EP1375136A1 - Wiederverwendbare Druckform - Google Patents

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EP1375136A1
EP1375136A1 EP03011112A EP03011112A EP1375136A1 EP 1375136 A1 EP1375136 A1 EP 1375136A1 EP 03011112 A EP03011112 A EP 03011112A EP 03011112 A EP03011112 A EP 03011112A EP 1375136 A1 EP1375136 A1 EP 1375136A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
printing
reusable
printing form
metal oxide
organic compound
Prior art date
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Granted
Application number
EP03011112A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1375136B1 (de
Inventor
Martin Gutfleisch
Gerald Erik Dr. Hauptmann
Harald Dr. Latzel
Gerhard Dr. Peiter
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP1375136A1 publication Critical patent/EP1375136A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1375136B1 publication Critical patent/EP1375136B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • B41N1/00—Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/006—Printing plates or foils; Materials therefor made entirely of inorganic materials other than natural stone or metals, e.g. ceramics, carbide materials, ferroelectric materials
    • 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
    • B41C1/1008—Forme preparation for lithographic printing; Master sheets for transferring a lithographic image to the forme by removal or destruction of lithographic material on the lithographic support, e.g. by laser or spark ablation; by the use of materials rendered soluble or insoluble by heat exposure, e.g. by heat produced from a light to heat transforming system; by on-the-press exposure or on-the-press development, e.g. by the fountain of photolithographic materials
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a reusable printing form, in particular for use in offset printing, with a printing surface, and a method for imaging a reusable printing form.
  • Printing forms are used in printing units of printing machines in order to specified print pattern, a specified subject or image, on a printing material applied.
  • Typical substrates are paper, cardboard, cardboard, organic polymers, Textiles or the like.
  • Printing forms are used to a large extent Use, on the printing surface, part of the surface of the printing form, permanently printing pattern is applied, structured or described.
  • Such printing forms can only be used easily.
  • it is desirable To use printing forms that are used multiple times, especially multiple times can be described or illustrated several times.
  • printing areas which after structuring into a first Image can be deleted and later structured into a second image. in the The context of this representation is one under a reusable printing form Understanding printing form with a printing area, which multiple times in different images can be structured.
  • Offset printing is based on the use of the immiscibility of lipophilic substances, especially oily fluids or liquids, and hydrophilic substances, especially of aqueous fluids or liquids, on the Printing form, wherein the lipophilic substance or the ink or printing ink by the image-forming areas and the hydrophilic substance or water through the non-image-forming areas of the printing surface are held.
  • the non-image areas preferably hold the hydrophilic substance back and repel the lipophilic substance, while the image areas the Accept lipophilic substance and reject the hydrophilic substance.
  • the lipophilic substance in a suitable manner on the surface of a material transferred on which the image is to be fixed. The same applies to the waterless Offset printing structuring the printing area into different areas Wetting properties.
  • EP 0 911 154 A1 proposes as materials for a surface of a printing form titanate (TiO 2 ) or zirconate (ZnO 2 ), which can be present in ceramic form both in pure form and with other metallic additives in various mixing ratios.
  • This surface is hydrophobic in the non-excited state and can be brought into a hydrophilic state by irradiation with ultraviolet light. This switching process can be reversed by heating.
  • the imaging is now done by illuminating the entire surface of the plate with ultraviolet light and areas that are supposed to lead to color during printing are covered by a mask or a film. The image areas are then thermally deleted, e.g. B. switched back with a laser beam.
  • the hydrophobicity of such a metal oxide surface is based in particular on one with Hydrocarbon contaminated surface in air, as by means of measurements Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), using Atomic Force Microscopy (AFM) or the like can be determined.
  • FTIR Fourier transform infrared spectroscopy
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • AFM Atomic Force Microscopy
  • the surface can be removed with the help of UV radiation or Hydrophilize wet chemistry, but it will be back within a few hours of storage uncontrolled hydrophobicity in air. So there is no defined, permanent hydrophobicity as the initial state.
  • the object of the present invention is to provide a reusable printing form create, the printing area allows multiple creation and deletion of images.
  • the amphiphilic organic The compound can be a surfactant-like compound.
  • the amphiphilic organic Compound may be one substituted with an aliphatic or aromatic residue be inorganic or organic acid, which contains at least one element from IV., V. or VI. Main group of the periodic table, especially carbon (C), phosphorus (P), Sulfur (S) or nitrogen (N) has.
  • the rest can be an unsubstituted or a substituted aliphatic or a substituted or unsubstituted aromatic.
  • the rest can in particular be partially or completely halogenated, in particular fluorinated.
  • the rest can in particular have a carbon chain, the number of Carbons is greater than or equal to 12 and less than or equal to 25.
  • the amphiphilic organic compound can be a hydroxamic acid or a phosphonic acid.
  • the amphiphilic organic compound can be n-heptadecane-hydroxamic acid ⁇ CH3- (CH2) 16-C (O) -NH-OH ⁇ or n-octadecane-phosphonic acid ⁇ CH3- (CH2) 17- P (O) - (OH) 2 ⁇ .
  • the metal oxide surface can be a natively oxidized titanium surface, natively oxidized stainless steel surface, for example Hastelloy, natively oxidized aluminum surface, titanate (TiO 2 ) or zirconate (ZnO 2 ).
  • the invention is therefore based, inter alia, on the idea of treating technically rough metal oxide surfaces with amphiphilic, surfactant-like organic compounds, in particular applying or coating amphiphilic, surfactant-like organic surfaces on technical rough metal oxide surfaces.
  • the reusable printing form can therefore also be referred to in particular as a printing form (in the nano range) that can be recoated.
  • the printing form according to the invention has a surface on which by the action of an amphiphilic organic compound on a Metal oxide surface is obtained. Details of the underlying process of Provision of a printing form according to the invention are described below.
  • the rewritable printing form according to the invention is particularly advantageous in an offset printing process, especially in direct or indirect flat printing, used. It can therefore also be used in particular as a rewritable offset printing form or as a (in the nano range) recoatable offset printing form.
  • amphiphilic, surfactant-like organic compounds it is possible to reproducibly defines hydrophobic metal oxide surfaces, in particular Titanium oxide surfaces. That through an amphiphilic organic compound treated printing area can be hydrophobic.
  • hydrophilically substituted or terminated amphiphilic, surfactant-like compounds reproducibly defined to produce hydrophilic metal oxide surfaces.
  • One by one hydrophilically substituted amphiphilic, surfactant-like compound treated printing area can be hydrophilic.
  • amphiphilic, surfactant-like organic compounds n-heptadecane-hydroxamic acid (CH3- (CH2) 16-C (O) -NH-OH) -also their tautomeric form - and / or n-octadecane phosphonic acid (CH3- (CH2) 17-P (O) - (OH) 2).
  • the metal oxide surface is in a hydrophobic, color-carrying state brought, which is the initial state for an imaging for an offset printing process can serve.
  • the contact angles, measured against water, are hydrophobic Metal oxide surfaces are values from the number set of the interval of real numbers between 80 and 120 degrees.
  • the metal oxide surface can then be controlled by Energy supply to be brought into a hydrophilic, ink-carrying state.
  • the Contact angles, measured against water, in the hydrophilic state are values from the Number set of the interval of real numbers between 0 and 10 degrees.
  • the hub between the both states are therefore sufficiently large for offset printing.
