DE60308842T2

DE60308842T2 - Prozesslose digitalabgebildete druckplatte mit mikrosphären

Info

Publication number: DE60308842T2
Application number: DE60308842T
Authority: DE
Inventors: Sam Rustom Marietta KANGA; Daniel Acworth ROSEN
Original assignee: MacDermid Graphic Arts LLC
Current assignee: MacDermid Graphics Solutions LLC
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2023-02-08
Also published as: DE60308842D1; US6806018B2; EP1488285A1; HK1068963A1; ES2272950T3; AU2003209027A1; EP1488285A4; WO2003083578A1; EP1488285B1; US20030180636A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft photoempfindliche elastomere Zusammensetzungen, die verwendet werden, um digital bebilderte Relief-Druckplatten ohne das Erfordernis für einen Zwischenverfahrensschritt herzustellen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Flexodruck ist ein Druckverfahren, das üblicherweise für Auflagen mit hohem Volumen verwendet wird. Der Flexodruck wird zum Drucken auf eine Vielfalt von Substraten, wie Papier, Kartonmaterial, Wellpappe, Film, Folien und Laminaten, verwendet. Zeitungen und Lebensmitteltüten sind herausragende Beispiele. Grobe Oberflächen und Stretchfolien können wirtschaftlich nur mittels Flexodruck bedruckt werden. Flexodruckplatten sind Reliefplatten, bei denen Bildelemente über offene Flächen erhaben vorliegen. Derartige Platten bieten dem Drucker eine Anzahl von Vorteilen, die hauptsächlich auf deren Haltbarkeit und der Leichtigkeit beruhen, mit der sie hergestellt werden können.
Eine typische Flexodruckplatte, wie sie von ihrem Hersteller geliefert wird, ist ein mehrschichtiger Gegenstand, der in Reihenfolge hergestellt ist aus einer Träger- oder Stützschicht; einer oder mehreren unbelichteten photohärtbaren Schichten; einer Schutzschicht oder einem Gleitfilm und einer Deckfolie. Die Stützschicht verleiht der Platte eine Stütze. Sie ist typisch eine Kunststofffolie mit einer Dicke von etwa 130 μm (5 Mil), die transparent oder opak sein kann. Polyesterfolien, wie Polyethylenterephthalat-Folie, sind Beispiele für Materialien, die geeignet als Stützschicht verwendet werden können. Wenn nur eine einzige photohärtbare Schicht vorliegt, kann sie irgendwo von 0,7–7,0 mm (25–275 Mil) dick sein und kann aus irgendeinem einer großen Vielfalt von bekannten Photopolymeren, Initiatoren, reaktiven Verdünnungsmitteln usw. formuliert sein. In einigen Platten liegt eine zweite photohärtbare Schicht (als "Überzugs"- oder "Druck"-Schicht bezeichnet) auf dieser ersten Grundschicht aus photohärtbarem Material vor. Diese zweite Schicht weist gewöhnlich eine ähnliche Zusammensetzung wie die erste Schicht auf, ist aber im Allgemeinen dünner, wobei sie in der Größenordnung von weniger als 0,25 mm (10 Mil) dick ist. Der Gleitfilm ist eine dünne (2,5–25 μm (0,1–1,0 Mil) Folie, die für UV-Licht transparent ist, die das Photopolymer vor Staub schützt und die dessen Handhabungsleichtigkeit erhöht. Die Deckfolie ist eine schwere Schutzschicht, typisch Polyester, Kunststoff oder Papier. Typische Verfahren des Standes der Technik zur Herstellung von Flexodruckplatten können zum Beispiel in den U.S. Patenten Nr. 4,045,231, 5,223,375 und 5,925,500 gefunden werden.
Es ist in der Flexodruck-Druckvorstufen-Druckindustrie sehr wünschenswert, das Erfordernis für eine chemische Verarbeitung von Platten bei der Entwicklung von Relief-Bildern auszuschalten, um von der Platte zum Druck zu gelangen. Ein früher Versuch, Lösungsmittel und die inhärent längere Trocknung, die für die Lösungsmittelentwicklung erforderlich ist, zu verringern, war die wässrig entwickelbare Flexodruckplatte, wie sie in den U.S. Patenten Nr. 4,177,074, 4,517,279, 5,364,741 und 6,017,679 gelehrt wird. Jedoch ist die Verwendung von Wasser, um das Relief zu entwickeln, immer noch ein "Verarbeitungs"-Schritt. Zusätzlich weisen die mit Wasser entwickelbaren Druckplatten inhärente Nachteile auf, wie eine beschränkte Leistung und die Erzeugung von Abwasser.
Thermo-Massentransport-Platten, wie DuPont Cyrel^®FAST^TM, gewinnen an Beliebtheit, da sie chemikalienfrei sind. Im Fall der FAST^TM-Vorgehensweise wird der thermische Prozess der Entfernung der nicht-gehärteten Nicht-Bildflächen des Photopolymers nach Vernetzung der Bildbereiche der Platte durchgeführt. Diese Vorgehensweise ist im U.S. Patent Nr. 6,171,758 und in den Patenten Nr. WO 0118604 und WO 0188615 demonstriert. Da das Photopolymer "dicht" ist, erfordert es eine beträchtliche Zeit, um die Entfernung der nicht-gehärteten Nicht-Bildbereiche zu erzielen. Die Kunden müssen auch in eine spezielle patentgeschützte Bearbeitungsvorrichtung investieren.
Laser-Gravursysteme von Fulflex und BASF (als LEP bezeichnet) sind ebenfalls verarbeitungsfrei. Ein Beispiel für diese Technologie wird im Patent Nr. EP 0 982 124 A2 gefunden. In der Vorgehensweise von BASF und ZED/Fulflex wird das Photopolymer/der Kautschuk vor dem Gravurschritt gehärtet oder vernetzt. Wiederum dauert wegen der hohen Dichte dieser Materialien der thermische Gravurschritt lange und ist umständlich. Zusätzlich ist eine hohe Auflösung schwierig zu erzielen. So besteht der Nachteil von gravierten Platten des Standes der Technik in einer Kombination von beschränkter Auflösung und beschränktem Durchsatz.
