EP1254768B1 - Bebilderung und Löschung einer Druckform aus Polymermaterial mit Imid-Gruppen - Google Patents

Bebilderung und Löschung einer Druckform aus Polymermaterial mit Imid-Gruppen Download PDF

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EP1254768B1
EP1254768B1 EP02007336A EP02007336A EP1254768B1 EP 1254768 B1 EP1254768 B1 EP 1254768B1 EP 02007336 A EP02007336 A EP 02007336A EP 02007336 A EP02007336 A EP 02007336A EP 1254768 B1 EP1254768 B1 EP 1254768B1
Authority
EP
European Patent Office
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printing
printing form
chemical treatment
hydrophilic
hydrophobic
Prior art date
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EP02007336A
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French (fr)
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EP1254768A3 (de
EP1254768A2 (de
Inventor
Joaquin Barrera Calderon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Publication of EP1254768A3 publication Critical patent/EP1254768A3/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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a structure of hydrophilic and hydrophobic areas on a surface, which in a first, substantially unstructured state has a polymer material with imide groups. Furthermore the invention relates to a printing form, in particular for use as a printing plate in Offset printing, with a surface for printing.
  • the lithographic printing is based, in simple terms, on the utilization of the Immiscibility of oil and water on a surface, the so-called printing plate, wherein the lipophilic (hydrophobic) solution or the ink or color through the image forming areas and the water or the hydrophilic solution through the Non-image forming areas of the printing surface are held.
  • the in suitably prepared printing surface with hydrophilic and lipophilic substance or solution, especially water and ink or paint is wetted, so keep the non-image areas preferably the hydrophilic substance or solution and back repel the lipophilic substances, while the imagewise areas the lipophilic solution or accept ink or paint and repel the hydrophilic substances.
  • the lipophilic substance in a suitable manner on the surface of a material on which the image is to be fixed, for example paper, fabric, polymers and the same.
  • the aluminum has been used as a material for printing plates. Usually The aluminum is first a graining process and then a subsequent Subjected to anodization.
  • the anodization serves to anodic To provide oxide layer whose adhesion is improved by the grain.
  • the Graining becomes the hydrophilic properties of the background of the printing plate strengthened.
  • a strong acid such as sulfur or Phosphoric acid used to subsequently by another method, such as For example, in a thermal silicization process or the so-called Electrosilication to make the surface hydrophilic.
  • a large number of radiation-sensitive materials that are used to generate images in the Use of the lithographic printing process are suitable, in that they after Exposure and, if necessary, necessary development and fixation provide an image-wise area that can be used for printing.
  • photopolymerizable substances can be used for this purpose.
  • the arrangement described above is subjected to imagewise exposure by locally selective energy is supplied. This can, for example, by means of exposure through a mask with UV light or by direct writing with a laser respectively.
  • lithographic printing plates of the type described above are usually with treated a developer solution, which is typically an aqueous alkaline or basic solution with organic additives.
  • oxide ceramics which for example in the form of Coatings are present on a printing plate, find use.
  • EP 0 911 154 A1 proposes, as materials for the plate surface, titanium dioxide (TiO 2 ) and zirconium dioxide (ZrO 2 ), which can be present in ceramic form both pure and with other metallic additives in different mixing ratios.
  • This surface is hydrophobic when unexcited and can be rendered hydrophilic by irradiation with ultraviolet light. Imaging is now done by illuminating the entire surface of the plate with ultraviolet light and masking areas of ink which are to be printed.
  • titanium dioxide layers as a substrate turns out to be a particular disadvantage
  • the titanium dioxide layers are switchable with UV light, but a small Have stability with respect to the timing of the switching.
  • a sufficient Switching or sufficient stroke d. H. a sufficient flip from hydrophilic to hydrophobic can only be achieved in insufficient strength.
  • the complete cleaning of the substrate after the pressure is not to be underestimated Problem in practice.
  • From US 4,568,632 is the structuring of polymer surfaces or polymer films known which at least one imide group in the corresponding monomer, be it in the main chain or a side chain of the polymer built therefrom. It will a method for etching or ablation of polyimide without chemical Treatment steps disclosed.
  • the polyimide is irradiated with ultraviolet light Wavelength shorter than 220 nm, for example, by an argon-fluoride excimer Laser exposed so that a photocatalytic decomposition takes place, wherein volatile Products are removed by suitable means.
  • the reaction takes place in an atmosphere, which Having oxygen.
  • Structuring can be done, for example, by using a Large-area illuminated mask or by scanning the surface with a Exposure beam for spatially selective reaction can be achieved. This structuring can without significantly affecting the surface remaining polyimide be achieved. A structuring of the surface into hydrophobic and hydrophilic Areas, in particular a use of the structured surface for the Printing process according to a lithographic process or an offset process therefore can not be achieved.
  • Document EP 0 743 177 A1 discloses a lithographic printing plate and a method for structuring such a lithographic printing plate.
  • a pulsed laser beam having a wavelength in the ultraviolet spectral range for example, an ArF excimer laser
  • a thermoplastic polymer film for example, a polyimide surface having selectively exposed locally. The exposed areas are color-rejecting while the unexposed areas are color accepting.
