EP2421713B1 - Mehrschichtiges flächengebilde in form eines drucktuches oder einer druckplatte für den flexo- und hochdruck - Google Patents

Mehrschichtiges flächengebilde in form eines drucktuches oder einer druckplatte für den flexo- und hochdruck Download PDF

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EP2421713B1
EP2421713B1 EP10711678.2A EP10711678A EP2421713B1 EP 2421713 B1 EP2421713 B1 EP 2421713B1 EP 10711678 A EP10711678 A EP 10711678A EP 2421713 B1 EP2421713 B1 EP 2421713B1
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Flächengebilde nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiges Flächengebilde ist beispielsweise aus folgender Literatur bekannt:
    • Technik des Flexodruckes, S. 173 ff., 4. Aufl., 1999, Coating Verlag, St. Gallen (CH )
  • Nach derzeitigem Stand der Technik besteht die Druckschicht des gattungsgemäßen Flächengebildes mit Lasergravur im Rahmen des Flexo- und Hochdruckes zumeist aus einem Photopolymeren. So besteht beispielsweise die Druckschicht nach der Patentschrift EP 1 315 617 B1 aus einem elastomeren Bindemittel, einer polymerisierbaren Verbindung, einem Photoinitiator oder einem Photoiniatorsystem sowie einem feinteiligen Füllstoff, beispielsweise aus einem pyrogenen Oxid (Siliciumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid). Die vollflächige Vernetzung dieser Druckschicht erfolgt dabei durch Bestrahlen mit Licht, beispielsweise mit aktinischem Licht. In die vernetzte Druckschicht wird schließlich ein druckendes Relief mittels eines Lasers eingraviert. Die Druckschicht wird dann nach der Laserbehandlung auch als Reliefschicht oder Druckform bezeichnet.
  • Mit einer Druckschicht aus einem Photopolymeren mit Lasergravur sind jedoch folgende Nachteile verbunden:
    • Die Herstellung einer Druckfom ist unter Einbezug von mehreren Arbeitsschritten sehr aufwendig.
    • Zumeist ist ein Nachstellen des Anpressdruckes beim Drucken mit verschiedenen Geschwindigkeiten bedingt durch die dynamische Steifigkeit des Materials erforderlich.
    • Die photopolymere Druckschicht bzw. Druckform zeichnet sich durch geringe Farbüberträge aus.
    • Es können Fehler beim Montieren des belichteten photopolymeren Flächengebildes auftreten.
    • Der Ausbildung als Rollenware sind Grenzen gesetzt. Zumeist muss der Endverbraucher verschiedene Formate am Lager haben.
  • Zwecks Behebung der vorgenannten Nachteile zeichnet sich das erfindungsgemäße Flächengebilde dadurch aus, dass der polymere Werkstoff der Druckschicht ein Vulkanisat ist.
  • Vulkanisat ist die Bezeichnung für durch Vulkanisation einer vulkanisierbaren Polymermischung hergestellte Produkte oder Produktbauteile - hier die Druckschicht. Dabei enthält die Polymermischung eine oder mehrere Kautschukkomponente/n. Ein Vulkanisat zeichnet sich durch elastische Eigenschaften aus. Je nach dem eingesetzten Kautschuktyp erfolgt die Vernetzung mittels Schwefel (z.B. bei NR) oder Peroxiden (z.B. bei EPDM). Von besonderer Bedeutung ist die thermische Vulkanisation bei Temperaturen von 130 bis 200 °C. Auch die Kaltvulkanisation oder die Strahlenvulkanisation kann angewandt werden.
