WO2019145504A1 - Verfahren zur vorbehandlung von materialien für den flexodruck mittels mobiler niedertemperaturplasmaanwendung - Google Patents

Verfahren zur vorbehandlung von materialien für den flexodruck mittels mobiler niedertemperaturplasmaanwendung Download PDF

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WO2019145504A1
WO2019145504A1 PCT/EP2019/051901 EP2019051901W WO2019145504A1 WO 2019145504 A1 WO2019145504 A1 WO 2019145504A1 EP 2019051901 W EP2019051901 W EP 2019051901W WO 2019145504 A1 WO2019145504 A1 WO 2019145504A1
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printing
temperature plasma
cylinder
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low
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PCT/EP2019/051901
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Timo Elzer
Peter Harendt
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Lohmann Gmbh & Co. Kg
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    • 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
    • B41N6/00—Mounting boards; Sleeves Make-ready devices, e.g. underlays, overlays; Attaching by chemical means, e.g. vulcanising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/02—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving pretreatment of the surfaces to be joined
    • 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
    • B41N6/00—Mounting boards; Sleeves Make-ready devices, e.g. underlays, overlays; Attaching by chemical means, e.g. vulcanising
    • B41N6/02—Chemical means for fastening printing formes on mounting boards

Definitions

  • the present invention relates to a process for the pretreatment of materials used in the
  • Flexographic printing can be used by means of mobile low-temperature plasma application. This method is used for the pretreatment of flexographic printing plates and / or printing cylinders for both the partial and areal increase in their adhesive force in adhesive processes while at the same time still given repositionability and the improvement of their
  • Flexographic printing is a web-fed rotary printing process.
  • the printing motif having flexographic printing plates also referred to as printing plates
  • these are photopolymer plates made of UV-sensitive plastic or laser-engraved printing plates made of rubber - attached by double-sided pressure-sensitive adhesive tape on printing cylinders.
  • the printing surfaces which are higher in these printing plates, as the non-printing surfaces are inked before printing with ink.
  • the adhesive bonds between the adhesive tape and the printing plate, on the one hand, and between the adhesive tape and the printing cylinder, on the other, must be precisely matched to the materials to be bonded and the printing technology requirements.
  • the final attachment must be designed so that even after a large number of revolutions of the printing cylinder and thus a large number of carried out pressure movements and a force acting as a result of the rotational force force the connection between the cliché and impression cylinder is error-free and no lifting of the edges of the printing plate takes place.
  • the adhesive tape should also be as simple as possible - ie without great force and destruction - as well as residue-free release of cylinder and cliché, so as to allow the reusability of these materials.
  • These sometimes contradictory requirements require the use of the most precisely matched materials and processes at different points in the entire flexographic printing process.
  • Adhesive bond but then also at elevated temperatures and at higher
  • Printing speeds is so strong that no lifting of the edges takes place during the printing process and still the tape can be easily removed after completion of the printing process residue-free of cylinder and pressure plate.
  • Different tools are used at different points in the printing process to precisely match the requirements of each job. For example, e.g. depending on the desired printing process, the carrier materials of pressure-sensitive adhesive tapes, the types of adhesive, the layer thicknesses of the adhesive layers or the adhesive surfaces, where the adhesive can be present over the entire surface or in certain structures, which then in particular may be necessary
  • Another problem of flexographic printing is generally the use of solvents in the process.
  • printing clichés and printing cylinders are often cleaned of adhesive residues with the aid of solvents for the purpose of reuse after completion of a printing operation.
  • An exact dosage or an exact orders of solvents is hardly possible here, so that the Danger of unwanted contamination of the materials used in places where actually no solvents should go, is relatively large.
  • EP 2 956 517 A1 e.g. EP 0 890 753 A1 and EP 1 307 342 B1 describe possible advantages of somewhat structured adhesive surfaces for use with double-sided flexographic printing tapes, flexographic printing tape substrates e.g. are topic of
  • DE 103 47 025 A1 has already described a double-sided adhesive tape with a film carrier for fixing printing plates, in which the surface of the film on one or both sides at least partially by plasma treatment, preferably plasma coating is modified in such a way that the affinity for PSA is increased by increasing the surface energy.
  • liquid primers e.g. also a physical pretreatment of both to be bonded substrates and the adhesives used for many years common practice.
  • pretreatment methods include corona, flame or
  • Plasma applications that serve to clean the surfaces to be bonded, by activating the surface to increase the effective bond area or to produce generally more favorable conditions for their wettability. But these too
  • the joining partners are generally pretreated with such plasma hand-held devices, ie with the plasma emitted by the hand-held device it is possible to clean surfaces and increase their tension and thus to improve the adhesive properties of lacquer or adhesives on these surfaces.
  • the plasma discharges take place either via a type of arc or via a piezoelectric effect resulting from opposite polarization directions of the crystal.
  • An advantage of this latter method is that a cold, non-thermal plasma is formed at near room temperatures, thereby avoiding the possible in other types of plasma applications, due to an increased temperature due to the plasma treatment and negative for the intended application negative effects on the plasma-treated surface.
  • Targeted and selective means that the low-temperature plasma is not generated consistently on the materials to be bonded and / or the adhesive surface, but only to a limited extent and at certain alternating with non-plasma machined surfaces areas.
  • Low-temperature plasma pencil for example, a piezobrush low-temperature plasma gun
  • a piezobrush low-temperature plasma gun meets all the requirements for safe and reliable flexographic printing
  • the pretreatment with the low-temperature plasma pen is carried out substantially continuously in a width of about one centimeter across the width of the printing plate, in each case at the beginning and at the end of the printing plate to be fastened around the printing cylinder.
  • the surface of the printing cylinder is treated before the bonding after cleaning with isopropanol partially with the low-temperature plasma pen. In a further preferred embodiment, the surface of the printing cylinder before the
  • Bonding partially, but largely consistently in a width of about one centimeter across the width of the printing cylinder away at each at the beginning and the end, where the printing plate is attached to the printing cylinder around, treated with a low-temperature plasma pen.