  • This object is achieved by a method for producing a structure of hydrophilic and hydrophobic areas on a surface having the features according to claim 1 and by a printing forme having the features according to claim 11 solved.
  • those needed for the lithographic printing process hydrophobic and hydrophilic regions on a polyimide surface thereby produced, that they are optionally imaged after a chemical initialization or is structured by the imaging is done by electromagnetic radiation and completed by another chemical reaction. After printing can deletion of the imaged structure by another chemical reaction.
  • the method according to the invention provides a printing plate, which are used for printing in a conventional wet offset method can.
  • the printing form according to the invention is also suitable for printing with additive-free dampening solution, such as pure water, so for example without the usual used isopropanol.
  • the structured polyimide surface is replaced by another chemical process can be extinguished.
  • the invention Method provides a reversibly writable and erasable surface Available.
  • polyimide is understood as meaning a polymer material whose associated monomer is the functional group of an imide having. In this case, this group can occur in the main chain or a side chain of the polyimide.
  • the polyimide is abbreviated to polybenzoldiimide (PBDI) for short
  • PAI polyamide-imide
  • the process according to the invention can also be used with other imide-containing substances.
  • the polymer used is highly hydrophobic in its original state, so it is good for ink-carrying.
  • the method according to the invention for producing a structure of hydrophilic and hydrophobic regions on a surface which has a polymer material with imide groups in a first, essentially unstructured state is characterized in that a locally selective exposure to electromagnetic radiation through local irradiation Energy is carried out in time subsequent chemical treatment of the surface with an oxidizing agent.
  • the electromagnetic energy is preferably generated by a UV light source which emits light having a wavelength between 220 and 460 nm.
  • the oxidizing agent hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ) or potassium permanganate (KMnO 4 ) or combinations of these oxidizing agents may preferably be used.
  • a liquid with ionic surfactants can also be used in the subsequent chemical treatment.
  • the locally selective exposure can be preceded by a large-scale surface chemical treatment with a strong base.
  • the strong base is preferably an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) and / or sodium hydroxide (NaOH).
  • a large-scale chemical treatment of the surface is made with a strong acid.
  • the strong acid is preferably an aqueous solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and / or hydrochloric acid (HCl) and / or nitric acid (HNO 3 ) and / or the like.
  • the large-area chemical treatment of the surface can be carried out with a suitable corresponding plate cleaner.
  • a printing form according to the invention which in particular for use as a printing plate in offset printing, includes a surface for printing, which is a Polymer material having imide groups, preferably PBDI or PAI.
  • a surface for printing which is a Polymer material having imide groups, preferably PBDI or PAI.
  • Such Surface is with the method according to the invention, in particular with the individual options described above, structurable. Consequently, the invention provides a rewritable printing form created.
  • the printing form of the invention in a printing unit or a printing press are used.
  • a printing unit is distinguished characterized in that it is provided for printing with a printing form according to the invention.
  • a printing machine in particular an offset printing machine, with at least one Feeder, a printing unit and a boom then has at least one printing unit, which is provided for printing with a printing form according to the invention.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of the method according to the invention with a chemical initialization step involving a treatment with a basic substance includes.
  • the flowchart serves to explain the individual process steps and their order.
  • the polymer material used in the process according to the invention is a substance which in the first, original state strongly hydrophobic, ie at the same time good color leading, is.
  • the polymer material is subjected to a base treatment. For example, it will for a certain time interval in the minute range of an aqueous solution of a strong Base, such as potassium hydroxide or sodium hydroxide exposed. Through this Treatment, the polymer material becomes hydrophilic. Through a large area Base treatment 10 thus the surface is hydrophilic over a large area. In this condition the actual structuring is carried out: it becomes the color-leading and not color-guiding areas, ie image locations and not image locations. It will be one local exposure 12 by electromagnetic radiation, preferably in the UV range, performed. The next step is an oxidation 14.
  • a strong Base such as potassium hydroxide or sodium hydroxide exposed.
  • the oxidizing agent For example, hydrogen peroxide, potassium permanganate or the like, switches or develops the property of the surface, which of the electromagnetic radiation was exposed.
  • hydrophilic areas now become hydrophobic.
  • a treatment of the surface with a polysaccharide or polysaccharide mixture, preferably D-arbinose and / or D-fructose This additional optional step improves a stabilization of the hydrophobic or hydrophilic areas.
  • the thus structured surface is now ready to print.
  • the pressure 16 can by means of a Acid treatment 18 the structuring of the surface can be erased.
  • a strong acid such as an aqueous solution of Sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or the like or plate cleaner exposed.
  • This process step makes the surface hydrophobic again. It is possible one Iteration 110 to perform the specified sequence of steps.
  • a Renewed local exposure 12 can be one structure with another, in general deviating topography can be produced on the surface.
  • FIG. 2 is a flowchart of the direct method according to the invention Structuring of the polyimide surface by electromagnetic radiation. This Flowchart is used to explain the individual process steps and their Sequence.
  • the used polymer material which in a first, originally hydrophobic state is exposed to a local exposure 20.
  • the time subordinate Oxidation 22 structuring is achieved: the localized exposed areas are now hydrophilic.
  • the thus structured surface can be used for printing 24 be used.