  • Hinsichtlich des Vulkanisates kommen insbesondere folgende beiden Varianten zur Anwendung:
    • Variante A
  • Das Vulkanisat ist eine vulkanisierte thermoplastfreie Kautschukmischung, enthaltend wenigstens eine Kautschukkomponente sowie Mischungsingredienzien. Als Kautschukkomponenten sind insbesondere zu nennen:
    • Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM)
    • Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)
    • Nitrilkautschuk (NBR)
    • (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR)
    • Fluor-Kautschuk (FKM)
    • Chloropren-Kautschuk (CR)
    • Naturkautschuk (NR)
    • Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)
    • Isopren-Kautschuk (IR)
    • Butylkautschuk (IIR)
    • Brombutylkautschuk (BIIR)
    • Chlorbutylkautschuk (CIIR)
    • Butadien-Kautschuk (BR)
    • Chloriertes Polyethylen (CM)
    • Chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM)
    • Polyepichlorhydrin (ECO)
    • Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA)
    • Acrylat-Kautschuk (ACM)
    • Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM)
    • Siliconkautschuk (VMQ)
    • Fluorierter Methylsiliconkautschuk (MFQ)
    • Perfluorinierter Propylen-Kautschuk (FFPM)
    • Perfluorcarbon-Kautschuk (FFKM)
    • Polyurethan (PU)
  • Die vorgenannten Kautschuktypen können unverschnitten sein. Auch der Einsatz eines Verschnittes, insbesondere in Verbindung mit einem der vorgenannten Kautschuktypen, beispielsweise ein NR/BR-Verschnitt oder ein BR/SBR-Verschnitt, ist möglich.
  • Von besonderer Bedeutung sind: EPM, EPDM, SBR, BR, CR, NR oder NBR.
  • Die üblichen Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Weitere Mischungsingredienzien sind zumeist noch ein Füllstoff und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel und/oder ein Weichmacher und/oder ein Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe (z.B. Farbpigmente). Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.
    • Variante B
  • Das Vulkanisat ist ein thermoplastisches Vulkanisat, enthaltend wenigstens eine Thermoplastkomponente, wenigstens eine Kautschukkomponente, die zumindest teilvernetzt ist, sowie Mischungsingredienzien. Thermoplastische Vulkanisate sind bspw. aus DE 100 04 631 A1 bekannt.
  • Die bevorzugten Thermoplastkomponenten sind Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol, Polyamid (PA) oder Polyester (PES).
  • Als Kautschukkomponenten sind insbesondere EPM, EPDM, SBR, BR, CR, NR oder NBR, insbesondere in verschnittfreier Ausführung, zu nennen.
  • Hinsichtlich der Mischungsingredienzien wird auf die oben genannte Mischungstechnologie, insbesondere auf die Lehre gemäß der Offenlegungsschrift DE 100 04 632 A verwiesen.
  • In Verbindung mit dem neuartigen Werkstoff für die Druckschicht ist es notwendig, dass die Druckschicht direkt auf einer kompressiblen Schicht aufliegt, im Gegensatz zu einer der Ausführungen gemäß der Patentschrift EP 0 844 100 B1 oder der Offenlegungsschrift DE 103 18 039 A1 , wonach die Druckschicht unmittelbaren Kontakt zu einer Festigkeitsträgerschicht hat oder die Druckschicht über weitere nicht-kompressible Schichten mit der Festigkeitsträgerschichten verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß liegt die kompressible Schicht, die in einem direkten Kontakt mit der Druckschicht steht, direkt auf einer Festigkeitsträgerschicht auf, so dass unabhängig von der Anzahl der Schichten folgender Grundaufbau existiert:
    • Druckschicht;
    • kompressible Schicht;
    • Festigkeitsträgerschicht.
  • Bei diesem Grundaufbau können sich weitere Schichten anschließen, insbesondere unter dem Aspekt weiterer kompressibler Schichten und Festigkeitsträgerschichten.