  • the printing plates or printing cylinders pretreated according to the above embodiments have the advantage that after removal from the printing cylinder no adhesive tape residues on the printing plates or the printing cylinder are present after the end of the printing process.
  • pretreatment with a low-temperature plasma pen in comparison to a surface which is only cleaned with isopropanol or with an additional corona-pretreated surface does not result in any disadvantages with regard to the requirements of one
  • Polyacrylate base with a foam carrier material for use in flexographic printing i. to
  • peel force is generally understood the force necessary to strip an adhesive tape from a defined test surface.
  • Adhesive tape is peeled off at a defined angle of 90 ° C. ⁇ 180 ° C. and the force is measured in N / cm.
  • Patent Application DE 10 2017 000 494 A1 The aim of the device described therein is to provide the peel resistance of double-sided pressure-sensitive adhesives used in flexographic printing
  • Open and covered sides of the tape mean the following: Double-sided tapes are usually covered by a single release liner. Such a release liner is non-sticky on both sides, e.g. as a result of a
  • Figure 1 is a diagram showing the bond strength as a function of the pretreatment method
  • FIG. 2 is a diagram showing the T-Peel values in dependence of
  • FIG. 4a shows the test setup relevant for flexographic printing for the simulation of a
  • FIG. 4b shows the test setup relevant for flexographic printing for the simulation of a
  • FIG. 5 shows the test results of the application-technical examination in FIG.
  • the bond strength values between the covered side of the adhesive tape and a replacement material for photopolymer plates, a 125 ⁇ m thick PET Mylar film (PET-0083) as a substitute for the actual cliché base material were measured 10 minutes after application (see FIG , minimum, maximum and average). The aim of this measurement was to determine general, independent of the actual application in flexographic printing differences in the bond strength of the two pressure-sensitive adhesive tapes, to later on this basis
  • the T-peel test is used to characterize the peel behavior of peel systems and is performed on the basis of ASTM D 1876 and DIN 55529.
  • the term "T” aims at the presence of two peel arms, which are each bent by 90 ° during the peel test, resulting in a "T-shape".
  • the T-peel test is performed on a universal testing machine.
  • the tendency was similar here to the results according to the "cylinder peeling method" shown in FIG. 1: the measurements in the samples pretreated with a primer pin produced significantly higher bond strengths than the three other pretreatments.
  • FIG. 3 then shows the contact angle as a function of the surface pretreatment.
  • the wettability of surfaces is a feature that provides information on whether it is a low-energy and therefore poorly bondable surface or a high-energy and therefore better bondable.
  • the wettability is assessed by means of a water drop applied to the surface. If, after application, an actual water droplet forms, the surface is low-energy
  • Water drops are a high-energy surface.
  • test inks are usually used and the contact angle is measured (measurement methods according to DIN 53364 and ASTM D 2578-84).
  • the measured contact angle should be as small as possible.
  • the contact angle of the liquid drop depends on the surface energy of the liquid as well as the surface to be bonded.
  • the four different pretreatment methods referenced in the present application (in addition, a contact angle measurement without any preparation of the film surface was also compared) have different effects on the surface energy of the surface to be bonded; the best values with regard to a possible bond also showed here primer-pretreated surface.
  • FIGS. 4a and 4b show the test setup relevant for flexographic printing for the simulation of a printing process, once from the side of the printing cylinder (FIG. 4a) and FIG once from the side of the printing plate ( Figure 4b).
  • Fig. 5 finally contains the
  • Hard rubber pressure roller used with a Shore hardness A of 20, the two at each
  • Hardness measurements of materials are carried out in accordance with DIN ISO 7619-1. It measures the indentation / penetration depth of a steel pin into the material in question - in Shore A, the steel pin has the geometry of a truncated cone and in Shore D that of a needle point.
  • the Shore A hardness of 66 of the printing plate plays a role in the present case because it simulates difficult printing conditions as a relatively hard material in conjunction with the relatively small circumference of the sleeve of 380 mm and the relatively large thickness of the printing plate of 2.54 mm: the elasticity properties
  • the pressure plate in conjunction with the circumference of the sleeve in principle require an increased tendency of edge lifting of the pressure plate from the sleeve.
  • Adhesive tapes from the printing plate Adhesive tapes from the printing plate.
  • Kantenabhub was only 1 mm (upper edge) and 2 mm (lower edge), while it was at the plasma-pen treated surface at 3 and 2 mm and in the corona-pretreated as well as the completely untreated

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung einer Druckplatte auf einem Druckzylinder mittels eines doppelseitig haftklebend ausgerüsteten Klebebands, wobei die auf dem Druckzylinder zu befestigende Oberfläche der Druckplatte nach einer Reinigung mit Isopropanol vor der Verklebung partiell mit einem Niedertemperaturplasmastift vorbehandelt wird.

Description

Verfahren zur Vorbehandlung von Materialien für den Flexodruck mittels mobiler
Niedertemperaturplasmaanwendung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Materialien, die im
Flexodruck mittels mobiler Niedertemperaturplasmaanwendung verwendet werden. Dieses Verfahren dient der Vorbehandlung von Flexodruckplatten und/oder Druckzylindern zur sowohl partiellen und flächigen Erhöhung von deren Haftkraft bei Klebeprozessen bei gleichzeitig aber auch noch gegebener Repositionierbarkeit als auch der Verbesserung von deren
Wiederablösbarkeit nach Beendigung des Druckvorgangs.