  • acid treatment 26 it is possible to change the structure hydrophilic and hydrophobic areas to delete.
  • the surface is through the Acid treatment 26 converted to the first, hydrophobic state. So it is again possible to carry out an iteration 28 of the steps of the method according to the invention.
  • FIG. 3 schematically illustrates the structuring of a printing form, its surface Having polyimide, by means of the inventive method including a chemical initialization step.
  • five states of the printing plate 30 shown in the order indicated by the arrows temporal order.
  • the Printing form 30 on a surface which has a large area hydrophobic region 32nd represents.
  • the surface becomes large area in a hydrophilic region 34th transformed.
  • Selective exposure causes locally limited areas first type 36 generated on the large area hydrophilic surface 34.
  • Subsequent oxidation produces hydrophobic regions 32 in addition to hydrophilic regions Areas 34.
  • a structuring of the surface of the printing plate 30 is achieved. This structure can be erased by the printing plate 30 a large area Acid treatment is subjected. After this step, the printing plate 30 is again with a large area hydrophobic area 32 before.
  • the polymer material preferably PBDI or PAI
  • PBDI or PAI is applied in a thickness between a still manageable film of about 25 microns to a layer thickness of a few millimeters on a suitable support, for example on an aluminum plate.
  • the surface of the applied polymer material is then subjected to a base treatment, wherein preferably sodium hydroxide (NaOH) and / or potassium hydroxide (KOH) is used.
  • NaOH sodium hydroxide
  • KOH potassium hydroxide
  • concentrations for example, 0.5 to 1 molar solutions are used with sodium hydroxide, it being noted that too high concentrations (of about 5 molar solution) may destroy the polymeric material.
  • the polymer material which is originally completely hydrophobic in its first state, is essentially completely hydrophilized by the base treatment, whose duration is substantially completely in the range of a few minutes, preferably about one minute.
  • the imaging takes place either through a mask or through locally selective illumination by a light beam which is directed locally to the printing surface.
  • a UV laser is preferably used as the light source.
  • the locally selective exposure is to be regarded as an initialization reaction, followed by a chemical treatment of the surface.
  • the exposed surface is then exposed to an oxidizing agent, e.g. As hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), oxygen or ozone.
  • an oxidizing agent e.g. As hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), oxygen or ozone.
  • potassium permanganate (KMnO 4 ) can also be used in the liquid phase.
  • the preferred concentration of hydrogen peroxide is a 15% solution of hydrogen peroxide in water.
  • a 0.02 molar solution in water is preferably used.
  • the polymeric printing form thus prepared is used for printing. After printing, the printing form can be erased and cleaned at the same time, whereby all the usual known mechanical cleaning options can be used per se:
  • the surface is exposed to a strong acid, eg. As sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrochloric acid (HCl) or nitric acid (HNO 3 ).
  • the acids should preferably all be present in a concentration of 1 molar solution.
  • FIG 4 is a schematic representation of the structuring of a printing plate, whose Surface polyimide, by means of the inventive method without chemical initialization step shown by treatment with a basic substance.
  • Fig. 4 shows four states of the printing plate 30, whose temporal order by the arrows is indicated.
  • the printing plate 30 is a large area hydrophobic Area 32 before.
  • initialized regions of the second type 38 are generated on the surface of the printing form 30.
  • oxidation it becomes hydrophilic regions 34.
  • the surface thus has one Structure of hydrophobic areas 32 and hydrophilic areas 34 so that they to Printing can be used.
  • After a large-scale treatment with a strong Acid the surface of the printing plate 30 is achieved that the printing form over a large area again hydrophobic.
  • FIG. 1 shows the process of the locally selective one described with reference to FIG Exposure by local irradiation of electromagnetic energy to a reverse one Hydophilization or hydrophobing result, if the printing form temporally is subsequently exposed to a chemical treatment by an oxidizing agent.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Struktur aus hydrophilen und hydrophoben Bereichen auf einer Oberfläche, welche in einem ersten, im wesentlichen unstrukturierten Zustand ein Polymermaterial mit Imid-Gruppen aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Druckform, insbesondere für den Einsatz als Druckform im Offsetdruck, mit einer Oberfläche zum Drucken.
Der lithographische Druck basiert, vereinfacht ausgedrückt, auf der Ausnutzung der Nichtmischbarkeit von Öl und Wasser auf einer Oberfläche, der sogenannten Druckform, wobei die lipophile (hydrophobe) Lösung oder die Tinte oder Farbe durch die bildaufbauenden Bereiche und das Wasser oder die hydrophile Lösung durch die nichtbildaufbauenden Bereiche der Druckoberfläche festgehalten werden. Wenn die in geeigneter Weise vorbereitete Druckoberfläche mit hydrophiler und lipophiler Substanz oder Lösung, insbesondere Wasser und Tinte oder Farbe, benetzt wird, so halten die nichtbildmäßigen Bereiche vorzugsweise die hydrophile Substanz oder Lösung zurück und stoßen die lipophilen Stoffe ab, während die bildmäßigen Bereiche die lipophile Lösung oder Tinte oder Farbe annehmen und die hydrophilen Stoffe abweisen. In der Folge wird dann die lipophile Substanz in geeigneter Weise auf die Oberfläche eines Materials übertragen, auf dem das Bild fixiert werden soll, beispielsweise Papier, Stoff, Polymere und dergleichen.