Das direkte Gravieren einer Reliefplatte mit einem Laser ist ein sehr wünschenswertes Konzept. Jedoch fehlt CO₂-Gravurlasern eine Strahlauflösung und sie verursachen aufgrund von Wärmedissipation Anomalien. Die Auflösung derartiger Systeme ist in der Praxis auf gut unter 52 Linien/cm (133 Linie/Inch) (LPI) beschränkt. Infrarot (IR)-Laser, wie Nd-YAG-Laser, weisen eine extrem hohe Auflösung auf und werden präzise gesteuert. Jedoch fehlt diesen Lasern die erforderliche Leistung und Reaktivität, um herkömmliche Photopolymere zu gravieren, und sie können aufgrund von Massentransport-Beschränkungen in dichten "gehärteten" Polymer- oder Kautschuksystemen zu langsam sein.
Eine Lösung für das Problem könnte in der Verwendung eines UV-härtbaren thermoplastischen Elastomers liegen, das Mikrobläschen enthält. Die Zusammensetzung ist im Wesentlichen ein photohärtbarer elastomerer ungehärteter Schaum, der mit einem Farbstoff beladen ist, welcher sowohl IR-absorbierend als auch UV-durchlässig ist. Wenn der IR-Laser auf den Farbstoff trifft, überführt er IR-Energie in Wärme, was einen "Laser-Kollaps" der Mikrobläschen oder Mikrokügelchen verursacht. Da das photohärtbare elastomere Material aus Schaumzellen besteht, die eine Größe von lediglich Mikrometern aufweisen, kann das Tiefenablationsverfahren viel schneller stattfinden, unter Verwendung von viel niedriger Energie, als sie bei wahren Massentransport-Systemen, wie Maskenablation oder Polymer-Gravur, erforderlich ist. Zusätzlich wirken die niedrigere Dichte und die entsprechenden niedrigeren Wärmeenergien, die an diesem Verfahren beteiligt sind, so, dass sie die Leitung der Wärmeenergie zu benachbarten Zellen verhindern, was so einen thermischen Schaden begrenzt und das Potenzial für eine höhere Auflösung als bei der herkömmlichen Laser-Gravur aufweist. Nachdem alle Nicht-Druck(Relief)-Flächen kollabiert worden sind, kann ein zusätzlicher Verfahrensschritt durchgeführt werden, um die obere Schicht mittels Laser zur Bildung einer dichteren Druckfläche zu kollabieren. Diese dichtere Druckfläche kann auch durch eine "Stoß"-UV-Belichtung zusammen mit der regulären Belichtung geschaffen werden. Eine "Stoß"- oder "Blitz"-Belichtung bezieht sich auf eine schnelle Belichtung von im Allgemeinen weniger als etwa 1 Sekunde. Das Photopolymer wird dann UV-flutbelichtet, um das gebildete Bild für verbesserte physikalische Eigenschaften zu vernetzen. Zum Schluss kann das Verfahren einen Schritt zur Entfernung von Klebrigkeit enthalten.
Der Vorteil dieser "Niedrigdichte"-Vorgehensweise besteht darin, dass diese in irgendeiner der herkömmlichen Plattensetzmaschinen in der Industrie mit lediglich einer Änderung der Software eingesetzt werden kann; es ist keine größere Investition in Hardware erforderlich. Der Nachteil einer UV-Bildgebung durch einen "Schaum" wird vermieden, da die Bildgebung durch die Wechselwirkung des IR-Lasers mit dem Mikrokügelchen vorgenommen wird. Die UV-Härtung wird einfach verwendet, um das Bild an seine Stelle zu setzen. Weiter vermeidet man unter Verwendung dieses Verfahrens einen Auswasch-Verfahrensschritt und hat demgemäß den Arbeitsfluss-Vorteil, viel schneller von der Platte zum Drucken zu gelangen als bei herkömmlichen Flexodruckplatten, während gleichzeitig die Erzeugung von festem Abfall verringert wird.
Das U.S. Patent Nr. 6,159,659 und das U.S. Patent Nr. 6,090,529, beide an Gelbart, offenbaren Verfahren zur direkten Schaffung eines erhabenen Bildes auf einer Flexo-Druckoberfläche. Diese Patente offenbaren eine Laser-Ablation einer Zwischenschicht, die ein Elastomer und eine hohe Konzentration an Kunststoff- oder Glas-Mikrokügelchen aufweist, um ausgesparte Flächen auf der Oberfläche zu bilden. Zusätzlich offenbaren diese Patente die Steuerung der Intensität des Laserstrahls und der Verweilzeit des Laserstrahls an jedem Fleck auf solche Weise, dass die Laserleistung, die auf jedem Teil der Oberfläche angewandt wird, ausreichend ist, um ein lokalisiertes Schmelzen der Zwischenschicht zu bewirken. Die Verweilzeit ist ausreichend lange, um einen viskosen Fluss des geschmolzenen Materials zu erzeugen, während die Laser-Intensität nicht ausreicht, um eine vollständige Ablation der Zwischenschicht zu bewirken. In einem Beispiel ist die Druckplatte aus einem schwarzem Polyurethan-Schaumstoff mit geschlossenen Zellen hergestellt, wobei der Schaumstoff eine Dichte von etwa 10% jener von festem Polyurethan aufweist. Das U.S. Patent 6,159,659 offenbart weiter, dass, wenn die Platte mit einem Laser bei der Betriebswellenlänge "geschnitten" oder ablatiert wird, wegen der Unempfindlichkeit der Stützschicht bei der Betriebswellenlänge die Schneidwirkung selbstbegrenzend ist, was einen Schaden für die Stützschicht vermeidet.