  • the invention Printing form is switchable, especially between a hydrophilic and a hydrophobic state. After structuring the rewritable printing form in areas in the hydrophilic and area in the hydrophobic State, an offset printing process can be carried out.
  • the reusable printing form according to the invention can be in various Embodiments with different topological and geometric properties be executed.
  • the printing form according to the invention can be used as the surface of a full cylinder or be realized as a surface of a hollow cylinder.
  • the cylinder, full or hollow can in particular be a straight circular cylinder. Under the surface is especially the lateral one To understand the surface.
  • the printing form according to the invention can also be used as be designed as a sleeve or as a plate.
  • a sleeve has two surfaces (Inner surface and outer surface) and has two edges.
  • the sleeve can be cylindrical with a uniform diameter, in particular inner diameter or Outside diameter, (circular hollow cylindrical) or conical, that is with variable, especially uniformly increasing or decreasing diameter, in particular Inner diameter or outer diameter. Inside diameter and Outside diameters can vary. It is therefore in the topological sense an object that is not simply connected.
  • a plate has two surfaces (Top and bottom) and has a border. It is therefore in a topological sense simply connected object.
  • the plate can in particular be cuboid or be rectangular.
  • the reusable printing form according to the invention can be used in a printing unit, especially in an offset printing unit. It can be the surface form a printing cylinder or be recorded on the surface of a cylinder.
  • a printing unit according to the invention is therefore characterized by at least one Reusable printing form according to the invention.
  • the printing unit according to the invention can be part of a printing press, in particular an offset printing press.
  • the Printing machine can be a sheet-processing or a web-processing printing machine his.
  • a sheet-fed printing press can be a feeder, a number of Have printing units and a delivery.
  • a printing press according to the invention has at least one printing unit according to the invention.
  • a printing method according to the invention is also available for imaging a printing form reusable, especially rewritable or reimageable, Printing form with various advantageous further training.
  • the invention Process is based on the endeavor to create a cycle in which one printing form according to the invention can be illustrated and deleted several times, so that the printing form is particularly suitable for offset printing.
  • the method according to the invention can be used for imaging both inside and outside a printing unit or a Printing machine can be carried out.
  • the printing area can be imaged by exposure processed by a mask-like template. However, point by point is preferred direct exposure with digital information.
  • the method according to the invention for imaging a reusable printing form includes the following steps: It will be reusable, in particular rewritable or reimageable printing form with a printing area, which treated one with at least one amphiphilic organic compound Has metal oxide surface provided.
  • the rewritable printing form can in particular be carried out as described in more detail above in this illustration.
  • a picture becomes point-by-point through selective, especially spatially and temporally selective Energy supply generated on the printing surface. In other words, it will be digital Imaging done. Due to the illustration, the printing form is made by one converted into a hydrophobic state. After printing one Printing material, especially in an offset printing process, the image through large-scale energy supply deleted.
  • the printing surface of the printing form with a solution treated amphiphilic organic compound is iterated or repeated.
  • the steps of imaging and deleting can therefore be carried out several times with different print patterns or subjects.
  • the inventive method enables a cycle.
  • the step of providing can be carried out in an advantageous manner the reusable printing form the treatment of the printing surface with a amphiphilic organic compound whose polar region has an acidic character has, include:
  • the printing surface is covered with an aqueous solution (also pure water) or wetted with an alcoholic solution, in particular ethanol, which has at least one Amphiphilic organic compound in a suitable concentration, close to the Saturation limit, preferably in the concentration 1 mmol / l, contains.
  • an aqueous solution also pure water
  • an alcoholic solution in particular ethanol
  • the metal oxide surface is exposed to an amphiphilic organic compound.
  • the amphiphilic organic compound is applied.
  • application or termination can take place in an ultrasonic bath respectively.
  • the application, termination or covering of the metal oxide surface, especially titanium dioxide surface, with the molecules of the amphiphilic organic Connection takes place in a few seconds when the metal oxide surface of the Solution exposed, for example immersed in the solution, to a macroscopic cause noticeable change in the wetting property.
  • the step of providing can be carried out in an advantageous manner of the reusable printing form include the following steps:
  • the printing area is cleaned by irradiating the metal oxide surface with a UV light source.
  • Non-adherent compounds will be removed from the treated metal oxide surface away.
  • This cleaning of the treated metal oxide surface can in particular with an alcoholic solution, preferably with ethanol.
  • the treated, cleaned Metal oxide surface is treated with an anhydrous process gas, in particular with nitrogen, dried.
  • the method according to the invention in particular the provision of the reusable printing form, can advantageously include the following steps for preparing the metal oxide surface.
  • the metal oxide surface can be one of the following surfaces: natively oxidized titanium surface, natively oxidized stainless steel surface, natively oxidized aluminum surface, titanate and zirconate.
  • the following preparation steps can precede a first provision of the reusable printing form.
  • the metal oxide surface is pre-cleaned. Cleaning may include the step of rinsing with acetone, ethanol, isopropanol, ethyl acetate, or other suitable organic solvent. A particular purpose is to degrease the surface.
  • the metal oxide surface can then give an aqueous solution of the composition a volume fraction of 25% NH 4 OH solution and a volume fraction of 30% H 2 O 2 solution in four volume portions of H 2 O at a temperature of about 60 ° C. for about 10 minutes get abandoned.
  • This step is particularly advantageous for a natively oxidized titanium surface.
  • One purpose is in particular an oxidation of hydrocarbons located on the metal oxide surface.
  • a main cleaning can be done by etching the metal oxide surface.
  • the etching can be carried out by means of a solution of the composition of a volume fraction of 40% HF solution and three volume portions of 30% H 2 O 2 in twenty volume portions of H 2 O at room temperature for about 1 minute.
  • One purpose is in particular the removal of some individual metal oxide layers and the setting of a defined roughness on the metal oxide surface.
  • a defined oxide film, in particular a hydrophilic surface can be achieved by oxidation of the cleaned and etched surface.
  • the surface of a solution of the composition can be exposed to a volume fraction of 25% NH 4 OH solution and a volume fraction 30% H 2 O 2 solution in four volume portions H 2 O at a temperature of approximately 60 ° C.
  • the steps of etching and generating a defined oxide film is particularly advantageous for a natively oxidized titanium surface.
  • an image on the printing surface by selective selective supply of energy for hydrophilizing with Generated with the help of electromagnetic radiation.
  • the electromagnetic radiation can are in the range of 150 to 1200 nanometers wavelength.
  • the Energy is supplied in the infrared spectral range.
  • the digital imaging can by a laser, preferably with a wavelength of approximately 1100 nanometers.
  • the picture is in the preferred embodiment by large-area energy supply for hydrophobing erased by irradiating the printing surface with electromagnetic radiation.
  • the large-area irradiation can take place in the ultraviolet spectral range.
  • a preferred light source is an excimer emitter.
  • the substituent can be a head group on the molecule of the compound form.
  • the amphiphilic, organic compound can be a compound as described in this Representation is described.
  • Substituents can in particular one or more NH2 groups, one or more COOH groups or one or more OH groups his.
  • the invention provides a reusable, especially rewritable or reimageable, printing form with reliably reproducible behavior regarding the Imaging and deletion processes are available.
  • the creation of an image or one Structure on the printing surface is simple and reliable. It is not necessary that a monolayer of the amphiphilic organic compound on the metal oxide surface self-organizing.
