftfeuchte für die UV-Bestrahlung einzustellen und während der Bestrahlung zu halten, wird eine Klimatisierung mit der gleichzeitigen Einstellung und Haltung einer vorgegebenen Temperatur innerhalb der Umkapselung 40 bevorzugt. Die für die Einstellung und Haltung einer vorgegebenen Luftfeuchte Fsoll und einer vorgegebenen Temperatur Tsoll verwendete Klimaanlage umfasst über die Umkapselung 40 und die Einrichtung für die Zufuhr von Wasser, im Ausführungsbeispiel die Feuchtauftragswalze 36, einen Feuchtigkeits- und Temperaturregler 43 und wenigstens einen innerhalb der Umkapselung 40 angeordneten Feuchtigkeitssensor 41 und wenigstens einen innerhalb der Umkapselung 40 angeordneten Temperatursensor 42. Die Sensoren 41 und 42 nehmen innerhalb der Umkapselung 40 die Luftfeuchtigkeit und die Temperatur auf und geben sowohl die Luftfeuchtigkeit als auch die Temperatur je als Regelgröße Fist und Tist auf den Regler 43. Der Regler 43 bildet aus der Differenz der aufgenommenen Werte der Luftfeuchtigkeit und Temperatur und den vorgegebenen Werten die jeweilige Differenz Fsoll-Fist und Tsoll-Tist und bildet in Abhängigkeit von der Feuchtigkeitsdifferenz und der Temperaturdifferenz die Feuchtestellgröße F und die Temperaturstellgröße T für die innerhalb der Umkapselung 40 wirkenden Einrichtungen für die Zufuhr von Wasser und die Beeinflussung der Temperatur.
Die Bebilderung und Löschung in der Druckmaschine wird bevorzugt, besonders die Bebilderung und Löschung an dem Druckformzylinder, auf dem die Druckform auch in der Druckproduktion befestigt oder integriert am Zylinder ausgebildet ist. Grundsätzlich können jedoch die Bebilderung und die Löschung auch außerhalb der Druckmaschine vorgenommen werden. Auch die Durchführung des einen der Vorgänge in der Druckmaschine und Durchführung des anderen der Vorgänge außerhalb der Druckmaschine soll nicht ausgeschlossen werden.

Claims (31)

  1. Nassoffset-Druckform mit einer Oberschicht (24), die ein fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material enthält, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist, und die eine bebilderbare oder bebilderte Oberfläche (130, 131) bildet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Oberschicht (24) Absorptionszentren (24b) für eine Strahlung aufweist, insbesondere für Laserstrahlung im NIR, mit der eine bildgemäße Erwärmung der Oberschicht (24) bewirkt wird.
  2. Nassoffset-Druckform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionszentren (24b) in dem fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Material (24a) dispergiert sind.
  3. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionszentren (24b) Nanopartikel sind.
  4. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionszentren (24b) von Partikeln wenigstens eines lichtabsorbierenden Halbleitermaterials gebildet werden.
  5. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material (24a) der Oberschicht (24) ein Halbleitermaterial ist mit einer an der Unterkante des Leitungsbands gemessenen Leitungsbandenergie, die zumindest so negativ ist wie die zur Reduktion von Wasser in Wasserstoffgas erforderliche Energie, und einer an der Oberkante des Valenzbands angemessenen Valenzbandenergie, die zumindest so positiv ist, wie eine zur Oxidation von Wasser zu Wasserstoffgas erforderliche Energie.
  6. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material (24a) der Oberschicht (24) Anatase-TiO2 oder Zinkoxid oder ZrO2 oder SrTiO3 oder KTaO3 oder KTa0,77 Nb0,23 O3 oder eine Kombination von wenigstens zwei dieser Materialien ist.
  7. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Oberfläche (130, 131) bildender Werkstoff das fotokatalytisch und thermisch veränderbare Material (24a) mit einem Anteil von wenigstens 40 Gew.-% enthält.
  8. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Oberschicht (24) eine Absorptionsschicht (23) für Strahlung einer Wellenlänge von 400 nm oder größer angeordnet und wärmeleitend mit der Oberschicht (24) verbunden ist.
  9. Nassoffset-Druckform nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (23) für einen direkten Wärmekontakt unmittelbar an die Oberschicht (24) grenzt.
  10. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Oberschicht (24), vorzugsweise unterhalb einer unterhalb der Oberschicht (24) angeordneten Absorptionsschicht (23), eine thermisch isolierende Schicht (22) ausgebildet ist.
  11. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) einen Träger (21) für die Oberschicht (24) aufweist, der vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium besteht.
  12. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Druckformträger (21) und der Oberschicht (24) eine als Diffusionsbarriere wirksame Schicht, die von einer thermisch isolierenden Schicht (22) gebildet werden kann, vorgesehen ist, wobei diese Schicht eine Diffusion von Atomen des Trägers (21) in die Oberschicht (24) verhindert oder behindert.
  13. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diffusionsbarriere von einer zwischen der Oberschicht (24) und einem Träger (21) der Druckform (31) angeordneten Schicht (22) gebildet wird.