Die vorliegende Erfindung umfasst eine kollabierbare photoempfindliche Elastomer-Zusammensetzung, umfassend ein UV-härtbares Elastomer, einen Infrarot-Farbstoff und Mikrokügelchen. Im Gegensatz dazu offenbaren die Patente 6,090,529 und 6,159,659 kein photoempfindliches Elastomer und offenbaren keine Vernetzung der Zusammensetzung des gebildeten Bildes, um die physikalischen Eigenschaften der Druckplatte zu verbessern. Zusätzlich offenbaren die Patente 6,090,529 und 6,159,659 nicht, wie sich die Schaumstoff-Zwischenschicht als Druckplatte verhält. Die Patente offenbaren, dass das Pigment/der Farbstoff auf Kohlenstoff basiert, was zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung nicht geeignet ist, da dies die photohärtbaren Aspekte der Erfindung stört.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein UV-härtbares Ausgangsmaterial, das nach der Laser-Bildgebung für eine hinzugefügte physikalische Festigkeit gehärtet wird, welche für die Drucklebensdauer erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung befürwortet auch die Verwendung von Mikrokügelchen, welche eine ausgezeichnete Bildtreue und -übereinstimmung ergeben. Wie nachstehend in mehr Einzelheiten erklärt, ist die Wahl der Mikrokügelchen und des Laser-Farbstoffs der Schlüssel für den Erfolg dieser Erfindung.
Das neue Konzept der vorliegenden Erfindung beantwortet den Bedarf des Marktes an der Beseitigung des Erfordernisses für eine chemische Verarbeitung von Druckplatten, indem es eine Photopolymer-Platte mit sehr niedriger Dichte verwendet, welche mit Infrarot(IR)-empfindlichen Mikrobläschen imprägniert ist, die kollabieren, wenn sie mit einem IR-Laser bestrahlt werden. Anschließend kann das Photopolymer UV-gehärtet werden, um das Material für verbesserte physikalische Eigenschaften zu vernetzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Druckplatte, die eine kollabierbare UV-härtbare Elastomer-Zusammensetzung umfasst, welche ein UV-härtbares Elastomer, einen Infrarot-Farbstoff und Mikrokügelchen umfasst, und ein Verfahren zur Herstellung einer Druckplatte bereitzustellen, welches nicht die Verwendung von irgendwelchen Zwischenverfahrensschritten erfordert.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer mittels Laser mit Bildern versehbare Druckplatte unter Verwendung eines kollabierbaren UV-vernetzbaren Materials bereitzustellen, das Mikrokügelchen umfasst, um die Enddichte der Plattenformulierung zu verringern.
Die Ziele der Erfindung können durch Bereitstellung einer digital mit Bildern versehenen Relief-Druckplatte und ein Verfahren zur Herstellung der digital bebilderten Relief-Druckplatte erzielt werden, welches die Schritte umfasst:

a) Extrudieren einer kollabierbaren UV-härtbaren Schicht, welche (i) ein UV-härtbares Elastomer, (ii) einen Infrarot-Farbstoff und (iii) Mikrokügelchen umfasst, zwischen einer Deckfolie und einer Stützfolie, um eine Druckplatte zu bilden;
b) Belichten der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht durch die Stützschicht, um eine Bodenschicht zu errichten;
c) Entfernen der Deckschicht von der Druckplatte;
d) Verwenden eines Lasers, um Teile der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht zu kollabieren und zu schmelzen, um ein Reliefbild auf der Druckplatte zu bilden; und
e) UV-Härten der UV-härtbaren Schicht durch Vorderseitenbelichtung, um das gebildete Reliefbild zu vernetzen und zu härten.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehend beschriebenen Offenbarung ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt eine Druckplatte dar, die gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst eine mittels Laser bebilderte Druckplatte und ein Verfahren zur Herstellung der mit Laser bebilderten Druckplatte ohne das Erfordernis für eine chemische Verarbeitung der Platte. Die Platte kann weiter eine dünne Schicht aus einem nicht-kollabierbaren UV-härtbaren Elastomer zwischen der kollabierbaren Schicht und der Deckfolie der Platte umfassen, welche als Druckoberfläche der Endplatte wirkt.
DRUCKPLATTENKONSTRUKTION
Es wird eine kollabierbare UV-härtbare Elastomer-Zusammensetzung durch Zusammenmischen eines UV-härtbaren Elastomers, eines Infrarot-Farbstoffs und von Mikrokügelchen gebildet. Als nächstes wird das kollabierbare UV-härtbare Elastomer zwischen einer Deckfolie und einer Stützfolie extrudiert, um eine Druckplatte zu bilden. Die Deckfolie kann ein Trennmittel enthalten, um die leichte Entfernung der Deckfolie zum Anbringen auf der Plattensetzmaschine zu erleichtern.
Die kollabierbare UV-härtbare Elastomer-Zusammensetzung wird von hinten durch die Stützfolie belichtet, um eine Bodenschicht herzustellen. Dies ist eine Drucktuch-Belichtung mit aktinischer Strahlung durch den Träger und wird verwendet, um eine flache Schicht aus polymerisiertem Material oder einen Boden auf der Trägerseite der photopolymerisierbaren Schicht zu schaffen. Der Boden sorgt für eine verbesserte Haftung zwischen der photopolymerisierbaren Schicht und dem Träger und legt die Tiefe des Plattenreliefs fest.