  • the imaging process therefore requires a small amount Provision time of the printing form according to the invention.
  • the application from above connections mentioned within a period of a few minutes is sufficient to a sufficiently strong hydrophobization of the metal oxide surfaces, especially for one Use in an offset printing process. In particular, this enables The inventive method, the hydrophobization of rough metal oxide surfaces, such as they are manufactured in common industrial production processes.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of an advantageous embodiment of the The method according to the invention for imaging an inventive reusable printing form.
  • Samples with titanium surfaces can be obtained from the Goodfellow company.
  • To the titanium surface to be treated To clean it first, use a light in the ultraviolet wavelength range irradiated.
  • the step of providing 10 a reusable Printing form comprises the application of the amphiphilic, surfactant-like organic Compounds:
  • the titanium surface is wetted with a solution, the above Contains compounds in a suitable concentration.
  • the titanium surface is in 1mM ethanolic solution of n-octadecane-phosphonic acid (stearin-phosphonic acid) Room temperature submerged for about 5 minutes.
  • a cleaning of the treated titanium surface is effected by rinsing with ethanol, which the non-adherent compounds removed from the n-octadecane-phosphonic acid solution.
  • the cleaned, treated titanium surface with a water-free, a so-called dry process gas, here nitrogen, completely dried.
  • Titanium surfaces prepared or provided in this way are hydrophobic and can be imaged with intensive UV or IR light sources. Imaging creates hydrophilic areas.
  • a diode-pumped yttrium-doped fiber laser from SDL is used as the light source.
  • Local, selective, digital imaging can be carried out using 30 micron light spots (spots, 1 / e 2 waste). The wavelength is 1100 nanometers, the power is 3 watts and the intensity or fluence is 15 to 30 joules / square centimeter.
  • a visible structure or a visible pattern is created.
  • color impressions were observed for a simple titanium surface: color impression v [Cm / s] radiation duration [Microseconds] diode current I [A] power P [W] fluence [J / cm 2 ] Energy / pixel W [mJ] copper 25 72 25 3.7 33.5 0.24 dark blue 25 72 22 3.0 27.2 0.19 blue violet 25 72 19 2.5 22.6 0.16 Brass 25 72 16 1.95 17.7 0.13 bronze 25 72 17 2.1 19.0 0.14 dark blue 25 72 22 3.0 27.2 0.19 blue 12.5 144 22 3.0 54.4 0.38 gold 25 72 32 5.0 45.3 0.32
  • variable v denotes the scanning speed (scanning speed) of the Printing surface.
  • a pattern can be illustrated over the entire surface (full surface) or over a pixel surface (pixel surface) his.
  • the pixel size is 40 microns.
  • the color impressions are due to the oxides of titanium, which are not necessarily have a stoichiometric composition.
  • XPS measurements have shown that after the one-time wet chemical preparation, especially as detailed above was described at a depth of 6 nanometers on the titanium surface Oxidation levels of titanium are present. For example, TiO, TiO2, and Ti2O3 metallic Ti are present in these first 6 nanometers of the surface.
  • the oxide film on the surface becomes thicker than 6 Nanometers, the 6 nanometers detectable using the XPS method exist in the frame measuring accuracy 100% or completely made of TiO2.
  • a unique, full-surface Laser treatment is a very advantageous one after the single wet chemical preparation Initial state for reversible (erasable) imaging on this titanium surface. Repeated imaging with IR laser on the same areas of the surface result in slight color changes, but have no influence on the Wetting properties of these areas. In other words, by the Irradiation of the hydrophobic surface always creates hydrophilic areas.
  • a functional printing form can be exposed to more than 15 Joules / square centimeters can be obtained. Particularly good quality is from 30 Joules / square centimeters reached.
  • the subject is reproduced a substrate using an offset printing process.
  • a solution of suitable composition of Ink can be cleaned.
  • the titanium surface becomes large ultraviolet light of the wavelength of about 172 nanometers for about the duration of 5 Exposed for minutes.
  • a xenon excimer emitter from Xeradex serves as the light source (OSRAM) with an optical output of 5 watts and an electrical output of 20 watts.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the structuring of an inventive reusable printing form, the printing surface one with at least one amphiphilic organic compound whose polar region has an acidic character, has treated metal surface, by means of the method according to the invention.
  • the Figure 2 shows three states of the printing form 30, the chronological order by the arrows is indicated.
  • the printing form 30 lies with a hydrophobic over a large area Printing area 32 in front.
  • Local, point-by-point, selective imaging makes hydrophilic Area 34 is generated on the surface of the printing form 30.
  • the surface therefore has one Structure of hydrophobic areas 32 and hydrophilic areas 34, so that they for Printing, in particular can be used in an offset printing process.
  • After a large-area irradiation of the surface of the printing form 30 and treatment with a amphiphilic organic compound whose polar region has an acidic character has achieved that the printing form again has a hydrophobic printing surface 32 over a large area having.

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Abstract

Es wird eine wiederverwendbare Druckform mit einer Druckfläche vorgestellt, welche eine mit wenigstens einer amphiphilen organischen Verbindung, deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat, behandelte Metalloxidoberfläche, insbesondere eine nativ oxidierte Titanoberfläche, aufweist. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird n-Heptadecan-Hydroxamsäure {CH3-(CH2)16-C(O)-NH-OH} und/oder n-Octadecan-Phosphonsäure {CH3-(CH2)17-P(O)-(OH)2} verwendet. Auch wird ein Verfahren zur Bebilderung einer wiederverwendbaren Druckform beschrieben. Die wiederverwendbare Druckform kann für den Offsetdruck eingesetzt werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine wiederverwendbare Druckform, insbesondere für den Einsatz im Offsetdruck, mit einer Druckfläche, und ein Verfahren zur Bebilderung einer wiederverwendbaren Druckform.
Druckformen werden in Druckwerken von Druckmaschinen eingesetzt, um ein vorgegebenes Druckmuster, ein vorgegebenes Sujet oder Bild, auf einen Bedruckstoff aufzubringen. Typische Bedruckstoffe sind Papier, Pappe, Karton, organische Polymere, Textilien oder dergleichen. Im überwiegenden Maße kommen dabei Druckformen zum Einsatz, auf deren Druckfläche, ein Teil der Oberfläche der Druckform, dauerhaft das zu druckende Muster aufgebracht, strukturiert oder beschrieben ist. Derartige Druckformen können nur einfach genutzt werden. Aus verschiedenen Gründen ist es wünschenswert, Druckformen einzusetzen, welche mehrfach verwendet, insbesondere mehrfach beschrieben oder mehrfach bebildert, werden können. Anders ausgedrückt, von besonderem Interesse sind Druckflächen, welche nach einer Strukturierung in ein erstes Bild gelöscht und später in ein zweites Bild strukturiert werden können. Im Zusammenhang dieser Darstellung sei unter einer wiederverwendbaren Druckform eine Druckform mit einer Druckfläche verstanden, welche mehrfach in verschiedene Bilder strukturiert werden kann.