Stand der Technik
Im Flexodruck werden Druckplatten in der Regel mittels eines doppelseitig haftklebend
ausgerüsteten Klebebands auf Druckzylindern befestigt. Beim Flexodruck handelt es sich um ein Rollenrotationsdruckverfahren. Dabei werden das Druckmotiv aufweisende Flexodruckplatten (auch als Druckklischees bezeichnet) - meist sind dies Fotopolymerplatten aus UV-empfindlichem Kunststoff oder lasergravierte Druckformen aus Gummi - mittels doppelseitig haftklebend ausgerüstetem Klebeband auf Druckzylindern befestigt. Die druckenden Flächen die bei diesen Druckplatten höher liegen, als die nicht druckenden Flächen, werden vor dem Druck mit Druckfarbe eingefärbt.
Für eine optisch einwandfreie Druckausführung ist dabei ein sehr fein aufeinander abgestimmtes Zusammenspiel der verschiedenen am Flexodruck beteiligten Komponenten notwendig. So müssen die klebenden Verbindungen zwischen Klebeband und Druckplatte einerseits sowie zwischen Klebeband und Druckzylinder andererseits genau auf die zu verklebenden Materialien sowie die drucktechnischen Anforderungen abgestimmt sein. Bei der Befestigung sollte eine gewisse Repositionierbarkeit zwecks exakter Ausrichtung der Druckklischees vor deren endgültigen Befestigung möglich sein. Die endgültige Befestigung muss so gestaltet sein, dass auch nach einer großen Zahl von Umdrehungen des Druckzylinders und damit auch einer großen Zahl von durchgeführten Druckbewegungen sowie einer infolge der Rotationsbewegung dauerhaft einwirkenden Kraft die Verbindung zwischen Klischee und Druckzylinder fehlerfrei ist und kein Abheben der Kanten der Druckplatte erfolgt. Nach Beendigung des Druckvorgangs sollte sich das Klebeband zudem wieder möglichst einfach - d.h. ohne große Krafteinwirkung und Zerstörung - sowie rückstandsfrei von Zylinder und Klischee lösen lassen, um so die Wiederverwendbarkeit dieser Materialien zu ermöglichen. Diese sich z.T. widersprechenden Anforderungen bedingen den Einsatz möglichst exakt aufeinander abgestimmter Materialien und Verfahren an unterschiedlichen Stellen des gesamten Flexodruckvorgangs.
Der am häufigsten zu beobachtende Mangel im Flexodruckprozess besteht darin, dass sich die Kanten der Druckplatte vom Zylinder lösen und somit kein fehlerfreies, optisch einwandfreies
Druckbild entsteht. Aus diesem Grunde ist es notwendig, die Haftkraft der doppelseitig haftklebend ausgerüsteten Klebebänder für die Verbindung von Zylinder und Klischee so einzustellen, dass nach Aufbringen des Klischees auf den Druckzylinder einerseits zum Zwecke des exakten Ausrichtens noch ein gewisses Repositionieren möglich ist, andererseits die endgültige
Klebeverbindung aber dann auch bei erhöhten Temperaturen und bei höheren
Druckgeschwindigkeiten so fest ist, dass kein Abheben der Kanten während des Druckvorgangs erfolgt und sich dennoch das Klebeband nach Beendigung des Druckvorgangs wieder leicht rückstandsfrei von Zylinder und Druckplatte entfernen lässt. Dabei werden an unterschiedlichen Stellen im Druckvorgang genau auf die Anforderungen an der jeweiligen Stelle abgestimmte unterschiedliche Hilfsmittel eingesetzt. So variieren z.B. je nach gewünschtem Druckvorgang die Trägermaterialien der Haftklebebänder, die Klebstoffarten, die Schichtdicken der Klebstofflagen oder auch die Klebstoffoberflächen, bei denen der Klebstoff vollflächig oder auch in gewissen Strukturen vorliegen kann, was dann insbesondere das unter Umständen notwendige
Repositionieren der Druckplatte vor deren endgültiger Befestigung auf dem Druckzylinder erleichtern soll. Das exakt aufeinander abgestimmte Zusammenspiel dieser einzelnen
Komponenten soll in Anbetracht der zu verklebenden Oberflächen die während des Druckvorgangs notwendige zuverlässige und dauerhafte Verklebung bewirken.
Eine weitere Problematik des Flexodrucks liegt allgemein in der Verwendung von Lösemitteln im Prozess. So werden häufig Druckklischees und Druckzylinder zwecks Wiederverwendung nach Beendigung eines Druckvorgangs mit Hilfe von Lösemitteln von Klebstoffresten gereinigt. Eine exakte Dosierung bzw. ein exaktes Aufträgen von Lösemitteln ist hier kaum möglich, so dass die Gefahr einer unerwünschten Kontaminierung der eingesetzten Materialien an Stellen, an die eigentlich keine Lösemittel gelangen sollte, relativ groß ist.
Ebenso werden die für eine Wiederverwendung vorgesehenen Druckklischees nach beendeter Anwendung mit Lösemitteln von den Druckfarben gereinigt. In beiden Fällen des Lösemitteleinsatzes verbleiben auf den Rändern der Druckklischees und/oder der Druckzylinder häufig Lösemittelreste. Diese führen dann bei Wiederverwendung der Klischees dazu, dass die Haftung zwischen Klebeband und Klischee und/oder zwischen Klebeband und Zylinder negativ beeinträchtigt wird und infolgedessen die Gefahr eines unerwünschten
Kantenabhebens des Klischees und damit eines fehlerhaften Druckbildes besteht. Schutzrechte, die ein optimiertes Zusammenspiel der verschiedenen am Flexodruckprozess beteiligten Komponenten beschreiben, gibt es in größerer Anzahl. EP 2 867 321 B1 oder
EP 2 956 517 A1 stellen z.B. auf die Zusammensetzung der Haftklebemasse für den Flexodruck ab, EP 2 890 753 A1 und EP 1 307 342 B1 beschreiben mögliche Vorteile von in gewisser Weise strukturierten Klebstoffoberflächen für die Verwendung bei doppelseitigen Klebebändern für den Flexodruck, Trägermaterialien von Klebebändern für den Flexodruck z.B. sind Thema der
EP 1 222 069 B1 oder der US 6,475,324 B1. DE 103 47 025 A1 hat bereits ein beidseitig klebend ausgerüstetes Klebeband mit einem Folienträger zur Fixierung von Druckplatten beschrieben, bei dem die Oberfläche der Folie ein- oder beidseitig zumindest partiell durch Plasmabehandlung, bevorzugt Plasmabeschichtung, in der Art modifiziert ist, dass die Affinität zur Haftklebemasse durch eine Erhöhung der Oberflächenenergie gesteigert wird.