Seit vielen Jahren setzt man Aluminium als Material für Druckformen ein. Üblicherweise wird das Aluminium zuerst einem Körnungsverfahren und dann einem anschließenden Anodisierungsverfahren unterworfen. Die Anodisierung dient dazu, eine anodische Oxidschicht bereitzustellen, deren Haftung durch die Körnung verbessert wird. Durch die Körnung werden die hydrophilen Eigenschaften des Hintergrundes der Druckplatte verstärkt. Im Anodisierungsverfahren wird üblicherweise eine starke Säure, wie Schwefeloder Phosphorsäure eingesetzt, um anschließend durch ein weiteres Verfahren, wie beispielsweise in einem thermischen Silizierungsverfahren oder der sogenannten Elektrosilizierung, die Oberfläche hydrophil zu machen.
Zur Herstellung einer oben beschriebenen Druckform ist eine große Anzahl von strahlungsempfindlichen Materialien bekannt, die zur Generierung von Abbildungen im Einsatz des lithographischen Druckverfahrens geeignet sind, insofern als sie nach Belichtung und gegebenenfalls erforderlicher Entwicklung und Fixierung einen bildmäßigen Bereich zur Verfügung stellen, der zum Drucken verwendet werden kann. Beispielsweise können dazu fotopolymerisierbare Stoffe verwendet werden.
Die oben beschriebene Anordnung wird einer bildmäßigen Belichtung unterworfen, indem örtlich selektiv Energie zugeführt wird. Dieses kann beispielsweise mittels der Belichtung durch eine Maske mit UV-Licht oder aber durch direktes Schreiben mit einem Laser erfolgen.
Die lithographischen Druckformen der oben beschriebenen Art werden üblicherweise mit einer Entwicklerlösung behandelt, welche typischerweise eine wässrige alkalische oder basische Lösung mit organischen Zusätzen ist.
Es werden seit einiger Zeit Bemühungen unternommen, Druckformen herzustellen, bei denen zur Erzeugung des Bildes auf ein nasschemisches Entwicklungsverfahren verzichtet werden kann. Hierzu können Oxidkeramiken, welche beispielsweise in Form von Beschichtungen auf einer Druckplatte vorliegen, Verwendung finden.
In der EP 0 911 154 A1 wird als Materialien für die Plattenoberfläche Titandioxid (TiO2) und Zirkoniumdioxid (ZrO2) vorgeschlagen, welche in keramischer Form sowohl rein als auch mit anderen metallischen Zusätzen in verschiedenen Mischungsverhältnissen vorliegen können. Diese Oberfläche ist in nicht angeregtem Zustand hydrophob und kann durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht in einen hydrophilen Zustand versetzt werden. Die Bebilderung geschieht nun, indem die gesamte Oberfläche der Platte mit ultraviolettem Licht beleuchtet wird und Bereiche, die beim Druck Farbe führen sollen, durch eine Maske beziehungsweise einen Film abgedeckt werden.
Zumindest bei Titandioxidschichten als Substrat stellt sich als besonderer Nachteil heraus, dass die Titandioxidschichten zwar mit UV-Licht schaltbar sind, jedoch eine geringe Stabilität hinsichtlich des zeitlichen Verlaufes der Umschaltung aufweisen. Darüber hinaus stellt es sich bei Titandioxidschichten immer wieder heraus, dass eine ausreichende Umschaltung oder ein ausreichender Hub, d. h. ein ausreichender Flip von hydrophil nach hydrophob nur in nicht ausreichender Stärke erzielt werden kann. Des weiteren stellt die vollständige Reinigung des Substrates nach erfolgtem Druck ein nicht zu unterschätzendes Problem in der Praxis dar.
Aus der US 4,568,632 ist die Strukturierung von Polymeroberflächen oder Polymerfilmen bekannt, welche wenigstens eine Imid-Gruppe im korrespondierenden Monomer, sei es in der Hauptkette oder einer Seitenkette des daraus aufgebauten Polymers, aufweisen. Es wird ein Verfahren zur Ätzung oder Abtragung von Polyimid ohne chemische Behandlungsschritte offenbart. Das Polyimid wird ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer als 220 nm ist, beispielsweise von einem Argon-Fluorid Excimer Laser, ausgesetzt, so dass eine fotokatalytische Zersetzung stattfindet, wobei flüchtige Produkte durch geeignete Mittel entfernt werden. Zur Unterstützung, insbesondere zur Beschleunigung, des Prozesses findet die Reaktion in einer Atmosphäre statt, welche Sauerstoff aufweist. Eine Strukturierung kann beispielsweise durch die Verwendung einer großflächig ausgeleuchteten Maske oder durch eine Abtastung der Oberfläche mit einem Belichtungsstrahl zur räumlich selektiven Reaktion erreicht werden. Diese Strukturierung kann ohne eine wesentliche Beeinflussung des an der Oberfläche verbleibenden Polyimids erreicht werden. Eine Strukturierung der Oberfläche in hydrophobe und hydrophile Bereiche, welche insbesondere eine Einsatz der strukturierten Oberfläche für den Druckprozess nach einem lithographischen Verfahren oder einem Offset-Verfahren ermöglicht, kann daher nicht erreicht werden.