Beim Offsetdruck liegt eine Strukturierung der Druckfläche in Bereiche unterschiedlicher Benetzungseigenschaften, insbesondere hydrophile/lipophobe und hydrophobe/lipophile Bereiche, vor. Der Offsetdruck basiert auf der Ausnutzung der Nichtmischbarkeit von lipophilen Substanzen, insbesondere von öligen Fluiden oder Flüssigkeiten, und hydrophilen Substanzen, insbesondere von wässrigen Fluiden oder Flüssigkeiten, auf der Druckform, wobei die lipophile Substanz oder die Tinte oder Druckfarbe durch die bildaufbauenden Bereiche und die hydrophile Substanz oder Wasser durch die nichtbildaufbauenden Bereiche der Druckfläche festgehalten werden. Wenn die in geeigneter Weise vorbereitete Druckfläche mit hydrophiler und lipophiler Substanz benetzt wird, so halten die nichtbildmäßigen Bereiche vorzugsweise die hydrophile Substanz zurück und stoßen die lipophilen Substanz ab, während die bildmäßigen Bereiche die lipophile Substanz annehmen und die hydrophilen Substanz 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. Entsprechend liegt auch beim wasserlosen Offsetdruck eine Strukturierung der Druckfläche in Bereiche unterschiedlicher Benetzungseigenschaften vor.
In der Literatur werden verschiedene Konzepte für wiederverwendbare, insbesondere wiederbeschreibbare Druckformen vorgestellt und diskutiert.
In der EP 0 911 154 A1 werden als Materialen für eine Oberfläche einer Druckform Titanat (TiO2) oder Zirkonat (ZnO2) 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. Durch Erwärmung kann dieser Schaltvorgang wieder rückgängig gemacht 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. Zur Löschung werden anschließend die Bildbereiche thermisch, z. B. mit einem Laserstrahl, zurückgeschaltet.
Die Hydrophobie einer derartigen Metalloxidoberfläche basiert insbesondere auf einer mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Oberfläche an Luft, wie durch Messungen mittels Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FTIR), mittels Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS), mittels Atomic Force Microscopy (AFM) oder dergleichen festgestellt werden kann. Zwar lässt sich die Oberfläche mit Hilfe von UV-Strahlung oder Nasschemie hydrophilieren, jedoch wird sie wieder binnen weniger Stunden bei Lagerung an Luft unkontrolliert hydrophobiert. Es liegt also keine definierte, dauerhafte Hydrophobie als Ausgangszustand vor.
Weiterhin ist beispielsweise aus EP 0 962 333 A1 bekannt, Druckformen zu verwenden, deren Druckmuster veränderbar ist. Dabei werden auf die Druckformoberfläche hydrophobe oder hydrophile Materialien aufgebracht, anschließend die Druckformoberfläche mit Wasser benetzt und daraufhin auf die Druckformoberfläche Farbe aufgebracht. Aufgrund der hydrophilen oder hydrophoben Eigenschaften wird beim Benetzungsvorgang mit Wasser in den hydrophilen Flächenbereichen das Wasser angezogen, so dass die hydrophilen Flächenbereiche bei der anschließenden Beschichtung mit Druckfarbe keine Druckfarbe mehr aufnehmen. Nach einer vorgegebenen Anzahl von Druckvorgängen wird das aufgebrachte Druckmuster wieder entfernt. Anschließend kann die Druckform mit einem neuen Druckmuster strukturiert oder beschrieben werden. Dabei ist es bekannt, als Material für die Beschichtung der Druckformoberfläche eine Thiolverbindung einzusetzen. Die Thiolverbindung wird unter Einwirkung von Wärme wieder von der Druckformoberfläche entfernt.
Beim Vorgehen gemäß der technischen Lehre des Dokumentes EP 0 962 333 A1 ist es sehr aufwendig und zeitintensiv, eine definierte und hochgeordnete monomolekulare Schicht auf beliebigen, unbehandelten Oberflächen herzustellen. Einer möglichen technologischen Anwendung stehen insbesondere auch die Kosten des Goldsubstrates und der verwendeten selbstorganisierenden Moleküle mit Thiolgruppen (-SH) entgegen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wiederverwendbare Druckform zu schaffen, deren Druckfläche ein mehrfache Erzeugen und Löschen von Bildern gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine wiederverwendbare Druckform mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Erfindungsgemäß wird eine wiederverwendbare, insbesondere wiederbeschreibbare oder wiederbebilderbare, Druckform mit einer Druckfläche, welche eine mit wenigstens einer amphiphilen organischen Verbindung deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat, behandelte Metalloxidoberfläche aufweist, vorgeschlagen. Die amphiphile organische Verbindung kann eine tensidartige Verbindung sein. Die amphiphile organische Verbindung kann eine mit einem aliphatischen oder aromatischen Rest substituierte anorganische oder organische Säure sein, welche wenigstens ein Element aus der IV., V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere Kohlenstoff (C), Phosphor (P), Schwefel (S) oder Stickstoff (N), aufweist. Der Rest kann ein unsubstituiertes oder ein substituiertes Aliphat oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Aromat sein. Der Rest kann insbesondere teilweise oder vollständig halogeniert, insbesondere fluoriert sein. Der Rest kann insbesondere eine Kohlenstoffkette aufweisen, wobei die Anzahl der Kohlenstoffe größer oder gleich 12 und kleiner oder gleich 25 ist.
Die amphiphile organische Verbindung kann in einer Ausführungsform eine Hydroxamsäure oder eine Phosphonsäure sein. Insbesondere kann die amphiphile organische Verbindung in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen wiederverwendbaren Druckform n-Heptadecan-Hydroxamsäure {CH3-(CH2)16-C(O)-NH-OH} oder n-Octadecan-Phosphonsäure {CH3-(CH2)17-P(O)-(OH)2} sein. Die Metalloxidoberfläche kann eine nativ oxidierte Titanoberfläche, nativ oxidierte Edelstahloberfläche, beispielsweise Hastelloy, nativ oxidierte Aluminiumoberfläche, Titanat (TiO2) oder Zirkonat (ZnO2) sein. Der Erfindung liegt damit unter anderem der Gedanke zugrunde, technisch rauhe Metalloxidoberflächen mit amphiphilen, tensidartigen organische Verbindungen, zu behandeln, insbesondere amphiphile, tensidartige organische auf technischen rauhen Metalloxidoberflächen aufzubringen oder zu beschichten. Die wiederverwendbare Druckform kann damit auch insbesondere als (im Nanobereich) wiederbeschichtbare Druckform bezeichnet werden.
In anderen Worten ausgedrückt, die erfindungsgemäße Druckform weist eine Oberfläche auf, welche durch Einwirkung einer amphiphilen organischen Verbindung auf eine Metalloxidoberfläche erhalten wird. Details des zugrundeliegenden Verfahrens der Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Druckform sind weiter unten beschrieben.
Die erfindungsgemäße wiederbeschreibbare Druckform ist mit besonderem Vorteil in einem Offsetdruckverfahren, insbesondere in direktem oder in indirektem Flachdruck, einsetzbar. Sie kann daher auch insbesondere als wiederbeschreibbare Offsetdruckform oder als (im Nanobereich) wiederbeschichtbare Offsetdruckform bezeichnet werden.