Eine weitere Möglichkeit über das geschilderte genau aufeinander abgestimmte Zusammenspiel der unterschiedlichen am Flexodruckprozess beteiligten Komponenten hinaus diese
unterschiedlichen Anforderungen im Druckprozess positiv zu beeinflussen und hier insbesondere der Gefahr des Kantenabhebens während des Drückens und damit einer negativen
Beeinträchtigung des Druckbildes entgegen zu wirken, liegt nun darin, mit an sich bekannten und geeigneten Methoden z.B. die Haftkraft der eingesetzten Klebebänder zu erhöhen. Gängige Praxis ist es, hier Flüssigprimer einzusetzen. Primer sind Haftvermittler, die bei schlecht verklebbaren Werkstoffen oder Oberflächen eine Haftbrücke zwischen Werkstoff und Klebstoff hersteilen oder die Haftung verbessern, wenn besondere Anforderungen vorliegen wie bei der Notwendigkeit einer sicheren Verklebung bei den Klebevorgang erschwerenden Bedingungen, beispielsweise bei Verklebungen in feuchter Umgebung oder bei hohen Temperaturen. Eine solche erschwerende Bedingung liegt auch vor, wenn die um den Druckzylinder herum kreisbogenförmig anzubringende Druckplatte am Zylinder klebend für die Dauer des Druckvorgangs zu befestigen ist, da durch die Biegung starke Rückstellkräfte auf die Druckplatte einwirken, die durch den Klebevorgang überwunden werden müssen. Primer werden üblicherweise als Lösung in dünnen Schichten aufgetragen und benötigen eine gewisse Trocknungszeit Somit bedeutet die Verwendung von Primern einerseits einen zusätzlichen Arbeitsgang, zudem ist der Auftrag dieser in flüssiger Form vorliegenden Haftvermittler nur schwer exakt dosierbar.
Neben der Verwendung von Flüssigprimern ist z.B. auch eine physikalische Vorbehandlung sowohl von zu verklebenden Untergründen als auch der eingesetzten Klebstoffe schon seit vielen Jahren gängige Praxis. Solche Vorbehandlungsmethoden sind u.a Corona-, Flamm- oder
Plasmaanwendungen, die dazu dienen, die zu verklebenden Untergründe zu reinigen, durch Aktivierung der Oberfläche die effektive Verklebungsfläche zu vergrößern bzw. allgemein vorteilhaftere Bedingungen für deren Benetzbarkeit herzustellen. Aber auch diese
Vorbehandlungsmethoden bewirken nicht ä priori und generell vorteilhaftere
Verklebungsbedingungen, sondern sind nur selektiv einsetzbar im Hinblick auf die jeweils gegebenen individuellen Verklebungsparameter. Zudem sind solche Vorbehandlungsmethoden zum einen oft nicht exakt dosierbar und bergen damit sogar die Gefahr der unerwünschten Beschädigung und damit auch negativen Beeinflussung der zu verklebenden Materialien und zum anderen ist ihr Einsatz stationär gebunden und damit unflexibel und nur mit erhöhtem Aufwand realisierbar.
Wünschenswert wäre es daher, entweder ein System zu haben, das es erlaubt, auf den Einsatz von Hilfsmitteln im Hinblick auf die sichere Verklebung, Repositionierbarkeit und Wiederablösbarkeit von Druckplatten auf Druckzylindern beim Flexodruck verzichten zu können oder aber zumindest nur ein Hilfsmittel zu haben, dass allen geschilderten Anforderungen Rechnung trägt. Relativ neu auf dem Markt sind mobile Plasmahandgeräte, deren Wirkungsweise darauf beruht, die Oberflächen der am Klebevorgang beteiligten Komponenten mittels eines bei Atmosphärendruck erzielten Niedertemperaturplasmas zu aktivieren, bevor dann die Verklebung erfolgt, beschrieben z.B. in WO 2014/115050 A1. Solch ein Gerät besteht zumindest aus einem Gehäuse und einer Spannungsquelle. Mit solchen Plasmahandgeräten werden in der Regel die Fügepartner vorbehandelt, d.h. mit dem von dem Handgerät abgegebenen Plasma ist es möglich, Oberflächen zu reinigen und deren Spannung zu erhöhen und damit die Hafteigenschaften von Lack oder Klebstoffen auf diesen Oberflächen zu verbessern. Die Plasmaentladungen erfolgen dabei entweder über eine Art Lichtbogen oder über einen piezoelektrischen Effekt, der aus entgegengesetzten Polarisationsrichtungen des Kristalls resultiert. Vorteilhaft bei diesem letztgenannten Verfahren ist, dass ein kaltes, nicht-thermisches Plasma entsteht mit nahezu Raumtemperaturen, wodurch die bei andersartigen Plasmaanwendungen möglichen, auf eine erhöhte Temperatur infolge der Plasmabehandlung zurückzuführenden und für den beabsichtigten Anwendungszweck negativen Auswirkungen auf die plasmabehandelte Oberfläche vermieden werden.