Im Dokument EP 0 743 177 A1 sind eine lithographische Druckform und ein Verfahren zur Strukturierung einer derartigen lithographischen Druckform bekannt. Mittels eines gepulsten Laserstrahls mit einer Wellenlänge im ultravioletten Spektralbereich, beispielsweise einem ArF Excimer Laser, wird ein thermoplastischen Polymerfilm, beispielsweise eine Polyimid aufweisende Oberfläche, örtlich selektiv belichtet. Die belichteten Bereiche sind farbabweisend, während die unbelichteten Bereiche farbannehmend sind.
Vor dem Hintergrund dieses Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine stabile und einfach schaltbare Oberfläche für Druckprozesse vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Struktur aus hydrophilen und hydrophoben Bereichen auf einer Oberfläche mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Druckform mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 gelöst.
Erfindungsgemäß werden die für den lithographischen Druckprozess benötigten hydrophoben und hydrophilen Bereiche auf einer Polyimidoberfläche dadurch erzeugt, dass diese gegebenenfalls nach einer chemischen Initialisierung bebildert beziehungsweise strukturiert wird, indem die Bebilderung durch elektromagnetische Strahlung erfolgt und durch eine weitere chemische Reaktion abgeschlossen wird. Nach erfolgtem Drucken kann eine Löschung des bebilderten Struktur durch eine weitere chemische Reaktion erfolgen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Druckform zur Verfügung gestellt, welche in einem konventionellen Naß-Offsetverfahren zum Drucken verwendet werden kann. Darüber hinaus eignet sich die erfindungsgemäße Druckform auch für den Druck mit zusatzfreiem Feuchtmittel, wie reines Wasser, also beispielsweise ohne den gängig verwendeten Isopropanol.
Besonders vorteilhaft ist, dass die strukturierte Polyimidoberfläche durch einen weiteren chemischen Prozess gelöscht werden kann. Mit anderen Worten: Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine reversibel beschreibbare und wieder löschbare Oberfläche zur Verfügung.
Im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Druckform wird unter Polyimid ein Polymermaterial verstanden, dessen zugehöriges Monomer die funktionelle Gruppe eines Imids
Figure 00050001
aufweist. Dabei kann diese Gruppe in der Hauptkette oder einer Seitenkette des Polyimids auftreten. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet als Polyimid das im folgenden abgekürzt als Polybenzoldiimid (PBDI) bezeichnete
Figure 00060001
Verwendung. Diese Substanz wird unter dem Namen "Kapton" von Dupont vertrieben. In einer zweiten Ausführungsform wird als Polyimid abgekürzt sogenanntes Polyamidimid (PAI)
Figure 00060002
eingesetzt. In Zusammenhang der Erfindung ist das physikalische Verhalten der Polyimide ist im Wesentlichen gleich. Die detailliert angegebenen Ausführungsformen stellen nur Beispiele dar. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit anderen Imid-Gruppen aufweisenden Substanzen eingesetzt werden. Das verwendete Polymer ist im ursprünglichen Zustand stark hydrophob, damit also gut farbführend.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung einer Struktur aus hydrophilen und hydrophoben Bereichen auf einer Oberfläche, welche in einem ersten, im Wesentlichen unstrukturierten Zustand ein Polymermaterial mit Imid-Gruppen aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass eine sich an eine örtlich selektive Belichtung durch lokale Einstrahlung elektromagnetischer Energie zeitlich nachgehende chemische Behandlung der Oberfläche mit einem Oxidationsmittel durchgeführt wird. Die elektromagnetische Energie wird bevorzugt durch eine UV-Lichtquelle, welche Licht mit einer Wellenlänge zwischen 220 und 460 nm emittiert, erzeugt. Als Oxidationsmittel kann bevorzugt Wasserstoffperoxid (H2O2), Sauerstoff (O2), Ozon (O3) oder Kaliumpermanganat (KMnO4) oder Kombinationen dieser Oxidationsmittel verwendet werden. Neben dem Oxidationsmittel kann auch in der zeitlich nachgehenden chemischen Behandlung zusätzlich eine Flüssigkeit mit ionischen Tensiden eingesetzt werden. Der örtlich selektiven Belichtung kann zusätzlich zeitlich vorhergehend eine großflächige chemische Behandlung der Oberfläche mit einer starken Base ausgeführt werden. Bei der starken Base handelt es sich bevorzugt um eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid (KOH) und/oder Natriumhydroxid (NaOH).
Mit einem zusätzlichen, zeitlich nachgeordneten Verfahrensschritt ist es möglich, die Oberfläche in den ersten, im Wesentlichen unstrukturierten Zustand zu überführen. Dazu wird eine großflächige chemische Behandlung der Oberfläche mit einer starken Säure vorgenommen. Bei der starken Säure handelt es sich bevorzugt um eine wässrige Lösung von Schwefelsäure (H2SO4) und/oder Salzsäure (HCl) und/oder Salpetersäure (HNO3) und/oder dergleichen. Beispielweise kann die großflächige chemische Behandlung der Oberfläche mit einem geeigneten entsprechenden Plattenreiniger durchgeführt werden. Durch die Zurücksetzung der Oberfläche in den ersten, im Wesentlichen unstrukturierten Zustand ist es möglich, die Verfahrensschritte zu iterieren. Mit anderen Worten: eine Wiederbeschreibung der Fläche mit Strukturen wechselnder Topographie ist möglich.