Mit Hilfe von amphiphilen, tensidartigen organischen Verbindungen ist es möglich, reproduzierbar definiert hydrophobe Metalloxidoberflächen, insbesondere Titanoxidoberflächen, herzustellen. Die durch eine amphiphile organische Verbindung behandelte Druckfläche kann hydrophobiert sein. Alternativ dazu ist es auch möglich, mittels hydrophil substituierten oder terminierten amphiphilen, tensidartigen Verbindungen reproduzierbar definiert hydrophile Metalloxidoberflächen herzustellen. Eine druch eine hydrophil substituierte amphiphile, tensidartige Verbindung behandelte Druckfläche kann hydrophil sein. In bevorzugter Ausführungsform sind die amphiphilen, tensidartigen organischen Verbindungen n-Heptadecan-Hydroxamsäure (CH3-(CH2)16-C(O)-NH-OH)-auch deren Tautomerieform - und/oder n-Octadecan-Phosphonsäure (CH3-(CH2)17-P(O)-(OH)2). Die Metalloxidoberfläche wird in einen hydrophoben, farbführenden Zustand gebracht, welcher als Ausgangszustand für eine Bebilderung für ein Offsetdruckverfahren dienen kann. Die Kontaktwinkel, gemessen gegen Wasser, dieser hydrophoben Metalloxidoberflächen sind Werte aus der Zahlenmenge des Intervalls reeller Zahlen zwischen 80 und 120 Grad. Die Metalloxidoberfläche kann dann durch kontrollierte Energiezufuhr in einen hydrophilen, farbführenden Zustand gebracht werden. Die Kontaktwinkel, gemessen gegen Wasser, im hydrophilen Zustand sind Werte aus der Zahlenmenge des Intervalls reeller Zahlen zwischen 0 und 10 Grad. Der Hub zwischen den beiden Zuständen ist damit hinreichend groß für Offsetdruck. Die erfindungsgemäße Druckform ist schaltbar, insbesondere zwischen einem hydrophilen und einem hydrophoben Zustand. Nach einer Strukturierung der erfindungsgemäßen wiederbeschreibbaren Druckform in Bereiche im hydrophilen und Bereich im hydrophoben Zustand kann ein Offsetdruckverfahren durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße wiederverwendbare Druckform kann in verschiedenen Ausführungsformen mit unterschiedlichen topologischen und geometrischen Eigenschaften ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße Druckform kann als Oberfläche eines Vollzylinders oder als Oberfläche eines Hohlzylinders realisiert sein. Der Zylinder, voll oder hohl, kann insbesondere ein gerader Kreiszylinder sein. Unter Oberfläche ist insbesondere die laterale Oberfläche zu verstehen. Alternativ dazu kann die erfindungsgemäße Druckform auch als eine Hülse oder als eine Platte ausgebildet sein. Eine Hülse weist zwei Oberflächen (Innenfläche und Außenfläche) auf und hat zwei Ränder. Die Hülse kann zylinderförmig mit gleichmäßigem Durchmesser, insbesondere Innendurchmesser oder Außendurchmesser, (kreishohlzylinderförmig) oder konisch, das heißt mit variablen, insbesondere gleichförmig zu- oder abnehmendem Durchmesser, insbesondere Innendurchmesser oder Außendurchmesser, sein. Innendurchmesser und Außendurchmesser können unterschiedlich variieren. Sie ist damit im topologischen Sinn ein nichteinfach zusammenhängendes Objekt. Eine Platte weist zwei Oberflächen (Oberseite und Unterseite) auf und hat einen Rand. Sie ist damit im topologischen Sinn ein einfach zusammenhängendes Objekt. Die Platte kann insbesondere quaderförmig oder rechteckig sein.
Die erfindungsgemäße wiederverwendbare Druckform kann in einen Druckwerk, insbesondere in einem Offsetdruckwerk, zum Einsatz kommen. Sie kann die Oberfläche eines Druckzylinders bilden oder auf der Oberfläche eines Zylinders aufgenommen sein. Ein erfindungsgemäßes Druckwerk zeichnet sich daher durch wenigstens eine erfindungsgemäße wiederverwendbare Druckform aus. Das erfindungsgemäße Druckwerk kann Teil einer Druckmaschine, insbesondere einer Offsetdruckmaschine, sein. Die Druckmaschine kann eine bogenverarbeitende oder eine bahnverarbeitende Druckmaschine sein. Eine bogenverarbeitende Druckmaschine kann einen Anleger, eine Anzahl von Druckwerken und einen Ausleger aufweisen. Eine erfindungsgemäße Druckmaschine weist wenigstens ein erfindungsgemäßes Druckwerk auf.
Im erfinderischen Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen wiederverwendbaren Druckform steht auch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bebilderung einer wiederverwendbaren, insbesondere wiederbeschreibbaren oder wiederbebilderbaren, Druckform mit diversen vorteilhaften Weiterbildungen. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt das Bestreben zugrunde, einen Kreisprozess zu schaffen, in welchem eine erfindungsgemäße Druckform mehrfach bebildert und gelöscht werden kann, so dass sich die Druckform insbesondere für den Offsetdruck eignet. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bebilderung kann sowohl innerhalb als auch außerhalb eines Druckwerks oder einer Druckmaschine durchgeführt werden. Die Druckfläche kann bildmäßig durch Belichtung durch eine maskenartige Vorlage verarbeitet werden. Bevorzugt ist aber die punktweise direkte Belichtung mit digitaler Information.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bebilderung einer wiederverwendbaren Druckform umfasst die folgenden Schritte: Es wird eine wiederverwendbare, insbesondere wiederbeschreibbare oder wiederbebilderbare Druckform mit einer Druckfläche, welche eine mit wenigstens einer amphiphilen organischen Verbindung behandelte Metalloxidoberfläche aufweist, bereitgestellt. Die wiederbeschreibbare Druckform kann insbesondere so ausgeführt sein, wie es oben in dieser Darstellung näher beschrieben ist. Ein Bild wird durch selektive, insbesondere räumlich und zeitlich selektive, punktweise Energiezufuhr auf der Druckfläche erzeugt. Anders ausgedrückt, es wird eine digitale Bebilderung ausgeführt. Durch die Bebilderung wird die Druckform von einem hydrophoben in einen hydrophilen Zustand überführt. Nach einem Bedrucken eines Bedruckstoffes, insbesondere in einem Offsetdruckverfahren, wird das Bild durch großflächige Energiezufuhr gelöscht. Um die wiederverwendbare Druckform für eine neue Bebilderung vorzubereiten, wird die Druckfläche der Druckform mit einer Lösung einer amphiphilen organischen Verbindung behandelt. Anders ausgedrückt, das Bereitstellen der Druckform wird iteriert oder wiederholt. Die Schritte des Bebilderns und Löschens können somit mehrfach mit verschiedenen Druckmustern oder Sujets durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen Kreisprozess.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann in vorteilhafter Weise der Schritt des Bereitstellens der wiederverwendbaren Druckform die Behandlung der Druckfläche mit einer amphiphilen organischen Verbindung, deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat, umfassen: Die Druckfläche wird mit einer wässrigen Lösung (auch reines Wasser) oder mit einer alkoholischen Lösung, insbesondere Ethanol, benetzt, welche wenigstens eine amphiphile organische Verbindung in geeigneter Konzentration, nahe an der Sättigungsgrenze, bevorzugt in der Konzentration 1mMol/l, enthält. Durch diesen Schritt wird die Metalloxidoberfläche einer amphiphilen organischen Verbindung ausgesetzt. In anderen Worten, die amphiphile organische Verbindung wird aufgebracht. Dieses Aufbringen oder Terminieren kann in vorteilhafter Weiterbildung in einem Ultraschallbad erfolgen. Das Aufbringen, Terminieren oder Belegen der Metalloxidoberfläche, insbesondere Titandioxidoberfläche, mit den Molekülen der amphiphilen organischen Verbindung erfolgt bereits in einigen Sekunden, wenn die Metalloxidoberfläche der Lösung ausgesetzt, beispielsweise in die Lösung eingetaucht wird, um eine makroskopisch feststellbare Änderung der Benetzungseigenschaft hervorzurufen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann in vorteilhafter Weise der Schritt des Bereitstellens der wiederverwendbaren Druckform die folgenden Schritte umfassen: Die Druckfläche wird durch Bestrahlung der Metalloxidoberfläche mit einer UV-Lichtquelle gereinigt. Nicht anhaftende Verbindungen von der behandelten Metalloxidoberfläche werden entfernt. Diese Reinigung der behandelten Metalloxidoberfläche kann insbesondere mit einer alkoholischen Lösung, bevorzugt mit Ethanol, erfolgen. Die behandelte, gereinigte Metalloxidoberfläche wird mit einem wasserfreien Prozessgas, insbesondere mit Stickstoff, getrocknet.