DE 10 2016 203 413 A1 behandelt bereits einen gezielten und selektiven Einsatz eines
Niedertemperaturplasmas für Verklebungsvorgänge. Hier wird die Erhöhung der Abzugskraft eines Fügeteils von einer Klebstoffoberfläche durch eine selektive, d.h. partielle Plasmavorbehandlung beansprucht, wobei sich die Klebmassenschicht von der Fügeteiloberfläche in
plasmavorbehandelten Bereichen kohäsiv und in nicht vorbehandelten Bereichen adhäsiv trennt.
Gezielt und selektiv bedeutet dabei, dass das Niedertemperaturplasma nicht durchgängig auf den zu verklebenden Materialen und/oder der Klebstoffoberfläche erzeugt wird, sondern nur in begrenztem Ausmaß und an bestimmten, mit nicht Plasma bearbeiteten Flächen abwechselnden Stellen.
Im Gegensatz dazu wird beim Flexodruck im Sinne der geforderten Repositionierbarkeit und Wiederverwendbarkeit eine komplett adhäsive Trennung der Klebstoffoberfläche vom Fügeteil (d.h. dem Druckzylinder bzw. der Druckplatte) gewünscht bei allerdings gleichzeitig erforderlicher hoher Klebkraft für das fehlerfreie Ausführen einer großen Zahl von Umdrehungen des Druckzylinders und damit auch einer großen Zahl von durchgeführten Druckbewegungen ohne ein Abheben der Kanten der Druckplatte während dieses Prozesses.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Befestigung einer Druckplatte auf einem Druckzylinder mittels eines doppelseitig haftklebend ausgerüsteten Klebebands bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Entsprechend wird ein Verfahren zur Befestigung einer Druckplatte auf einem Druckzylinder mittels eines doppelseitig haftklebend ausgerüsteten Klebebands angegeben. Erfindungsgemäß wird die auf dem Druckzylinder zu befestigende Oberfläche der Druckplatte nach einer Reinigung mit Isopropanol vor der Verklebung partiell mit einem Niedertemperaturplasmastift behandelt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei gezieltem und selektivem Einsatz eines
Niedertemperaturplasmastifts (z.B. einer Piezobrush-Niedertemperatur-Plasmakanone) allen genannten Anforderungen an sichere und verlässliche Verklebungen im Flexodruck, an
Repositionierbarkeit und an Wiederablösbarkeit Rechnung getragen werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Vorbehandlung mit dem Niedertemperaturplasmastift weitgehend durchgängig in einer Breite von ca. einem Zentimeter über die Breite der Druckplatte hinweg jeweils am Beginn und am Ende der um den Druckzylinder herum zu befestigenden Druckplatte vorgenommen.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Oberfläche des Druckzylinders vor der Verklebung nach einer Reinigung mit Isopropanol partiell mit dem Niedertemperaturplasmastift behandelt. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche des Druckzylinders vor der
Verklebung partiell, aber weitgehend durchgängig in einer Breite von ca. einem Zentimeter über die Breite des Druckzylinders hinweg jeweils an der Anfangs- und der Endstelle, an der die Druckplatte um den Druckzylinder herum befestigt wird, mit einem Niedertemperaturplasmastift behandelt.
Die gemäß den vorstehenden Ausführungsformen vorbehandelten Druckplatten bzw. Druckzylinder haben den Vorteil, dass nach Entfernung vom Druckzylinder nach Ende des Druckvorgangs keine Klebebandrückstände auf der Druckplatten bzw. dem Druckzylinder vorliegen.
Darüber hinaus ergeben sich aus einer Vorbehandlung mit einem Niedertemperaturplasmastift im Vergleich zu einer lediglich mit Isopropanol gereinigten oder einer zusätzlich Corona- vorbehandelten Oberfläche keinerlei Nachteile im Hinblick auf die Erfordernisse eines
einwandfreien Flexodrucks. Hingegen ergeben sich mindestens 2,5-fach niedrigere Werte bei dem Kriterium eines möglichen Kantenabhebens.
Ferner hat sich gezeigt, dass durch die Vorbehandlung mittels eines Niedertemperaturplasmastifts im Hinblick auf das Kriterium des möglichen Kantenabhebens mit einem Abhub von 2 bzw. 3 mm der oberen bzw. unteren Kante zu rechnen ist. Diese Werte ähneln annähernd den Werten, die mit einer zusätzlich zur Isopropanolreinigung noch mit einem Primer vorbehandelten Oberfläche erzielbar sind (Werten von 1 bzw. 2 mm). Die mittels Niedertemperaturplasmastift vorbehandelte Oberfläche wurde auf einer Skala von 1 =leicht über 2=erschwert bis zu 3=stark erschwert mit 1 eingestuft, wohingegen die mit einem Primer vorbehandelten Oberfläche mit 3 klassifiziert wurde. Im Gegensatz zur der mit dem Primer vorbehandelten Oberfläche, war die mittels dem
Niedertemperaturplasmastift vorbehandelte Oberfläche wiederverwendbar.
Untersucht wurden in diesem Zusammenhang die Klebebänder„DuploFLEX 5.3“ und„DuploFLEX 5.3+“ der Firma Lohmann GmbH & Co. KG. Es handelt sich dabei um Klebebänder auf
Polyacrylatbasis mit einem Schaumträgermaterial für den Einsatz im Flexodruck, d.h. zur
Verklebung von Duckplatten mit Druckzylindern bzw. Sleeves. Da es sich bei den Klebstoffen der beiden Bänder um unterschiedliche Haftklebstoffsysteme handelt, zeichnen sich die beiden Bänder durch unterschiedliche Schälkraftwerte aus. Unter Schälkraft wird allgemein die Kraft verstanden, die notwendig ist, um ein Klebeband von einer definierten Testoberfläche abzuziehen. Das
Klebeband wird unter einem definierten Winkel 90° C < 180° C abgeschält und die Kraft in N/cm gemessen.