Eine erfindungsgemäße Druckform, welche insbesondere für den Einsatz als Druckform im Offsetdruck geeignet ist, umfasst eine Oberfläche zum Drucken, welche ein Polymermaterial mit Imid-Gruppen, bevorzugt PBDI oder PAI aufweist. Eine derartige Oberfläche ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere mit den einzelnen oben beschriebenen Optionen, strukturierbar. Folglich wird durch die Erfindung eine wiederbeschreibbare Druckform geschaffen.
Mit besonderem Vorteil kann die erfindungsgemäße Druckform in einem Druckwerk oder einer Druckmaschine zum Einsatz kommen. Ein derartiges Druckwerk zeichnet sich dadurch aus, dass es zum Drucken mit einer erfindungsgemäßen Druckform versehen ist. Eine Druckmaschine, insbesondere eine Offsetdruckmaschine, mit wenigstens einem Anleger, einem Druckwerk und einem Ausleger weist dann wenigstens ein Druckwerk, welches zum Drucken mit einer erfindungsgemäßen Druckform versehen ist, auf.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
Figur 1
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem chemischen Initialisierungsschritt, der eine Behandlung mit einer basischen Substanz umfasst,
Figur 2
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens mit direkter Strukturierung der Polyimidoberfläche durch elektromagnetische Strahlung,
Figur 3
eine schematische Darstellung der Strukturierung einer Druckform, deren Oberfläche Polyimid aufweist, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens einschließlich eines chemischen Initialisierungsschrittes, und
Figur 4
eine schematische Darstellung der Strukturierung einer Druckform, deren Oberfläche Polyimid aufweist, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne chemischen Initialisierungsschritt durch Behandlung mit einer basischen Substanz.
Die Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem chemischen Initialisierungsschritt, der eine Behandlung mit einer basischen Substanz umfasst. Das Ablaufdiagramm dient zur Erläuterung der einzelnen Prozessschritte und deren Reihenfolge. Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Polymermaterial ist eine Substanz, welche im ersten, ursprünglichen Zustand stark hydrophob, also gleichzeitig gut farbführend, ist.
Das Polymermaterial wird einer Basenbehandlung 10 unterzogen. Beispielsweise wird es für ein gewisses Zeitintervall im Minutenbereich einer wässrigen Lösung einer starken Base, wie beispielsweise Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid, ausgesetzt. Durch diese Behandlung wird das Polymermaterial hydrophil. Durch eine großflächige Basenbehandlung 10 wird somit die Oberfläche großflächig hydrophil. In diesem Zustand wird die eigentliche Strukturierung durchgeführt: Es werden die farbführenden und nicht farbführenden Bereiche, also Bildstellen und nicht Bildstellen, festgelegt. Es wird eine lokale Belichtung 12 durch elektromagnetische Strahlung, bevorzugt im UV-Bereich, vorgenommen. Als nächster Schritt erfolgt eine Oxidation 14. Das Oxidationsmittel, beispielsweise Wasserstoffperoxid, Kaliumpermanganat oder dergleichen, schaltet oder entwickelt die Eigenschaft der Oberfläche, welche der elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt war. Mit anderen Worten: vor Belichtung 12 und nachgehender Oxidation 14 hydrophile Bereiche werden nun hydrophob. Optional erfolgt nach dem Oxidationsprozess eine Behandlung der Oberfläche mit einem Polysaccharid oder Polysaccharidgemisch, bevorzugt D-Arbinose und/oder D-Fructose. Dieser zusätzliche optionale Schritt verbessert eine Stabilisierung der hydrophoben respektive hydrophilen Bereiche. Die somit strukturierte Oberfläche ist nun druckbereit. Nach dem Druck 16 kann mittels einer Säurebehandlung 18 die Strukturierung der Oberfläche gelöscht werden. Dazu wird die Oberfläche großflächig einer starken Säure, beispielsweise einer wässrigen Lösung von Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder dergleichen oder Plattenreiniger ausgesetzt. Durch diesen Verfahrensschritt ist die Oberfläche erneut hydrophob. Es ist möglich, eine Iteration 110 der angegebenen Abfolge von Verfahrensschritten vorzunehmen. In einer erneuten lokalen Belichtung 12 kann eine Struktur mit einer anderen, im Allgemeinen abweichenden Topographie auf der Oberfläche hergestellt werden.