In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere das Bereitstellen der widerverwendbaren Druckform, die folgenden Schritte zur Präparation der Metalloxidoberfläche umfassen. Die Metalloxidoberfläche kann eine Oberfläche aus der Menge der folgenden Oberflächen sein: Nativ oxidierte Titanoberfläche, nativ oxidierte Edelstahloberfläche, nativ oxidierte Aluminiumoberfläche, Titanat und Zirkonat. Genauer gesagt, einer ersten Bereitstellung der wiederverwendbaren Druckform können folgende Schritte zur Präparation vorgeordnet sein. Die Metalloxidoberfläche wird vorgereinigt. Eine Reinigung kann den Schritt des Abspülens mit Aceton, Ethanol, Isopropanol, Ethylacetat oder einem anderen geeigneten organischen Lösungsmittel umfassen. Ein Zweck ist insbesondere die Entfettung der Oberfläche. Die Metalloxidoberfläche kann dann einer wässrigen Lösung der Zusammensetzung ein Volumenanteil 25%ige NH4OH Lösung und ein Volumenanteil 30%ige H2O2 Lösung in vier Volumenanteilen H2O bei einer Temperatur von etwa 60°C etwa für die Dauer von 10 Minuten ausgesetzt werden.
Dieser Schritt ist insbesondere vorteilhaft für eine nativ oxidierte Titanoberfläche. Ein Zweck ist insbesondere eine Oxidation von sich auf der Metalloxidoberfläche befindlichen Kohlenwasserstoffe. Eine Hauptreinigung kann durch ein Ätzen der Metalloxidoberfläche erfolgen. Das Ätzen kann durch eine Lösung der Zusammensetzung ein Volumenanteil 40%ige HF Lösung und drei Volumenanteile 30%ige H2O2 in zwanzig Volumenanteilen H2O bei Zimmertemperatur für die Dauer von etwa 1 Minute durchgeführt werden. Ein Zweck ist insbesondere das Abtragen einiger einzelner Metalloxidlagen und das Einstellen einer definierten Rauigkeit der Metalloxidoberfläche. Ein definierter Oxidfilm, insbesondere eine hydrophile Oberfläche kann durch eine Oxidation der gereinigten und geätzten Oberfläche erreicht werden. Für die Oxidation kann die Oberfläche einer Lösung der Zusammensetzung ein Volumenanteil 25%ige NH4OH Lösung und ein Volumenanteil 30%ige H2O2 Lösung in vier Volumenanteilen H2O bei einer Temperatur von etwa 60°C ausgesetzt werden. Die Schritte des Ätzens und des Erzeugens eines definierten Oxidfilms ist insbesondere vorteilhaft für eine nativ oxidierte Titanoberfläche.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Bild auf der Druckfläche durch selektive punktweise Energiezufuhr zum Hydrophilieren mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung erzeugt. Die elektromagnetische Strahlung kann im Bereich von 150 bis 1200 Nanometern Wellenlänge liegen. Insbesondere kann die Energiezufuhr im infraroten Spektralbereich erfolgen. Die digitale Bebilderung kann durch einen Laser, bevorzugt mit ca. 1100 Nanometern Wellenlänge, erfolgen. Das Bild wird in der bevorzugten Ausführungsform durch großflächige Energiezufuhr zum Hydrophobieren mittels einer Bestrahlung der Druckfläche mit elektromagnetischer Strahlung gelöscht. Insbesondere kann die großflächige Bestrahlung im ultravioletten Spektralbereich erfolgen. Eine bevorzugte Lichtquelle ist ein Excimerstrahler.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Bedrucken des Bedruckstoffes die Druckfläche von Druckfarbe gereinigt oder befreit. Insbesondere kann eine Reinigung unter Verwendung eines konventionellen Farbreinigers oder eines konventionellen Waschmittels, einer tensidhaltigen wässrigen Lösung, beispielsweise dem unter dem Namen EUROSTAR vertriebenen Waschmittel, vorgenommen werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach der Erzeugung eines Bildes durch selektive punktweise Energiezufuhr zum Hydrophilieren auf der Druckfläche der mit einer amphiphilen organischen Verbindung behandelten Metalloxidoberfläche, insbesondere Titandioxidoberfläche, die strukturiere Druckfläche mit wenigstens einer hydrophil substituierten oder terminierten amphiphilen, organischen Verbindung behandelt. Der Substituent kann eine Kopfgruppe am Molekül der Verbindung bilden. Die amphiphile, organische Verbindung kann eine Verbindung, wie sie in dieser Darstellung beschrieben ist, sein. Substituenten können insbesondere eine oder mehrere NH2-Gruppen, eine oder mehrere COOH-Gruppen oder eine oder mehrere OH-Gruppen sein. Die durch die selektive punktweise Energiezufuhr entstandenen Bereiche können auf diese Weise mit Molekülen der substituierten oder terminierten amphiphilen, organischen Verbindung belegt oder terminiert werden. Dieser zusätzliche Verfahrensschritt führt in vorteilhafter Weise zu einer Verstärkung und/oder Stabilisierung der Hydrophilie der punktweise bebilderten Bereiche.
Die Erfindung stellt eine wiederverwendbare, insbesondere wiederbeschreibbare oder wiederbebilderbare, Druckform mit verlässlich reproduzierbarem Verhalten bezüglich des Bebilderungs- sowie Löschvorgangs zur Verfügung. Die Erzeugung eines Bildes oder einer Struktur auf der Druckfläche ist einfach und verlässlich. Es ist nicht notwendig, dass sich eine Monolage der amphiphilen organischen Verbindung auf der Metalloxidoberfläche selbstorganisierend aufbaut. Das Verfahren zur Bebilderung erfordert damit eine geringe Bereitstellungszeit der erfindungsgemäßen Druckform. Das Aufbringen von oben erwähnten Verbindungen innerhalb eines Zeitraums von wenigen Minuten, reicht aus, um eine genügend starke Hydrophobierung der Metalloxidoberflächen, insbesondere für einen Einsatz im einem Offsetdruckverfahren, zu erreichen. Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Hydrophobierung von rauen Metalloxidoberflächen, wie sie in gängigen industriellen Produktionsverfahren hergestellt werden.