Näher beschrieben wird die hier verwendete Methode zur Messung der Schälkraft als
„Zylinderschälmethode“ speziell und anwendungsnah für den Flexodruck in der deutschen
Patentannmeldung DE 10 2017 000 494 A1. Ziel der dort beschriebenen Vorrichtung ist es, den Schälwiderstand von im Flexodruck eingesetzten doppelseitig haftklebend ausgerüsteten
Klebebändern sowohl auf der offenen als auch auf der abgedeckten Klebebandseite
anwendungsnah zu bestimmen und damit vergleich- und reproduzierbar zu machen, um so zu einer leichteren und sichereren Festlegung der Klebebandeignung für den jeweiligen Druckvorgang zu kommen. Offene und abgedeckte Seite des Klebebandes bedeuten dabei Folgendes: Doppelseitige Klebebänder werden in der Regel durch einen einzigen Release Liner abgedeckt. Ein solcher Release Liner ist auf beiden Seiten haftabweisend ausgerüstet, z.B. infolge einer
Silikonbeschichtung. Beim Applikationsvorgang wird infolge des Abwickelns die erste haftklebend ausgerüstete Seite des Klebebandes - die dann offene Seite - freigelegt und auf einem ersten Substrat aufgebracht, bevor dann der Liner auch von der noch abgedeckten Seite entfernt wird. Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende
Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 ein Diagramm welches die Klebkraft in Abhängigkeit der Vorbehandlungsmethode darstellt;
Figur 2 ein Diagramm welches die T-Peel-Werte in Abhängigkeit der
Vorbehandlungsmethode darstellt;
Figur 3 ein Diagramm welches den Randwinkel in Abhängigkeit der
Oberflächenvorbehandlung darstellt; Figur 4a den für den Flexodruck relevanten Versuchsaufbau für die Simulation eines
Druckvorgangs, von der Seite des Druckzylinders aus;
Figur 4b den für den Flexodruck relevanten Versuchsaufbau für die Simulation eines
Druckvorgangs, von der Seite der Druckplatte aus; und
Figur 5 die Untersuchungsergebnisse der anwendungstechnischen Untersuchung im
Hinblick auf das Abzugsverhalten des Klebebands von der Druckplatte nach der Beendigung des Druckvorgangs.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele
Im vorliegenden Falle wurden die Klebkraftwerte zwischen der abgedeckten Seite des Klebebands und einem Ersatzmaterial für Fotopolymerplatten, einer 125 pm dicken PET Mylar-Folie (PET-0083) als Ersatzstoff für das eigentliche Klischeeträgergrundmaterial, 10 Minuten nach dem Aufbringen gemessen (vgl. Fig. 1 , jeweils Minimum, Maximum und Mittelwert). Ziel dieser Messung war es, generelle, vom eigentlichen Anwendungszweck im Flexodruck unabhängige Unterschiede in der Klebkraft der beiden Haftklebebänder festzustellen, um auf dieser Grundlage auch spätere
Unterschiede in und nach der tatsächlichen Flexodruckanwendung objektiver analysieren zu können. Die Messungen wurden insgesamt 50mal wiederholt, um eine größere Verlässlichkeit der Messergebnisse zu erhalten. Die Mylar-Folie wurde zu diesem Zweck speziell vorbehandelt: einmal nur gereinigt mit Isopropanol (IPOH), einmal mit Isopropanol und einem Primerstift („Lohmann Primer Pen“), einmal mit Isopropanol und dem Niedertemperaturplasmagerät PZ2 der Firma „Relyon Plasma GmbH“ und schließlich mit Isopropanol und einer herkömmlichen Rollcorona. Im Ergebnis zeigte sich, dass die Behandlung mit dem Primerstift zu signifikant höheren
Klebkraftwerten gegenüber den übrigen drei Vorbehandlungsmethoden führte.
Vergleichsweise und dargestellt in Fig. 2 wurden die Schälkraftwerte gemäß dem allgemein anerkannten T-Peel-Test gemessen, wiederum 10 Minuten nach dem Aufbringen und in der
Darstellung von Minimum, Maximum und Mittelwert. Der T-Peeltest wird zur Charakterisierung des Peelverhaltens von Peelsystemen herangezogen und in Anlehnung an ASTM D 1876 und DIN 55529 durchgeführt. Die Bezeichnung„T“ zielt dabei auf das Vorhandensein zweier Peelarme ab, die jeweils um 90° während des Peeltests gebogen werden, wodurch sich eine„T-Form“ ergibt. Der T-Peeltest wird an einer Universalprüfmaschine durchgeführt. Dabei beträgt die Einspannlänge l0 = 50 mm und die Peelgeschwindigkeit vT = 100 mm/min. In der Tendenz zeigten sich hier ähnliche Verhältnisse wie bei den in Fig. 1 dargestellten Ergebnissen gemäß„Zylinderschälmethode“: die Messungen bei den mit einem Primerstift vorbehandelten Mustern ergaben deutlich höhere Klebkräfte gegenüber den drei anderen Vorbehandlungen. Fig. 3 stellt dann den Randwinkel in Abhängigkeit von der Oberflächenvorbehandlung dar.
Grundsätzlich stellt die Benetzbarkeit von Oberflächen ein Merkmal dar, das Auskunft darüber gibt, ob es sich um einen niederenergetische und daher schlechter verklebbare Oberfläche handelt oder um eine hochenergetische und daher besser verklebbare. Die Benetzbarkeit wird beurteilt mit Hilfe eines auf die Oberfläche aufgebrachten Wassertropfens. Bildet sich nach dem Aufbringen ein tatsächlicher Wassertropfen heraus, so ist die Oberfläche niederenergetisch, verläuft der
Wassertropfen hingegen, so handelt es sich um eine hochenergetische Oberfläche. Zur genaueren Betrachtung der Benetzbarkeit verwendet man üblicherweise Testtinten und misst den Randwinkel des Tropfens (Messmethoden nach DIN 53364 und ASTM D 2578-84). Zum besseren Verkleben einer Oberfläche sollte der gemessene Randwinkel möglichst klein sein. Der Randwinkel des Flüssigkeitstropfens hängt dabei ab von der Oberflächenenergie der Flüssigkeit sowie der der zu verklebenden Oberfläche. Die in der vorliegenden Anmeldung referenzierten vier verschiedenen Vorbehandlungsmethoden (daneben wurde auch noch eine Randwinkelmessung ohne irgendeine Vorbereitung der Folienoberfläche zum Vergleich aufgeführt) haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Oberflächenenergie der zu verklebenden Oberfläche, die besten Werte im Hinblick auf eine mögliche Verklebung zeigte auch hier die mit dem Primerstift vorbehandelte Oberfläche.