Die Deckfolie wird dann von der Druckplatte entfernt, und die Druckplatte wird auf der Plattensetzmaschine befestigt. Eine digitale Datei wird von einem Computer auf die Druckplatte übertragen. Ein Infrarot-Laser, der bei einer Wellenlänge von 830 nm oder 1064 nm arbeitet, wird verwendet, um das UV-härtbare Elastomer zu kollabieren und zu schmelzen, um ein Reliefbild auf der Druckplatte zu bilden. Das UV-härtbare Elastomer wird dann flächenbelichtet, um das gebildete Bild zu vernetzen und zu härten. Die meisten Flexodruckplatten werden gleichförmig flächenbelichtet, um sicherzustellen, dass der Photopolymerisationsprozess vollständig ist und dass die Platte während des Druckens und der Lagerung stabil bleibt.
Schließlich kann die Platte einem fakultativen Schritt zur Entfernung von Klebrigkeit unterzogen werden. Das Entfernen von Klebrigkeit ist ein fakultativer Nachentwicklungsschritt, der verwendet werden kann, wenn die Oberfläche immer noch klebrig ist. Die Klebrigkeit kann durch alle in der Technik bekannten Verfahren beseitigt werden.
Nach der Flächenbelichtung und den fakultativen Schritten zur Entfernung von Klebrigkeit ist die Platte zum Drucken auf der Presse bereit. Die Platte wird so gehärtet und nachgehärtet, dass sie 1% Punkte bei 52 Linien/cm (133 Linien pro Inch) (LPI) enthält. LPI ist ein Maß der Rasterfrequenz im Flexodruck, wobei der Druck umso feiner ist, je höher die Frequenz ist. So verwendet ein rauher Druck, beispielsweise auf Wellpappe, typisch ein Linienraster von etwa 26 Linien/cm (65 LPI) und ein feineres Drucken, wie auf Schildern oder Etiketten und Verpackung, verwendet im Allgemeinen viel höhere Linienraster, wie 47 Linien/cm (120 LPI) und mehr.
Die verschiedenen Komponenten, welche die vorliegende Erfindung ausmachen, werden nachstehend in Einzelheiten erklärt. Die Formulierungen der Erfindung werden in einem Sigma-Mischer gemischt und in Plattenform auf einem Einzelschnecken-Extruder extrudiert. Alternativ können die Formulierungen in einem Doppelschnecken-Extruder extrudiert werden. Die Wahl der Mikrokügelchen regiert das Herstellungsverfahren, während die Wahl des IR-Farbstoffes die Betriebswellenlänge der Plattensetzmaschine regiert.
Der normale Plattenaufbau umfasst von oben nach unten eine Polyethylenterephthalat-Deckfolie mit einer Trennbeschichtung oder einer Gleitfolienbeschichtung, eine kollabierbare UV-härtbare Elastomerschicht und eine Polyethylenterephthalat-Stützschicht. Abhängig von der Anwendung können auch andere Plattenaufbauten verwendet werden.
Das Verfahren kann einen weiteren Schritt der Schaffung einer dichteren Druckschicht auf der Oberfläche der Flexodruckplatte einschließen. Diese dichtere Druckschicht kann zum Beispiel durch Hinzufügen einer dünnen Schicht aus einem nicht-kollabierbaren UV-härtbaren Elastomer oder einer "Kappe" zwischen der kollabierbaren Schicht und der Plattenoberfläche in den Plattenaufbau eingebaut werden. Diese dichtere nicht-kollabierbare Schicht kann eine ähnliche oder die gleiche Zusammensetzung wie die kollabierbare Schicht aufweisen, aber ohne Zusatz der Mikrokügelchen. Die nicht-kollabierbare Schicht kann auch typischen Kappenschichten ähnlich oder gleich sein, die normalerweise bei herkömmlichen verkappten Platten, wie Flexlight^®EPIC von MacDermid, verwendet werden. Beispiele für die Kappenschicht sind in der Technik wohlbekannt und können zum Beispiel in den U.S. Patenten Nr. 4,427,759, 4,460,675 und 5,976,765 gefunden werden.
Alternativ kann das Verfahren einen Schritt der Laser-Kollabierung einer oberen Schicht des gebildeten Bildes einschließen, um eine dichtere Druckfläche zu bilden. Dieser Schritt kann gleichzeitig mit der Bildung des Reliefbildes durch Stoßbelichtung stattfinden oder kann alternativ in einem getrennten Schritt unmittelbar nach Bildung des Reliefbildes stattfinden.
1 stellt mehrere Stufen bei der Herstellung der Druckplatte der vorliegenden Erfindung dar. Die erste Stufe (1) zeigt eine rohe Druckplatte, die eine kollabierbare UV-härtbare Elastomerschicht zeigt, welche ein UV-härtbares Elastomer, einen IR-Farbstoff und Mikrokügelchen enthält; die zweite Stufe (2) zeigt den IR-Laser, wie er die Mikrokügelchen kollabiert, die in dem kollabierbaren UV-härtbaren Elastomer enthalten sind, um das Reliefbild der Druckplatte zu schaffen; und die dritte Stufe (3) demonstriert die UV-Härtungs- und Nachhärtungsschritte, welche die Druckplatte für die Druckverwendung zäh machen.
UV-härtbares Elastomer
Das in der Erfindung verwendete UV-härtbare Elastomer umfasst:

(1) ein Bindemittel;
(2) einen Weichmacher;
(3) ein Photopaket, einschließlich UV-härtbarer Monomere und Photoinitiatoren; und
(4) andere Zusätze.

Jede der bekannten photohärtbaren Zusammensetzungen kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Das Bindemittel verleiht der Platte strukturelle Stabilität. Geeignete Bindemittel umfassen Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere, thermoplastische Elastomere, thermoplastische Polyurethane, Styrol-Isopren-Styrol-Copolymere und Polyurethane. Bevorzugte Bindemittel umfassen Triblock-Copolymere von Styrol-Butadien-Styrol und Styrol-Isopren-Styrol. Kraton^TM D1102, ein Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer, und Kraton^TM D1107, ein Styrol-Isopren-Styrol-Copolymer, hergestellt von Kraton Polymers, sind besonders bevorzugt.