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 einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bebilderung einer erfindungsgemäßen wiederverwendbaren Druckform, und
Figur 2
eine schematische Darstellung der Strukturierung einer erfindungsgemäßen wiederverwendbaren Druckform, deren Druckfläche eine mit wenigstens einer amphiphilen organischen Verbindung behandelte Metalloberfläche aufweist, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ohne eine Einschränkung der Allgemeinheit hinsichtlich der amphiphilen organischen Verbindungen und hinsichtlich der Metalloxidoberflächen wird eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen wiederverwendbaren Druckform und eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahren zur Bebilderung einer wiederverwendbaren Druckform anhand einer nativ oxidierten Titanoberfläche und anhand n-Octadecan-Phosphonsäure beispielhaft erläutert.
Die Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bebilderung einer erfindungsgemäßen wiederverwendbaren Druckform. Proben mit Titanoberflächen können von der Unternehmung Goodfellow erworben werden. Um die zu behandelnde Titanoberfläche zunächst zu reinigen, wird diese mit einer Licht im ultravioletten Wellenlängenbereich bestrahlt. Der Verfahrensschritt der Bereitstellung 10 einer wiederverwendbaren Druckform umfasst das Aufbringen der amphiphilen, tensidartigen organischen Verbindungen: Die Titanoberfläche wird mit einer Lösung benetzt, die oben genannte Verbindungen in geeigneter Konzentration enthält. Die Titanoberfläche wird in 1mM ethanolische Lösung aus n-Octadecan-Phosphonsäure (Stearin-Phosphonsäure) bei Zimmertemperatur für die Dauer von etwa 5 Minuten getaucht. Eine Reinigung der behandelten Titanoberfläche wird durch Spülen mit Ethanol bewirkt, welches die nichtanhaftende Verbindungen aus der n-Octadecan-Phosphonsäure Lösung entfernt. Die gereinigten, behandelten Titanoberfläche wird mit einem wasserfreien, einem sogenannten trockenen Prozessgas, hier Stickstoff, vollständig getrocknet.
Derartig präparierte oder bereitgestellte Titanoberflächen sind hydrophob und können mit intensiven UV- oder IR-Lichtquellen bebildert werden. Mittels Bebilderung werden hydrophile Bereiche erzeugt. Als Lichtquelle wird in einer vorteilhaften Ausführungsform ein diodengepumter Yttrium-dotierter Faserlaser der Firma SDL eingesetzt. Lokale, selektive, digitale Bebilderung kann mittels 30 Mikrometer großen Lichtflecken (spots, 1/e2 Abfall) vorgenommen werden. Die Wellenlänge beträgt 1100 Nanometer, die Leistung 3 Watt und die Intensität oder Fluenz 15 bis 30 Joule/Quadratzentimeter. Im Verfahrensschritt der Bebilderung 12 von Titanoberflächen mit einer Infrarotlaser entsteht eine sichtbare Struktur oder ein sichtbares Muster.
Beispiele für diese sichtbaren Strukturen mit unterschiedlichem Farbeindruck sind in der folgenden Tabelle für eine mit einer amphiphilen organischen Vebindung, deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat, behandelte Titanoberfläche zusammengestellt:
Farbeindruck Muster v
[cm/s]		 Einstrahldauer
[µs]		 Diodenstrom
I [A]		 Leistung
P [W]		 Fluenz
[J/cm2]		 Energie
pro Pixel
W [mJ]
messing vollfl. 25 72 16 1,95 17,7 0,13
dunkelblau vollfl. 25 72 22 3,0 27,2 0,19
kupfer vollfl. 25 72 25 3,7 33,5 0,24
graukupfer pixelfl. 25 72 25 3,7 33,5 0,24
grauviolett pixelfl. 25 72 22 3,0 27,2 0,19
beige pixelfl. 25 72 25 1,95 17,7 0,13
Für eine einfache Titanoberfläche wurden dagegen folgende Farbeindrücke beobachtet:
Farbeindruck v
[cm/s]		 Einstrahldauer
[µs]		 Diodenstrom
I [A]		 Leistung
P [W]		 Fluenz
[J/cm2]		 Energie/ Pixel
W [mJ]
kupfer 25 72 25 3,7 33,5 0,24
dunkelblau 25 72 22 3,0 27,2 0,19
blauviolet 25 72 19 2,5 22,6 0,16
messing 25 72 16 1,95 17,7 0,13
bronze 25 72 17 2,1 19,0 0,14
dunkelblau 25 72 22 3,0 27,2 0,19
blau 12,5 144 22 3,0 54,4 0,38
goldfarben 25 72 32 5,0 45,3 0,32
Für eine mehrfach behandelte Titanoberfläche - ohne Behandlung mit amphiphiler chemischer Verbindung, deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat, wurden folgende Beispiele beobachtet:
Farbeindruck Muster
[mm x mm]		 v
[cm/s]		 Einstrahldauer
[µs]		 Diodenstrom
I [A]		 Leistung
P [W]		 Fluenz
[J/cm2]		 Energie/ Pixel
W [mJ]
dunkelblau vollfl.
3x7		 25 72 22 3,0 27,2 0,19
dunkelblau - glänzend vollfl.
3x7		 25 2x72 22 3,0 2x
27,2		 2x
0,19
schwarzblau vollfl.
3x7		 25 3 x 72 25 3,0 3x
27,2		 3x
0,19
grau-blau pixelfl*
3x7		 25 72 25 3,0 27,2 0,19
graudunklblau pixelfl*
1,5x7		 12 144 25 3,0 54,4 0,38
Die Variable v bezeichnet die Abtastgeschwindigkeit (Scangeschwindigkeit) der Druckfläche. Ein Muster kann vollflächig (vollfl.) oder pixelflächig (pixelfl.) bebildert sein. Die Pixelgröße beträgt 40 Mikrometer.
Verschiedene Laserenergien führen zu unterschiedlichen Farbeindrücken auf der Oberfläche. Die Farbeindrücke sind auf Oxide des Titans zurückzuführen, die nicht unbedingt stöchiometrische Zusammensetzung haben. XPS-Messungen haben gezeigt, dass nach der einmaligen nasschemischen Präparation, insbesondere wie sie oben näher beschrieben wurde, in einer Tiefe von 6 Nanometern an der Titanoberfläche verschiedene Oxidationsstufen des Titans vorliegen. Zum Beispiel sind TiO, TiO2, Ti2O3 und metallisches Ti sind in diesen ersten 6 Nanometern der Oberfläche vorhanden. Nach einmaliger Laserbestrahlung wird der Oxidfilm an der Oberfläche schon dicker als 6 Nanometer, die mittels XPS-Methode detektierbaren 6 Nanometer bestehen im Rahmen der Messgenauigkeit zu 100% oder vollständig aus TiO2. Eine einmalige, vollflächige Laserbehandlung ist nach der einmaligen nasschemischen Präparation ein sehr vorteilhafter Anfangszustand für die reversible (löschbare) Bebilderung an dieser Titanoberfläche. Mehrmalige Bebilderungen mit IR-Laser an denselben Bereichen der Oberfläche resultieren zwar in leichten Farbänderungen, haben aber keinen Einfluss auf die Benetzungseigenschaften dieser Bereiche. In anderen Worten ausgedrückt, durch die Bestrahlung der hydrophoben Oberfläche entstehen immer hydrophile Bereiche.