  • Die kompressible Schicht - auch Kompressionsschicht genannt - dient zur Vermeidung eines Walkprozesses durch Volumenverminderung in der Druckzone und zur Kompensation von Eindrückungsunterschieden. Bei der kompressiblen Schicht ist entscheidend, dass sie sich beim Zusammendrücken nicht ausdehnt, d.h. dass sich ihr Volumen beim Zusammendrücken tatsächlich verkleinert, damit keine sich seitlich ausbreitenden Verwerfungen entstehen. Verwendet werden können hier beispielsweise Mikrokugeln aus Kunststoff in einer Gummimischung oder ein mikroporöses Zellengebilde mit eingeschlossenen Gaskammern (Schaumstoffe). Die diesbezüglichen Werkstoffe sind insbesondere Polyurethane, vernetzte Polyethylene, Polypropylene, NBR, Neoprene und EPM. Der Elastizitätsmodul liegt zumeist im Bereich von 1 MPa bis 1000 MPa. Hinsichtlich weiterer Details zu der kompressiblen Schicht wird auf die eingangs zitierte Literatur, insbesondere auf die Druckschriften EP 0 844 100 B1 und EP 2 070 717 A1 verwiesen.
  • Als Festigkeitsträgerschicht kann ein Textilgebilde, beispielsweise ein Gewebe, oder eine Folie, beispielsweise eine Polymerfolie (z.B. Polyamidfolie) oder Metallfolie, zur Anwendung gelangen. Bei einem Flächengebilde mit vielen Schichten und wenigstens zwei Festigkeitsträgerschichten kann auch eine Kombination von einem Textilgebilde und einer Folie oder eines Folienverbundes umgesetzt werden. So wird in der Patentschrift EP 0 844 100 B1 ein sechsschichtiges Flächengebilde mit drei Gewebeschichten und einer Folienschicht (Polymerfolie oder Metallfolie) beschrieben.
  • Das neue mehrschichtige Flächengebilde in Form eines Drucktuches oder einer Druckplatte wird als Rollenware an den Kunden ausgeliefert. Dieser montiert die Rollenware auf einen Sleeve (Adaptor, Druckzylinder) und lasert dann die Druckschicht, verbunden mit einer anschließenden Reinigung. In Verbindung mit den heutigen Lasertechnologien kann in die neue Druckschicht aus einem Vulkanisat eine Gravur mit Rasterpunkten mit verschiedenen Tiefen und Formen eingebracht werden. Die Gravurbildung erfolgt schnell, sauber und ohne Lösungsmittel. Es ist dabei eine 100%-ige Passergenauigkeit und Reproduzierbarkeit gewährleistet. Von großer wirtschaftlicher Bedeutung ist die Tatsache, dass der Kunde bei der Erstellung der Druckform deutlich weniger Verfahrensschritte benötigt.
  • Das mehrschichtige Flächengebilde kann auch als selbstklebender Verbund geliefert werden.
  • Im folgenden wird ein Vergleichsversuch und dessen Ergebnisse im Rahmen einer Tabelle vorgestellt. Verglichen wird jeweils eine dreischichtige Druckplatte mit jeweils einer Schichtenabfolge von Druckschicht, kompressibler Schicht und Festigkeitsträgerschicht. Die Druckschicht besteht zum einen nach dem Stand der Technik aus einem Photopolymeren und zum anderen nach der erfindungsgemäßen Lehre aus einem thermoplastfreien Vulkanisat auf der Basis eines peroxidisch vernetzten EPDM. Prüfkriterien sind dabei jeweils die wichtigsten drucktechnischen Daten, nämlich des Tonwertumfanges, der Farbintensität und der dynamischen Beistellung. Tabelle
    Prüfkriterien Dreischichtige Druckplatte mit Druckschicht auf der Basis eines Photopolymeren Dreischichtige Druckplatte mit Druckschicht auf der Basis von EPDM
    Tonwertumfang + +++
    Farbintensität + +++
    Dynamische Beistellung + +++
  • Hinsichtlich der Bewertung der Prüfkriterien bedeuten:
    • + Standard
    • ++ über Standard
    • +++ weit über Standard
  • Unter Bezug auf diesen Vergleichsversuch wie auch ergänzender Untersuchungen bleibt folgendes festzuhalten:
    • Mit der neuen Druckschicht aus einem Vulkanisat tritt eine signifikante Verbesserung der Druckleistung auf.