Da der Schmelzfluss der Elastomer-Zusammensetzung von kritischer Bedeutung ist, ist es zwingend, dass das Bindemittel ziemlich hohe Schmelzfluss-Indizes (MFIs) zeigt. MFIs zwischen etwa 5 g/10 Minuten und etwa 20 g/10 Minuten (200°C, 5 kg) sind bevorzugt, und MFIs von 10–11 g/10 Minuten sind mehr bevorzugt. Die untere Grenze dient dazu, die Leichtigkeit des Laser-Kollapes zu erleichtern, während die obere Grenze des MFI der Festigkeit und dem Zusammenhalt der Endplatte dient.
Die Funktion des Weichmachers besteht darin, ein Medium zu schaffen, in dem das geschmolzene Polymer eine vernünftig niedrige Viskosität aufweist, so dass ein viskoser Fluss während des Kollaps-Prozesses stattfindet. Der Weichmacher sollte mit dem Bindemittel kompatibel sein, die Shore A- oder Durometer-Härte verringern und die Viskosität der Schmelze bei erhöhten Temperaturen verringern, und gleichzeitig sollte er in der Lage sein, mit dem Bindemittel so wechselzuwirken, dass es bei Umgebungstemperaturen nicht klebrig ist. Geeignete Weichmacher umfassen oligomere Polyisoprene und Polybutadiene. Ein Beispiel für einen in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Weichmacher ist Shellflex^TM 6371, ein naphthenisch/paraffinisches Öl, das speziell für Kautschuk und Kunststoffe ausgelegt ist und von Shell Oil hergestellt wird. Das Verhältnis von Weichmacher zu Bindemittel ist für den Erfolg der Erfindung von kritischer Bedeutung. Wenn zu viel Bindemittel in der Zusammensetzung verwendet wird, sind die Schmelzviskosität und die Shore A-Härte zu hoch und in der Erfindung nicht verwendbar. Zu viel Weichmacher erzeugt eine schwache Zusammensetzung.
Das Photopaket umfasst typische UV-härtbare Monomere und Photoinitiatoren. Difunktionelle und trifunktionelle Monomere ergeben gute Vernetzungsdichten.
Einige Beispiele für difunktionelle und trifunktionelle Monomere, die in der Erfindung verwendbar sind, umfassen Acrylate, wie Trimethylolpropantriacrylat, Hexandioldiacrylat (HDDA), 1,3-Butylenglycoldiacrylat, Diethylenglycoldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Polyethylenglycol-200-diacrylat, Tetraethylenglycoldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Pentaerythrittetraacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat, ethoxyliertes Bisphenol A-diacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Dimethylolpropantetraacrylat, Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)-isocyanurat, Dipentaerythrithydroxypentaacrylat, Pentaerythrittriacrylat, ethoxy liertes Trimethylolpropantriacrylat, Triethylenglycoldimethacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Tetraethylenglycoldimethacrylat, Polyethylenglycol-200-dimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylglycoldimethacrylat, Polyethylenglycol-600-dimethacrylat, 1,3-Butylenglycoldimethacrylat, ethoxyliertes Bisphenol A-dimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPTMA), Diethylenglycoldimethacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat, Diethylenglycoldimethacrylat, Pentaerythrittetramethacrylat, Glycerindimethacrylat, Trimethylolpropandimethacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat, Pentaerythritdimethacrylat, Pentaerythritdiacrylat, Urethanmethacrylat oder Acrylat-Oligomere und dergleichen, die der photopolymerisierbaren Zusammensetzung zugesetzt werden können, um das gehärtete Produkt zu modifizieren. Monoacrylate wie Cyclohexylacrylat, Isobornylacrylat, Laurylacrylat und Tetrahydrofurfurylacrylat und die entsprechenden Methacrylate sind ebenfalls als UV-härtbares Monomer in der Erfindung verwendbar.
Photoinitiatoren für die UV-härtbare Elastomer-Zusammensetzung umfassen Benzoinalkylether, wie Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether und Benzoinisobutylether. Eine weitere Klasse von Photoinitiatoren sind die Dialkoxyacetophenone, zum Beispiel 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, d.h. Irgacure^® 651 (erhältlich von Ciba-Geigy, Hawthorne, NY); und 2,2-Diethoxy-2-phenylacetophenon. Noch eine weitere Klasse von Photoinitiatoren sind die Aldehyd- und Ketoncarbonyl-Verbindungen mit mindestens einem aromatischen Kern, der direkt an die Carboxylgruppe geknüpft ist. Diese Photoinitiatoren umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Benzophenon, Acetophenon, o-Methoxybenzophenon, Acenaphthenchinon, Methylethylketon, Valerophenon, Hexanophenon, alpha-Phenylbutyrophenon, p-Morpholinopropiophenon, Dibenzosuberon, 4-Morpholinobenzophenon, 4-Morpholinodeoxybenzoin, p-Diacetylbenzol, 4-Aminobenzophenon, 4'-Methoxyacetophenon, Benzaldehyd, alpha-Tetralon, 9-Acetylphenanthren, 2-Acetylphenanthren, 10-Thioxanthenon, 3-Acylphenanthren, 3-Acetylindon, 9-Fluorenon, 1-Indanon, 1,3,5-Triacetylbenzol, Thioxanthen-9-on, Xanthen-9-on, 7-H-Benz[de]anthracen-7-on, 1-Naphthaldehyd, 4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenon, Fluoren-9-on, 1'-Acetonaphthon, 2'-Acetonaphthon, 2,3-Butandion, Acetonaphthen, Benz[a]anthracen- 7,12-dion usw. Phosphine wie Triphenylphosphin und Tri-o-tolylphosphin können hierin ebenfalls als Photoinitiatoren eingesetzt werden. Initiatoren auf Benzophenon-Basis sind bevorzugt. Ein Beispiel, das im Handel erhältlich ist, ist Irgacure^® 651.