Eine funktionsfähige Druckform kann bei Einstrahlung von mehr als 15 Joule/Quadratzentimeter erhalten werden. Besonders gute Qualität wird ab 30 Joule/Quadratzentimeter erreicht.
Im dritten Verfahrensschritt des Druckens 14 erfolgt die Vervielfältigung des Sujets auf einen Bedruckstoff nach einem Offsetdruckverfahren. Optional kann nach dem Drucken die Titanoberfläche durch Kontakt mit einer Lösung geeigneter Zusammensetzung von Druckfarbe gereinigt werden. In der vorteilhaften Ausführungsform wird Farbreiniger der Firma EUROSTAR benutzt.
Im vierten Verfahrensschritt des Löschens 18 wird die Titanoberfläche großflächig ultraviolettem Licht der Wellenlänge von etwa 172 Nanometern etwa für die Dauer von 5 Minuten ausgesetzt. Als Lichtquelle dient ein Xenon-Excimerstrahler der Firma Xeradex (OSRAM) mit einer optischen Leistung von 5 Watt bei elektrischer Leistung von 20 Watt.
Nun ist eine Wiederholung 110 der einzelnen Schritte, beginnend mit dem Schritt der Bereitstellung 10 der wiederverwendbaren Druckform, möglich. Der Kreisprozess lässt sich innerhalb von weniger als 30 Minuten durchführen.
Die Figur 2 ist eine schematische Darstellung der Strukturierung einer erfindungsgemäßen wiederverwendbaren Druckform, deren Druckfläche eine mit wenigstens einer amphiphilen organischen Verbindung, deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat, behandelte Metalloberfläche aufweist, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Figur 2 zeigt drei Zustände der Druckform 30, deren zeitliche Ordnung durch die Pfeile angedeutet ist. Zunächst liegt die Druckform 30 mit einem großflächig hydrophoben Druckfläche 32 vor. Durch lokale, punktweise, selektive Bebilderung werden hydrophile Bereich 34 auf der Oberfläche der Druckform 30 erzeugt. Die Oberfläche weist damit eine Struktur aus hydrophoben Bereichen 32 und hydrophilen Bereichen 34 auf, so dass sie zum Drucken, insbesondere in einem Offsetdruckverfahren verwendet werden kann. Nach einer großflächigen Bestrahlung der Oberfläche der Druckform 30 und Behandlung mit einer amphiphilen organischen Verbindung, deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat, wird erreicht, dass die Druckform großflächig wieder eine hydrophobe Druckfläche 32 aufweist.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
Verfahrensschritt der Bereitstellung
12
Verfahrensschritt der Bebilderung
14
Verfahrensschritt des Druckens
16
Verfahrensschritt des Löschens
110
Wiederholung der Schritte
30
Druckform
32
hydrophobe Druckfläche
34
hydrophile Bereiche

Claims (18)

  1. Wiederverwendbare Druckform, insbesondere für den Einsatz im Offsetdruck, mit einer Druckfläche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche eine mit wenigstens einer amphiphilen organischen Verbindung, deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat, behandelte Metalloxidoberfläche aufweist.
  2. Wiederverwendbare Druckform gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphile organische Verbindung eine mit einem aliphatischen oder aromatischen Rest substituierte anorganische oder organische Säure ist, welche wenigstens ein Element aus der IV., V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensystems aufweist.
  3. Wiederverwendbare Druckform gemäß Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Rest eine Kohlenstoffkette aufweist, wobei die Anzahl der Kohlenstoffe größer oder gleich 12 und kleiner oder gleich 25 ist.
  4. Wiederverwendbare Druckform gemäß Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphile, organische Verbindung eine Hydroxamsäure oder eine Phosphonsäure ist.
  5. Wiederverwendbare Druckform gemäß Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphile organische Verbindung n-Heptadecan-Hydroxamsäure {CH3-(CH2)16-C(O)-NH-OH} und/oder n-Octadecan-Phosphonsäure {CH3-(CH2)17-P(O)-(OH)2} ist.
  6. Wiederverwendbare Druckform gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxidoberfläche eine Oberfläche aus der Menge der folgenden Oberflächen ist: Nativ oxidierte Titanoberfläche, nativ oxidierte Edelstahloberfläche, nativ oxidierte Aluminiumoberfläche, Titanat und Zirkonat.
  7. Wiederverwendbare Druckform gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die behandelte Druckfläche durch eine amphiphile organische Verbindung hydrophobiert ist.
  8. Wiederverwendbare Druckform gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform als Oberfläche eines Vollzylinders, als Oberfläche eines Hohlzylinders, als eine Hülse oder als eine Platte ausgebildet ist.
  9. Druckwerk,
    gekennzeichnet durch
    wenigstens eine wiederverwendbare Druckform gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
  10. Druckmaschine,
    gekennzeichnet durch
    wenigstens ein Druckwerk gemäß Anspruch 9.
  11. Verfahren zur Bebilderung einer wiederverwendbaren Druckform,
    gekennzeichnet durch,
    Bereitstellen (10) einer wiederverwendbaren Druckform mit einer Druckfläche, gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8;
    Erzeugen (12) eines Bildes auf der Druckfläche durch selektive punktweise Energiezufuhr;
    Löschen (16) des Bildes nach einem Bedrucken eines Bedruckstoffes, insbesondere in einem Offsetdruckverfahren, durch großflächige Energiezufuhr.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der wiederverwendbaren Druckform das Benetzen der Druckfläche mit einer Lösung, welche wenigstens eine amphiphile organische Verbindung, deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat, enthält, umfasst.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der wiederverwendbaren Druckform die folgenden Schritte umfasst:
    Reinigen der Druckfläche durch Bestrahlung der Metalloxidoberfläche mit einer UV-Lichtquelle;
    Entfernen nicht anhaftender Verbindungen von der behandelten Metalloxidoberfläche; und
    Trocknen der Metalloxidoberfläche mit einem wasserfreien Prozessgas, insbesondere mit Stickstoff.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 11, 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der wiederverwendbaren Druckform einen Schritt zur Präparation der Metalloxidfläche umfasst, in welchem die Metalloxidfläche vorgereinigt wird.
  15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der wiederverwendbaren Druckform die folgenden Schritte zur Präparation einer nativ oxidierten Titanoberfläche umfasst:
    Ätzen der nativ oxidierten Titanoberfläche; und
    Erzeugen eines definierten Oxidfilms, insbesondere einer hydrophilen Oberfläche.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung eines Bildes auf der Druckfläche durch selektive punktweise Energiezufuhr zum Hydrophilieren mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im infraroten Spektralbereich erfolgt, und dass das Löschen des Bildes durch großflächige Energiezufuhr zum Hydrophobieren mittels einer Bestrahlung der Druckfläche mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im ultravioletten Spektralbereich, erfolgt.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach Erzeugen (12) eines Bildes auf der Druckfläche die Druckfläche mit wenigstens einer hydrophil substituierten oder terminierten amphiphilen, organischen Verbindung behandelt wird.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bedrucken des Bedruckstoffes eine Reinigung der Druckfläche von Druckfarbe, insbesondere unter Verwendung eines konventionellen Farbreinigers, vorgenommen wird.
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