Die zusammengehörigen Fig. 4a und 4b zeigen den für den Flexodruck relevanten Versuchsaufbau für die Simulation eines Druckvorgangs, einmal von der Seite des Druckzylinders aus (Fig. 4a) und einmal von der Seite der Druckplatte aus (Fig. 4b). Fig. 5 schießlich enthält die
Untersuchungsergebnisse der anwendungstechnischen Untersuchung im Hinblick auf das
Abzugsverhalten des Klebebands von der Druckplatte nach der Beendigung des Druckvorgangs. Untersucht wurden vier unterschiedliche Varianten bei identischen Temperatur- und
Feuchtigkeitswerten. Eingesetzt wurde jeweils die Klischeehülse/der Sleeve„Rubin“ der Firma „Polywest Sleeve Systems“ mit einem Umfang von 380 mm und eine Druckplatte„ACE“ der Firma „Flint Group Flexographic Products“ in einer Dicke von 2,54 mm und einer Shorehärte A von 66. Beim Aufbringen der Klebebänder auf die Klischeehülse wurde ebenso wie beim Aufbringen der Druckplatte auf das auf der Hülse befindliche Klebeband ein handelsüblicher
Hartgummiandruckroller mit einer Shorehärte A von 20 verwendet, der bei jeweils zwei
Umdrehungen mit einem Druck von 4 bar eingesetzt wurde.
Härtemessungen von Materialien werden nach DIN ISO 7619-1 durchgeführt. Gemessen wird dabei die Eindruck-/Eindringtiefe eines Stahlstiftes in das fragliche Material - bei Shore A hat der Stahlstift die Geometrie eines Kegelstumpfes und bei Shore D die einer Nadelspitze. Die Shorehärte A von 66 der Druckplatte spielt im vorliegenden Falle deshalb eine Rolle, weil sie als relativ hartes Material im Zusammenspielmit dem relativ geringen Umfang des Sleeves von 380 mm und der relativ großen Dicke der Druckplatte von 2,54 mm schwierige Druckbedingungen simuliert: Die Elastizitätseigenschaften der Druckplatte in Verbindung mit dem Umfang des Sleeves bedingen im Grundsatz eine erhöhte Neigung eines Kantenabhebens der Druckplatte vom Sleeve. Für die Versuche eingesetzt wurden einmal eine nur mit IPOH behandelte Druckplatte, sowie dann drei Druckplatten, die jeweils mit IPOH gereinigt und auf ihren auf dem Sleeve zu befestigenden Anfängen und Enden in einer Breite von jeweils ca. einem Zentimeter weitgehend durchgängig zusätzlich vorbehandelt wurden und zwar einmal mit einem Primerstift, einmal mit einer Rollcorona und einmal mit einem Niedertemperaturplasmastift. Nach den simulierten Druckvorgängen unter realitätsnahen Bedingungen (d.h. über 5 Stunden und bei einer Geschwindigkeit von 300 m pro Minute) wurden insbesondere folgende Parameter untersucht und festgehalten (in Klammern angegeben ist die jeweilige Spalte, der die Werte entnommen werden können):
- Die subjektiv auf einer Skala von 1 (sehr gering) bis 5 (nicht mehr demontierbar) nach dem Druck aufzuwendende Kraft („Kraft“), um das Klebeband von der Druckplatte zu entfernen. - Die sich subjektiv auf einer Skala von 1 (sehr weiches Abzugsverhalten) bis 5 (sehr hartes Abzugsverhalten) nach dem Druck darstellende Haptik („Haptik“) bei der Entfernung des
Klebebands von der Druckplatte.
In beiden Versuchen war jeweils nur die abgedeckte Seite („g.s.“ =„geschlossene Seite“) relevant, da die offene Seite („o.s.“ =„offene Seite“) mit dem Sleeve verklebt und hier nicht Gegenstand der Untersuchung war.
- Die Unterschiede im Abheben der Plattenkanten („Kantenabhub Druckform“) einmal je nach Vorbehandlungsart und auch jeweils noch unterschieden nach dem Anfang des Bandes („Obere“) und seinem Ende („Untere“). Angegeben wird das Abheben der Plattenkanten jeweils in mm. - Die eventuellen Klebstoffrückstände auf der Druckplatte, die in der Realität ein Gemisch waren aus Klebstoff, Schaumträgermaterial des Klebebands sowie Primerresten (vgl.„Kommentar“).
Der geschilderte Druckvorgang wurde mit den vier verschiedenen Oberflächentypen (einmal nur mit IPOH gereinigt, einmal IPOH + teilweise geprimert, einmal IPOH + teilweise mit Rollcorona behandelt oder IPOH + teilweise mit einem Niedertemperaturplasmastift behandelt) fünfmal wiederholt, die Ergebnisse waren bei allen Versuchen im Grunde genommen identisch und entsprachen den hier beispielhaft aufgeführten Ergebnissen.
Aus allen diesen Versuchen konnten dann folgende Schlussfolgerungen im Hinblick auf die eingangs genannten Anforderungen der sicheren und verlässlichen Verklebungen im Flexodruck, an Repositionier- bzw. Wiederverwendbarkeit und an Wiederablösbarkeit gezogen werden: 1 ) Die Klebkraft der Klebstoffoberfläche war bei dem zu beklebenden und mit einem Primer vorbehandelten Material deutlich höher im Vergleich mit den drei anderen Oberflächentypen.