Um die vorzeitige Vernetzung bei der Lagerung der das Vorpolymer enthaltenden Zusammensetzungen der Erfindung zu hemmen, können thermische Polymerisationsinhibitoren und Stabilisatoren zugesetzt werden. Derartige Stabilisatoren sind in der Technik wohlbekannt und umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Hydrochinonmonobenzylether, Methylhydrochinon, Amylchinon, Amyloxyhydrochinon, n-Butylphenol, Phenol, Hydrochinonmonopropylether, Phenothiazin und Nitrobenzol und deren Mischungen. Diese Stabilisatoren sind bei der Verhütung der Vernetzung der Vorpolymer-Zusammensetzung bei der Herstellung, Verarbeitung und Lagerung nützlich. Es wurde gefunden, dass Irganox^® 1010, erhältlich von Ciba Speciality Chemicals, in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung gut funktioniert.
Andere Zusätze, die dem Elastomer zugesetzt werden können, um die Eigenschaften der Zusammensetzung zu verbessern, umfassen Extrusionshilfsmittel und Antioxidantien. Geeignete Extrusionshilfsmittel umfassen Calciumstearat. Geeignete Antioxidantien umfassen alkylierte Phenole, alkylierte Bisphenole, polymerisiertes Trimethyldihydrochinon, und Dilaurylthiopropionat kann ebenfalls zugesetzt werden. Beta-Hydroxytoluol (BHT) ist besonders bevorzugt.
UV-Lichtabsorptionsmittel oder UV-Lichtstabilisatoren können dem Elastomer zugesetzt werden, um die Photempfindlichkeit und deshalb die Belichtungsbreite des Elastomermaterials einzustellen. Zahlreiche Materialien eröffnen sich dem Fachmann. Beispiele für Lichtstabilisator-Klassen, die in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen Hydroxybenzophenone, 2-Hydroxyphenylbenzotriazole, gehinderte Amine und organische Nickel-Verbindungen. Zusätzlich können auch Salicylate, Cinnamat-Derivate, Resorcinolmonobenzoate, Oxanilide und p-Hydroxybenzoate verwendet werden.
Es wurde gefunden, dass Tinuvin^® 1130, ein substituiertes Hydroxyphenylbenzotriazol, das von Ciba-Geigy Corp. erhältlich ist, besonders gut funktioniert.
Mikrokügelchen
Die Funktion der Mikrokügelchen in der UV-härtbaren Elastomer-Zusammensetzung besteht darin, die Enddichte der Plattenformulierung zu verringern. Die Mikrokügelchen erlauben eine Plattenherstellung unter Extruder-Bedingungen, während gleichzeitig ermöglicht wird, dass die UV-härtbare Elastomer-Zusammensetzung kollabiert und schmilzt, wenn sie auf Laser-Bildgebungstemperaturen erwärmt wird. Während des Kollabierungsschrittes wird Kohlenwasserstoffgas, das in der Schale der Mikrokügelchen eingefangen ist, freigesetzt.
Die Wahl der Mikrokügelchen ist für den Erfolg dieser Erfindung wichtig. Die Mikrokügelchen sollten während des Herstellungsverfahrens der Platte stabil sein, jedoch in der Lage sein, während des Laser-Abbildungsschrittes zu kollabieren. Die Mikrokügelchen sollten auch gegenüber Lösungsmitteln und Monomeren, auf die man normalerweise bei typischen Druckbedingungen trifft, stabil sein. Die Größe der Mikrokügelchen regiert die "Pixel"-Größe.
Bei dieser Anwendung gibt es mindestens zwei Arten von kommerziell erhältlichen Mikrokügelchen, die verwendet werden können, nicht-expandierte Mikrokügelchen und expandierte Mikrokügelchen. Während beide Arten in der Erfindung verwendet werden können, bietet die nicht-expandierte Version Vorteile und eine bessere Steuerung sowie eine verbesserte Verwendungsleichtigkeit. Der Gewichtsprozentsatz der Mikrokügelchen in der Zusammensetzung hängt vom gewünschten Endrelief ab und liegt typisch im Bereich von etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% der Photopolymer-Formulierung.
Unabhängig davon, ob das Mikrokügelchen expandiert oder nicht-expandiert ist, bestehen die Mikrokügelchen allgemein aus einer thermoplastischen Schale, die einen Kohlenwasserstoff einkapselt. Die Schale der Mikrokügelchen besteht typisch aus einem Copolymer von Acrylnitril und Vinylidenchlorid oder Methacrylnitril, und der Kohlenwasserstoff innerhalb der Schale ist typisch Isobutan oder Isopentan. Es gibt eine Anzahl von kommerziellen Quellen für thermoplastische Mikrokügelchen. EXPANCEL^® ist ein Handelsname für Mikrokügelchen, die von Noble Industries erhältlich sind. Polymere Dualite- und Micropearl-Mikrokügelchen sind von Pierce & Stevens Corporation erhältlich.