  14. Verfahren zur Bebilderung einer Nassoffset-Druckform (31), die an einer bebilderbaren Oberfläche (130) ein fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material aufweist, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen Zustand und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist, bei dem
    die Druckform (31) durch eine bildgemäße Erwärmung des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials bebildert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Druckform (31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.
  15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) mit Laserstrahlen, vorzugsweise IR-Laserstrahlen, bebildert wird.
  16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Laserlicht mit einer Wellenlänge zwischen 400 und 3000 nm verwendet wird.
  17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Laserlicht mit einer Wellenlänge von wenigstens 700 nm, vorzugsweise wenigstens 800 nm, verwendet wird.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) zur Löschung eines durch die bildgemäße Erwärmung erzeugten Druckbilds mit Tageslicht und/oder UV-Licht bestrahlt wird.
  19. Verfahren zur Löschung oder Bebilderung eines Druckbilds einer Nassoffset-Druckform, die an einer das Druckbild bildenden Oberfläche (130, 131) ein fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material (24a) aufweist, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen Zustand und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist, bei dem
    a) das Druckbild durch eine Bestrahlung der Oberfläche (130, 131) mit UV-Strahlung gelöscht oder erzeugt wird,
    b) und der Oberfläche (130, 131) während der Bestrahlung Wasser zugeführt wird.
  20. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche (130, 131) für die UV-Bestrahlung eine Lunftfeuchte von wenigstens 60%, vorzugsweise von wenigstens 80%, erzeugt und vorzugsweise über die Dauer der UV-Bestrahlung aufrechterhalten wird.
  21. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass über die Dauer der UV-Bestrahlung eine vorgegebene Temperatur eingestellt und aufrechterhalten wird.
  22. Verfahren nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bebilderte Oberfläche (130, 131) der Druckform (31) zur Löschung ganzflächig bestrahlt wird.
  23. Vorrichtung zur wiederholten Bebilderung einer Nassoffset-Druckform, die an einer bebilderbaren oder bereits bebilderten Oberfläche ein fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material (24a) aufweist, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen Zustand und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist, die Vorrichtung umfassend:
    eine Bildgebungseinrichtung (33) zur Erzeugung eines Druckbilds durch eine bildgemäße Erwärmung des fotokatalytisch und thermisch veränderbaren Materials (24a)
    und eine Löscheinrichtung (34) zur Löschung des erzeugten Druckbilds, wobei die Löscheinrichtung (34) einen oder mehrere Strahler für Tageslicht und/oder UV-Licht aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorrichtung eine Befeuchtungsanlage (40, 41, 43), vorzugsweise eine Klimaanlage (40-43), umfasst, durch die an der Druckform (31) eine vorgegebene Luftfeuchte erzeugt und eingehalten werden kann.
  24. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungsanlage (40, 41, 43) eine Kapselung (40) für die Nassoffset-Druckform (31) und vorzugsweise für mehrere Zylinder (32, 38, 39) eines Druckwerks aufweist, um die vorgegebene Luftfeuchte innerhalb der Kapselung (40) zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.
  25. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungsanlage (40, 41, 43) wenigstens einen innerhalb der Kapselung (40) angeordneten Feuchtigkeitssensor (41) und einen Regler (43) umfasst, dem die von dem Feuchtigkeitssensor aufgenommene Luftfeuchte als Regelgröße zugeführt wird.
  26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löscheinrichtung (34) einen oder mehrere Strahler für eine ganzflächige Bestrahlung der Oberfläche (130, 131) aufweist.
  27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Strahler der Löscheinrichtung (34) einen hohen Anteil von Strahlung einer Wellenlänge von höchstens 387 nm ausstrahlen, wobei ein von dem Strahler ausgestrahltes Wellenlängenspektrum einen Peak hat vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 387 nm oder weniger.
  28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) auf einem Druckformzylinder (32) in einer Nassoffset-Druckmaschine, insbesondere Rollenrotationsdruckmaschine, lösbar oder unlösbar angeordnet ist und die Löscheinrichtung (34) auf den Druckformzylinder (32) gerichtet ist und sich vorzugsweise soweit über die parallel zu einer Drehachse des Druckformzylinders (32) gemessene Länge der Druckform (31) erstreckt, dass eine ganzflächig gleichmäßige Bestrahlung der Druckform (31) durchführbar ist.
  29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildgebungseinrichtung (33) mehrere Strahler für eine bildgemäße Bestrahlung der Druckform (32) umfasst.
  30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler der Bildgebungseinrichtung (33) IR-Laser, vorzugsweise NIR-Laser, sind.
  31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) auf einem Druckformzylinder in einer Nassoffset-Druckmaschine, insbesondere Rollenrotationsdruckmaschine, lösbar oder unlösbar angeordnet ist und die Strahler der Bildgebungseinrichtung (33) auf den Druckformzylinder (32) gerichtet und vorzugsweise parallel zu einer Drehachse des Druckformzylinders (32) nebeneinander angeordnet sind.
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