Erkennbar wurde dies zum einen daran, dass der Kantenabhub lediglich 1 mm (obere Kante) und 2 mm (untere Kante) betrug, während er bei der mit dem Plasma-Pen behandelten Oberfläche bei 3 bzw. 2 mm lag und bei der Corona-vorbehandelten sowie der gänzlich unvorbehandelten
Oberfläche um mindestens das 2,5fache höher war, als bei der geprimerten Oberfläche. Zum anderen war bei dieser letztgenannten Oberfläche die Kraft, die zum Entfernen des Bandes von der Druckplatte nach dem Druckvorgang aufzubringen war, die größte - es war schätzungsweise ein doppelt so hoher Kraftaufwand notwendig, wie bei den drei anderen Oberflächentypen - und auch die Repositionierbarkeit war infolge der höheren Klebkraft deutlich eingeschränkt: Auf einer Skala von 1=leicht über 2=erschwert bis zu 3=stark erschwert wurde sie als„stark erschwert“ eingestuft. 2) Diese höhere Klebkraft zeigte bei der Delaminierung nach dem Druckvorgang insofern deutliche Nachteile gegenüber den drei Vergleichsanwendungen, als es Rückstände von Klebstoff, Schaum und Primer am Rand der Druckplatte gab und zwar genau in dem Bereich, auf den der Primer vor der Verklebung aufgetragen worden war. Damit war die Wiederverwendbarkeit der Materialien nicht mehr gegeben (beim Klebeband) bzw. erst nach aufwändiger Reinigung möglich (bei der
Druckplatte).
3) Die Vorbereitungszeit bis zur Verklebung der Druckplatte auf dem Druckzylinder war bei der Primerung der Materialoberfläche deutlich länger, als bei den drei Alternativen bedingt
insbesondere durch die notwendige Trocknungszeit des Primers und den Aufwand bei der Reinigung der ungewollt durch den Primer kontaminierten Flächen - sie betrug etwa das 8fache im Vergleich zu den drei Alternativen.
4) Während sich die meisten Werte der Mehrzahl der relevanten Kriterien (Vorbereitungszeit, Repositionierungsmöglichkeit, Rückstände, aufzubringende Abzugskraft nach dem Druckvorgang sowie Haptik) bei der nur mit IPOH gereinigten Oberfläche bzw. der zusätzlich Corona- oder Plasmastift-vorbehandelten Oberfläche auf einem ähnlichen und vergleichbaren Niveau bewegten, zeigten die Werte hinsichtlich des möglichen Kantenabhebens der Druckplatte vom
Druckzylinder während oder nach Beendigung des Druckvorgangs deutliche Unterschiede: hier hatte die Vorbehandlung mittels Plasmastift deutliche Vorteile gegenüber den beiden übrigen Verfahren: Der Kantenabhub der oberen Kante war mindestens viermal geringer und der
Kantenabhub der unteren Kante um mindestens das 2,5-fache.
Mehrfache Wiederholungen der Versuche zeigten schließlich, dass erst nach der vierten
Wiederholung des Druckvorgangs (also nach dem fünften simulierten Druckvorgang) unter Einsatz der Niedertemperaturplasmastift-Vorbehandlung von den dargestellten Ergebnissen in negativer Weise abweichende Ergebnisse zu verzeichnen waren, insbesondere waren dann Rückstände des Klebebandes vorhanden.
Das generelle Fazit der durchgeführten Versuche lautet demnach, dass im Hinblick auf die genannten relevanten Beurteilungskriterien die Verwendung des Niedertemperaturplasmastifts zur Vorbehandlung der Druckplatte nach deren Reinigung mit Isopropanol die effizienteste Methode für die Durchführung eines einwandfreien Flexodrucks war. Dies umso mehr, als die problemlose mehrfache Wiederverwendbarkeit der am Druck beteiligten Komponenten und damit auch die
Einsparung von Reinigungsmitteln/Lösemitteln zu Reinigung sowohl eine erhebliche Reduzierung von Umweltbelastungen infolge eines verminderten Anfalls an Abfallprodukten bewirkt, als auch eine erhebliche Kostenersparnis darstellt.
Grundsätzlich und analog den dargestellten Tests in gleicher Weise anwendbar ist der Einsatz des Plasmastifts im Zusammenhang mit den Erfordernissen des Flexodrucks auch zur Vorbehandlung eines Druckzylinders, wie sich aus analogen, in der vorliegenden Anmeldung nicht dargestellten Versuchen und Ergebnissen schließen lässt.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Befestigung einer Druckplatte auf einem Druckzylinder mittels eines
doppelseitig haftklebend ausgerüsteten Klebebands,
dadurch gekennzeichnet, dass
die auf dem Druckzylinder zu befestigende Oberfläche der Druckplatte nach einer
Reinigung mit Isopropanol vor der Verklebung partiell mit einem
Niedertemperaturplasmastift vorbehandelt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung mit dem Niedertemperaturplasmastift weitgehend durchgängig in einer Breite von ca. einem Zentimeter über die Breite der Druckplatte hinweg jeweils am Beginn und am Ende der um den Druckzylinder herum zu befestigenden Druckplatte vorgenommen wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Druckzylinders vor der Verklebung nach einer Reinigung mit Isopropanol partiell mit dem Niedertemperaturplasmastift behandelt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des
Druckzylinders vor der Verklebung partiell, aber weitgehend durchgängig in einer Breite von ca. einem Zentimeter über die Breite des Druckzylinders hinweg jeweils an der Anfangsund der Endstelle, an der die Druckplatte um den Druckzylinder herum befestigt wird, mit einem Niedertemperaturplasmastift behandelt wird.
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