Mit Bezug auf nicht-expandierte Mikrokügelchen gilt, dass, wenn die thermoplastische Schale erwärmt wird, diese weich wird und gleichzeitig der Druck des Kohlenwasserstoffs zunimmt, was bewirkt, dass die Schale sich dehnt und expandiert. Wenn die Wärme entfernt wird, wird die Schale steif und die Mikrokügelchen verbleiben in ihrer neuen expandierten Form. Typisch werden die nicht-expandierten Mikrokügelchen zu der Photopolymer-Elastomer-Zusammensetzung gegeben und die Expansion während des Extrusionsschrittes in einem Doppelschnecken-Extruder erzielt. Die Temperatur, die während des Extrusionsschrittes erreicht wird, regiert die Größe der Mikrokügelchen. Man lässt Vorsicht walten, um Temperaturen über der maximalen Expansionstemperatur der Mikrokügelchen (T_max), über welcher die Mikrokügelchen anfangen sich zusammenzuziehen, zu vermeiden. Es werden so Mikrokügelchen gewählt, die eine T_max aufweisen, welche viel höher ist als die Herstellungstemperatur der elastomeren Zusammensetzung. Nicht-expandierte Mikrokügelchen zeigen typisch einen Teilchengrößenzuwachs von etwa 6–16 μm auf etwa 20–40 μm, mit einer entsprechenden Dichteänderung von 1,1 g/cm³ auf 0,04–0,06 g/cm³.
Tabelle 1 fasst typische Eigenschaften von verschiedenen nicht-expandierten Mikrokügelchen zusammen, die von Noble Industries erhältlich sind. In den gezeigten Mikrokügelchen-Formulierungen ändert sich die Dichte von 0,8–1,0 g/cm³ in der nicht-expandierten Form auf etwa 0,13–0,065 g/cm³ in der expandierten Form, abhängig von der erzielten End-Teilchengröße. Tabelle 1: Typische Eigenschaften von kommerziell erhältlichen nicht-expandierten Mikrokügelchen von Noble Industries
Tabelle 2 fasst typische Eigenschaften von verschiedenen nicht-expandierten Mikrokügelchen zusammen, die von Pierce & Stevens Corporation erhältlich sind. In den gezeigten Mikrokügelchen-Formulierungen ändert sich die Dichte von 0,8–1,0 g/cm³ in der nicht-expandierten Form auf etwa 0,02–0,03 g/cm³ in der expandierten Form, abhängig von der erzielten End-Teilchengröße. Tabelle 2: Typische Eigenschaften von kommerziell erhältlichen nicht-expandierten Mikrokügelchen von Pierce und Stevens
Expandierte Mikrokügelchen können ebenfalls im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar sein. In diesem Fall wird ein Sigma-Mischschritt, gefolgt von Einzelschnecken-Extrusion, verwendet. Tabelle 3 fasst typische Eigenschaften von verschiedenen expandierten Mikrokügelchen zusammen, die von Noble Industries erhältlich sind. Tabelle 3: Typische Eigenschaften von kommerziell erhältlichen expandierten Mikrokügelchen von Noble Industries
IR-Farbstoff
Die UV-härtbaren Elastomere und selbst die Mikrokügelchen sind typisch für IR-Strahlung nicht sehr empfindlich. Um die Empfindlichkeit der Photopolymer-Elastomer-Zusammensetzung gegen die IR-Strahlung der Laser in den Plattensetzmaschinen zu erhöhen, ist ein IR-Farbstoff erforderlich. So besteht die Hauptfunktion der IR-Farbstoffe darin, eine normalerweise IR-durchlässige Verbindung IR-absorbierend zu machen. Wenn der IR-Laser auf den Farbstoff trifft, wandelt dies Energie von IR-Photonen in Wärme um, was den "Laser-Kollaps" der Mikrobläschen oder Mikrokügelchen bewirkt. Während des Laser-kollabierungs-Verfahrensschritts wird sehr wenig, falls überhaupt, der Elastomermasse entfernt. Beim Kollabieren setzen die Mikrokügelchen die eingeschlossenen Kohlenwasserstoffgase frei, die abgezogen werden. Da das Material aus Schaumstoffzellen besteht, die Mikrometer-Größen aufweisen, kann das Ablationsverfahren bis zur Tiefe viel rascher unter Verwendung von viel weniger Energie stattfinden, als es bei wahren Massentransport-Systemen, wie Maskenablation oder Polymer-Gravur, erforderlich ist.
Wenn die IR-Farbstoffe auch UV-absorbierend wären, wäre es nicht möglich, die Platte durchzuhärten, und die Platte würde unbrauchbar gemacht. Deshalb ist eine der Schlüsselanforderungen an den Laser-Farbstoff, dass dieser im UV-Bereich zwischen 350–400 nm im Wesentlichen durchlässig ist, so dass er nicht während des anschließenden UV-Härtungsschrittes stört. Typisch sind die Laser-Farbstoffe im Wesentlichen monochromatisch und die Wahl der Plattensetzgerät-Laserwellenlänge, entweder 830 nm oder 1064 nm, wird demgemäß von der Wahl des Farbstoffs regiert. Das Maß der Farbstoffbeladungen hängt vom Extinktionskoeftizienten des Farbstoffs bei der Betriebswellenlänge ab, liegt aber im Allgemeinen im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% der Photopolymer-Formulierung.
Mehrere IR-absorbierende/UV-durchlässige Farbstoffe sind im Handel erhältlich. ADS830A und ADS1060A (erhältlich von American Dye Source, Inc.) sind Beispiele für Farbstoffe, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind. Andere Farbstoffe sind von Lambda Physik, Exciton, Inc., Acros Organics USA, Clarion Corp. und Zeneca, Inc. erhältlich.
Laser-Bildgebung
Einer der Hauptvorteile des Konzepts der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die meisten Kunden des traditionellen digitalen Flexodrucks die Erfindung mit lediglich einer Änderung der Software praktizieren können. Anders als bei anderen verarbeitungsfreien Druckplatten des Standes der Technik sind keine größeren Investitionen in Hardware erforderlich.
Es gibt zwei Arten von Plattensetzmaschinen, die allgemein verwendet werden und bei entweder 830 nm oder 1064 nm arbeiten. Wegen der monochromatischen Natur des IR-Farbstoffs benötigt jede der verschiedenen Plattensetzmaschinen einen verschiedenen Farbstoff und daher Platten mit verschiedenen Formulierungen.