    • In diesem Zusammenhang ist es notwendig, wenn die Druckschicht direkt auf einer kompressiblen Schicht aufliegt. Diese kompressible Schicht hat wiederum einen direkten Kontakt zu einer Festigkeitsträgerschicht.
    • Die Besten Ergebnisse werden erzielt bei einem thermoplastfreien Vulkanisat auf der Basis EPM, EPDM, SBR, BR, CR, NR oder NBR. Die vorgenannten Kautschukkomponenten können unverschnitten sein oder einen Verschnitt bilden, beispielsweise einen BR/SBR-Verschnitt.
    • Das neue Konzept ist im Wesentlichen unabhängig von dem Werkstoff der kompressiblen Schicht und der Festigkeitsträgerschicht.
    • Es lassen sich eine Vielzahl von Schichtenaufbauten unter dem Aspekt der Auslieferung als Rollenwaren realisieren, wobei das Schichtenkonzept gemäß Patentanspruch 10 oder 12 vorteilhafte Gestaltungsvarianten sind, die in Verbindung mit der Figurenbeschreibung noch etwas näher vorgestellt werden.
    • Die Erstellung der Druckform auf der Grundlage einer gelaserten Druckschicht aus einem Vulkanisat ist mit weniger Verfahrensschritten verbunden als beim Arbeiten mit Photopolymeren.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt eines dreischichtigen Flächengebildes mit einer Druckschicht aus einem Vulkanisat;
    Fig. 2
    einen Querschnitt eines fünfschichtigen Flächengebildes mit einer Druckschicht aus einem Vulkanisat;
    Fig. 3
    eine Draufsicht einer Druckschicht aus einem Vulkanisat mit Lasergravur.
  • Fig. 1 zeigt ein dreischichtiges Flächengebilde 1 in Form eines Drucktuches oder einer Druckplatte mit einer Druckschicht 2 aus einem Vulkanisat, beispielsweise auf der Basis von EPDM, wobei die Druckschicht direkt auf einer kompressiblen Schicht 3 aufliegt, beispielsweise in Form von Mikrokugeln aus Kunststoff in einer Gummimischung. Diese kompressible Schicht hat dann wiederum direkten Kontakt zu einer Festigkeitsträgerschicht 4, beispielsweise aus einem Gewebe.
  • Fig. 2 zeigt ein fünfschichtiges Flächengebilde 5 mit folgender Schichtenabfolge:
    • Druckschicht 6 aus einem Vulkanisat;
    • erste kompressible Schicht 7, beispielsweise in Form von Mikrokugeln aus Kunststoff in einer Gummimischung;
    • erste Festigkeitsträgerschicht 8, beispielsweise aus einem Gewebe;
    • zweite kompressible Schicht 9, beispielsweise wiederum in Form von Mikrokugeln aus Kunststoff in einer Gummimischung;
    • zweite Festigkeitsträgerschicht 10, beispielsweise wiederum aus einem Gewebe.
  • Bei einem Flächengebilde gemäß Fig. 2 ist es auch möglich, mit unterschiedlichen Festigkeitsträgerschichten zu arbeiten, indem beispielsweise die erste Festigkeitsträgerschicht aus einem Gewebe und die zweite Festigkeitsträgerschicht aus einer Folie, beispielsweise aus einer Polymerfolie (z.B. Polyamidfolie) oder einer Metallfolie, oder einem Folienverbund, beispielsweise in Form eines Polyamid-Polester-Folienverbundes, bestehen.
  • Die mehrschichtigen Flächengebilde in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 können als Rollenwaren geliefert werden. Der Kunde führt dann entsprechend der Vorgabe die Lasergravur durch.
  • Fig. 3 zeigt nun eine Druckschicht 11 mit einer Lasergravur 12, und zwar hier in Form der Jahreszahl 2005. Dadurch dass die Druckschicht ein Vulkanisat ist, kann bei der Erstellung der Druckform eine Gravur mit Rasterpunkten unter dem Aspekt verschiedener Tiefen und Formen erzeugt werden.
    • Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
    • 1
    Mehrschichtiges Flachengebilde (Drucktuch, Druckplatte)
    2
    Druckschicht
    3
    kompressible Schicht
    4
    Festigkeitsträgerschicht
    5
    Mehrschichtiges Flächengebilde (Drucktuch, Druckplatte)
    6
    Druckschicht
    7
    erste kompressible Schicht
    8
    erste Festigkeitsträgerschicht
    9
    zweite kompressible Schicht
    10
    zweite Festigkeitsträgerschicht
    11
    Druckschicht
    12
    Lasergravur

Claims (10)

  1. Mehrschichtiges Flächengebilde (1, 5) in Form eines Drucktuches oder einer Druckplatte für den Flexo- und Hochdruck mit:
    - einer Druckschicht (2, 6, 11) aus einem polymeren Werkstoff, die mit einer Lasergravur (12) versehen ist;
    - wenigstens einer kompressiblen Schicht (3, 7, 9) sowie
    - wenigstens einer Festigkeitsträgerschicht (4, 8, 10);
    wobei die einzelnen Schichten untereinander einen Haftverbund bilden und der polymere Werkstoff der Druckschicht (2, 6, 11) ein Vulkanisat ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckschicht (2, 6, 11) direkt auf einer kompressiblen Schicht (3, 7) aufliegt und diese kompressible Schicht (3, 7) direkt auf einer Festigkeitsträgerschicht (4, 8) aufliegt,
  2. Mehrschichtiges Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisat eine vulkanisierte thermoplastfreie Kautschukmischung ist, enthaltend wenigstens eine Kautschukkomponente sowie Mischungsingredienzien.
  3. Mehrschichtiges Flächengebilde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukkomponente Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Nitrilkautschuk (NBR), (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk (FKM), Chloropren-Kautschuk (CR), Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isopren-Kautschuk (IR), Butylkautschuk (IIR), Brombutylkautschuk (BIIR), Chlorbutylkautschuk (CIIR), Butadien-Kautschuk (BR), Chloriertes Polyethylen (CM), Chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), Polyepichlorhydrin (ECO), Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA), AcrylatKautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Siliconkautschuk (VMQ), Fluorierter Methylsiliconkautschuk (MFQ), Perfluorinierter Propylen-Kautschuk (FFPM), Perfluorcarbon-Kautschuk (FFKM) oder Polyurethan (PU) ist, wobei die vorgenannten Kautschuktypen verschnittfrei oder in einem Verschnitt, insbesondere in Verbindung mit einem der vorgenannten Kautschuktypen, zum Einsatz gelangen.
  4. Mehrschichtiges Flächengebilde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukkomponente EPM, EPDM, SBR, BR, CR, NR oder NBR ist
  5. Mehrschichtiges Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisat ein thermoplastisches Vulkanisat ist, enthaltend wenigstens eine Thermoplastkomponente, wenigstens eine Kautschukkomponente, die zumindest teilvernetzt ist, sowie Mischungsingredienzien.
  6. Mehrschichtiges Flächengebilde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermplastkomponente Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol, Polyamid (PA) oder Polyester (PES) ist.
  7. Mehrschichtiges Flächengebilde nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukkomponente EPM, EPDM, SBR, BR, CR, NR oder NBR ist.
  8. Mehrschichtiges Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde (1) dreischichtig ist, und zwar in folgender Schichtenabfolge:
    - Druckschicht (2);
    - kompressible Schicht (3);
    - Festigkeitsträgerschicht (4).
  9. Mehrschichtiges Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde (5) wenigstens vierschichtig ist.
  10. Mehrschichtiges Flächengebilde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde (5) fünfschichtig ist, und zwar in folgender Schichtenabfolge:
    - Druckschicht (6);
    - erste kompressible Schicht (7);
    - erste Festigkeitsträgerschicht (8);
    - zweite kompressible Schicht (9);
    - zweite Festigkeitsträgerschicht (10).
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