Die Figur 2 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens mit direkter Strukturierung der Polyimidoberfläche durch elektromagnetische Strahlung. Dieses Ablaufdiagramm dient zur Erläuterung der einzelnen Prozessschritte und deren Reihenfolge. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das verwendete Polymermaterial, welches in einem ersten, ursprünglich hydrophoben Zustand vorliegt, einer lokalen Belichtung 20 ausgesetzt. Durch die zeitlich nachgeordnete Oxidation 22 wird eine Strukturierung erreicht: Die örtlich begrenzt belichteten Bereiche sind nunmehr hydrophil. Die somit strukturierte Oberfläche kann zum Drucken 24 verwendet werden. Durch eine Säurebehandlung 26 ist es möglich, die Struktur hydrophiler und hydrophober Bereiche zu löschen. Die Oberfläche wird durch die Säurebehandlung 26 in den ersten, hydrophoben Zustand überführt. Es ist also wiederum möglich, eine Iteration 28 der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
Die Figur 3 stellt schematisch die Strukturierung einer Druckform, deren Oberfläche Polyimid aufweist, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens einschließlich eines chemischen Initialisierungsschrittes dar. In der Fig. 3 sind fünf Zustände der Druckform 30 in der durch die Pfeile angedeuteten zeitlichen Ordnung gezeigt. Zunächst weist die Druckform 30 eine Oberfläche auf, welche einen großflächigen hydrophoben Bereich 32 darstellt. Durch einen chemischen Initialisierungsschritt der Behandlung der Oberfläche mit einer starken Base wird die Oberfläche großflächig in einen hydrophilen Bereich 34 umgewandelt. Durch selektive Belichtung werden lokal begrenzt initialisierte Bereiche erster Art 36 auf der großflächig hydrophilen Fläche 34 erzeugt. Mittels der nachgeordneten Oxidation entstehen hydrophobe Bereiche 32 neben hydrophilen Bereichen 34. Damit ist eine Strukturierung der Oberfläche der Druckform 30 erreicht. Diese Struktur kann gelöscht werden, indem die Druckform 30 großflächig einer Säurebehandlung unterworfen wird. Nach diesem Schritt liegt die Druckform 30 wieder mit einem großflächig hydrophoben Bereich 32 vor.
Eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt sich damit wie folgt dar:
Das Polymermaterial, bevorzugt PBDI oder PAI, wird in einer Dicke zwischen einer noch handhabbaren Folie von etwa 25 Mikrometer bis zu einer Schichtdicke von einigen Millimetern auf einem geeigneten Träger, beispielsweise auf einer Aluminumplatte aufgebracht. Die Oberfläche des aufgebrachten Polymermaterials wird anschließend einer Basenbehandlung unterzogen, wobei bevorzugt Natriumhydroxid (NaOH) und/oder Kaliumhydroxid (KOH) eingesetzt wird. Im Hinblick auf die Konzentrationen werden beispielsweise bei Natriumhydroxid 0,5 bis 1 molarige Lösungen verwendet, wobei anzumerken bleibt, dass zu hohe Konzentrationen (von etwa 5molariger Lösung) das Polymermaterial zerstören können. Das in seinem ersten Zustand ursprünglich vollständig hydrophobe Polymermaterial wird durch die Basenbehandlung, deren Dauer im Bereich einiger Minuten, bevorzugt bei etwa einer Minute, im wesentlichen vollständig hydrophiliert. Anschließend erfolgt die Bebilderung entweder durch eine Maske oder durch örtlich selektive Beleuchtung durch einen Lichtstrahl, der lokal auf die Druckoberfläche gerichtet wird. Als Lichtquelle wird bevorzugt ein UV-Laser verwendet. Die örtlich selektive Belichtung ist als Initialisierungsreaktion anzusehen, an welche sich eine chemische Behandlung der Oberfläche anschließt. Die belichtete Oberfläche wird anschließend einem Oxidationsmittel ausgesetzt, z. B. Wasserstoffperoxid (H2O2), Sauerstoff oder Ozon. Weiterhin kann auch Kaliumpermanganat (KMnO4) in flüssiger Phase verwendet werden. Die bevorzugte Konzentration von Wasserstoffperoxid besteht in einer 15%igen Lösung von Wasserstoffperoxid in Wasser. Bei Kaliumpermanganat wird bevorzugt eine 0,02molare Lösung in Wasser benützt. Durch die Behandlung mit einem Oxidationsmittel werden die zuvor lokal bestrahlten Bereiche hydrophob, während die übrigen Bereiche hydrophil bleiben. Es ist vorteilhaft für eine verbesserte Stabilisierung der hydrophoben beziehungsweise hydrophilen Bereiche, die Oberfläche zusätzliche einer Behandlung beziehungsweise einer sogenannten Gummierung mit einem Polysaccharid zu unterwerfen.
Die so hergestellte polymere Druckform wird zum Drucken verwendet. Nach dem Drucken kann die Druckform gleichzeitig gelöscht und gereinigt werden, wobei an sich alle üblichen bekannten mechanischen Reinigungsmöglichkeiten benutzt werden können: Die Oberfläche wird einer starken Säure ausgesetzt, z. B. Schwefelsäure (H2SO4), Salzsäure (HCl) oder Salpetersäure (HNO3). Die Säuren sollen dabei bevorzugt alle in einer Konzentration von einer 1 molarigen Lösung vorliegen.
Gegebenenfalls kann zur Unterstützung eines mechanischen Reinigungsprozesses auch ein chemisches Reinigungsmittel, insbesondere handelsüblicher Plattenreiniger, verwendet werden. Anschließend kann der gesamte Bebilderungsprozess für einen neuen Druckprozess wiederholt werden.
In der Figur 4 ist eine schematische Darstellung der Strukturierung einer Druckform, deren Oberfläche Polyimid aufweist, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne chemischen Initialisierungsschritt durch Behandlung mit einer basischen Substanz gezeigt.
Die Fig. 4 zeigt vier Zustände der Druckform 30, deren zeitliche Ordnung durch die Pfeile angedeutet ist. Zunächst liegt die Druckform 30 mit einem großflächig hydrophoben Bereich 32 vor. Durch lokale Belichtung, insbesondere mittels einer UV-Lichtquelle, werden initialisierte Bereiche zweiter Art 38 auf der Oberfläche der Druckform 30 erzeugt. Durch Oxidation werden daraus hydrophile Bereiche 34. Die Oberfläche weist damit eine Struktur aus hydrophoben Bereichen 32 und hydrophilen Bereichen 34 auf, sodass sie zum Drucken verwendet werden kann. Nach einer großflächigen Behandlung mit einer starken Säure der Oberfläche der Druckform 30 wird erreicht, dass die Druckform großflächig wieder hydrophob ist.
In anderen Worten ausgedrückt: Ohne die Basenbehandlung 10, wie im Ablaufdiagramm der Figur 1 gezeigt führt der anhand Figur 4 beschriebene Prozess der örtlich selektiven Belichtung durch lokale Einstrahlung elektromagnetischer Energie zu einem umgekehrten Hydophilierungs- respektive Hydrophobierungsergebnis, wenn die Druckform zeitlich nachgehend einer chemischen Behandlung durch ein Oxidationsmittel ausgesetzt wird.
Es ist weiterhin anzumerken, dass mit besonderem Vorteil als Feuchtmittel für den Offsetdruck mit der erfindungsgemäßen Druckform Seifenwasser verwendet werden können. Die Tenside im Wasser lassen die bebilderten Bereiche beim Bedrucken stärker zur Geltung kommen.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
Basenbehandlung
12
lokale Belichtung
14
Oxidation
16
Druck
18
Säurebehandlung
110
Iteration
20
Iokale Belichtung
22
Oxidation
24
Druck
26
Säurebehandlung
28
Iteration
30
Druckform
32
hydrophober Bereich
34
hydrophiler Bereich
36
initialisierter Bereich erster Art
38
initialisierter Bereich zweiter Art

Claims (14)

  1. Verfahren zur Erzeugung einer Struktur aus hydrophilen (34) und hydrophoben (32) Bereichen auf einer in einem ersten, im wesentlichen unstrukturierten Zustand ein Polymermaterial mit Imid-Gruppen aufweisenden Oberfläche einer Druckform (30), in welchem die Oberfläche der Druckform (30) örtlich selektiv durch lokale Einstrahlung elektromagnetischer Energie belichtet wird,
    gekennzeichnet durch
    eine der Belichtung zeitlich nachgehende chemische Behandlung der Oberfläche mit einem Oxidationsmittel.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    eine der örtlich selektiven Belichtung zeitlich vorhergehende großflächige chemische Behandlung der Oberfläche mit einer starken Base.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 mit einem zusätzlichen, zeitlich nachgeordneten Verfahrensschritt des Überführens der Oberfläche in den ersten, im wesentlichen unstrukturierten Zustand,
    gekennzeichnet durch
    eine großflächige chemische Behandlung der Oberfläche mit einer starken Säure.
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Energie durch eine UV-Lichtquelle, welche Licht mit einer Wellenlänge zwischen 220 und 460 nm emittiert, erzeugt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid (H2O2) und/oder Sauerstoff (O2) und/oder Ozon (O3) und/oder Kaliumpermanganat (KMnO4) aufweist.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die starke Base eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid (KOH) und/oder Natriumhydroxid (NaOH) ist.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die starke Säure eine wässrige Lösung von Schwefelsäure (H2SO4) und/oder Salzsäure (HCl) und/oder Salpetersäure (HNO3) ist.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Oxidationsmittel während der zeitlich nachgehenden chemischen Behandlung eine Flüssigkeit mit ionischen Tensiden eingesetzt wird.
  9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial mit Imid-Gruppen PBDI oder PAI ist.
  10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der chemischen Behandlung der Oberfläche mit einem Oxidationsmittel zeitlich nachgeordnet die Oberfläche mit einem Polysaccharid in Kontakt gebracht wird.
  11. Druckform (30), insbesondere für den Einsatz als Druckform (30) im Offsetdruck, mit einer Oberfläche zum Drucken, die in einem im wesentlichen unstrukturierten Zustand ein Polymermaterial mit Imid-Gruppen aufweist,
    gekennzeichnet durch
    hydrophile (34) und hydrophobe (32) Bereiche, welche erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche sind.
  12. Druckform (30) mit einer Oberfläche gemäß Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche PBDI oder PAI aufweist.
  13. Druckwerk,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Druckwerk zum Drucken mit einer Druckform gemäß Anspruch 11 oder 12 versehen ist.
  14. Druckmaschine mit wenigstens einem Anleger, einem Druckwerk und einem Ausleger,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmaschine wenigstens ein Druckwerk gemäß Anspruch 13 aufweist.
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