Der Laser wird verwendet, um das UV-härtbare Elastomer an speziellen Punkten zu kollabieren, was so mittels Laser-kollabierter und nicht-kollabierter Flächen auf der Druckplatte ein Bild schafft. Die Laser-Kollaps-Vorgehensweise weist gänzlich verschiedene und niedrigere Leistungsdichte-Erfordernisse auf, als sie derzeit bei der Laserablation oder Laser-Gravur verwendet werden. In der Tat tendiert das Material über einer gewissen Leistungsdichte dazu, zu ablatieren oder sich zersetzten, und man muss Vorsicht walten lassen, unter dieser Schwellen-Leistungsdichte zu bleiben.
Eine Kombination von Laserleistung, Laser-Fleckengröße und Verweilzeit werden optimiert, um den bevorzugten Energie- und Leistungsdichtebereich zu erzeugen. Änderungen der kommerziellen Plattensetzmaschinen-Software können für diese Anwendung erforderlich sein.
Diese Erfindung wird weiter anhand der folgenden Beispiele beschrieben, die nur als erläuternd und nicht in irgendeiner Hinsicht als beschränkend angesehen werden sollten.
Beispiel 1: Herstellung einer verarbeitungsfreien Flexographiedruckplatte und Verwendung von nicht-expandierten Mikrokügelchen, die für 830 nm-Laser empfindlich sind
Es wird eine Druckplatte gemäß der in Tabelle 4 aufgeführten Zusammensetzung unter Verwendung von nicht-expandierten Mikrokügelchen (Expancel DU Mikrokügelchen) hergestellt. Die Bestandteile werden in einem Sigma-Mischer gemischt, und die Temperatur des Mischers wird langsam und allmählich erhöht, bis sie die "optimale" Expansionstemperatur für die nicht-expandierten Mikrokügelchen zur Erhöhung von deren Volumen erreicht. Die optimale Expansionstemperatur wird durch Routineexperimente bestimmt und hängt von der speziellen Art und Größe der nicht-expandierten Mikrokügelchen ab, die verwendet werden. Man lässt Sorgfalt walten, um die "maximale" Expansionstemperatur nicht zu überschreiten, um einen Mikrokügelchen-Kollaps zu vermeiden. Die Zusammensetzung wird zwischen zwei klaren Polyethylenterephthalat-Folien (PETs) bei einer Temperatur heißgepresst, welche unter der maximalen Expansionstemperatur der Kügelchen liegt. Eine der beiden PETs weist einen Gleitfilm oder eine Trennbeschichtung auf, um eine leichte Entfernung zu erleichtern.
Alternativ und bevorzugt wird die Platte in einem Doppelschnecken-Extruder hergestellt. In dem Doppelschnecken-Extruder werden die in Tabelle 4 aufgeführten Bestandteile in Festkörper und Vormischungen aufgeteilt. Der feste und der flüssige Strom werden anfänglich bei einer Temperatur unter der Expansionstemperatur der Mikrokügelchen für ein vollständiges Mischen gemischt. Die Temperatur der Zylinderzonen wird allmählich erhöht, um eine in-situ-Expansion zu schaffen. Das Compound wird dann extrudiert und kalandriert, so dass es zwischen zwei PETs eingefügt ist, von denen eine einen Gleitfilm oder eine Trennbeschichtung aufweist, um eine leichte Entfernung zu erleichtern.
Die Platte wird durch die Stützschicht von der Rückseite her belichtet, die Deckfolie wird entfernt und verworfen und die Platte wird dann auf eine im Handel erhältliche 830 nm-Flexodruckplatten-Setzmaschine, wie Thermoflex^® 5280 von Creo, montiert. Die digitale Datei aus dem Computer wird auf die Platte übertragen. In dem Bereich, in dem der Laser mit dem Photopolymer wechselwirkt, kollabieren die Mikrokügelchen, was ein Relief schafft. Verschiedene Energiedichten werden verwendet, um entweder ein tiefes oder flaches Relief zu schaffen.
Während des Haupt-Laser-Kollabierungsprozesses wird eine "Blitz"- oder "Stoß"-Belichtung über der ganzen Platte verwendet, um auf der Oberfläche eine Monoschicht zu kollabieren, um eine dichtere Schicht zu schaffen und die letztendliche Druckoberfläche zu schaffen. Die Platte wird dann durch herkömmliche Flächenbelichtung gehärtet und nachgehärtet, wobei sie 1% Punkte bei 52 Linien/cm (133 Linien pro Inch) (LPI) enthält. Tabelle 4: Formulierungsschema für nicht-expandierte oder expandierte Mikrokügelchen, die für 830 nm-Laser empfindlich sind (kollabierbare Schicht)
Beispiel 2: Herstellung einer verarbeitungsfreien Flexodruckplatte unter Verwendung von nicht-expandierten Mikrokügelchen, die für 1064 nm-Laser empfindlich sind
Man folgt einem ähnlichen Verfahren wie in Beispiel 1 unter Verwendung der in Tabelle 5 aufgeführten Zusammensetzung, wobei die Mikrokügelchen nicht-expandierte Mikrokügelchen (Expancel DU-Mikrokügelchen) sind. Die anschließende Plattenentwicklung und -herstellung ist die gleiche wie in Beispiel 1, mit Ausnahme der Plattensetzmaschine. Stattdessen wird eine im Handel erhältliche 1064 nm-Plattensetzmaschine, wie CDI^TM von Barco, verwendet. Die digitale Datei aus dem Computer wird auf die Platte übertragen. In den Bereichen, in denen der Laser mit dem Photopolymer wechselwirkt, kollabieren die Mikrokügelchen, was ein Relief schafft. Es werden verschiedene Energiedichten verwendet, um Bereiche mit tiefem oder flachem Relief zu schaffen.
Während des Haupt-Laserkollabierungsschrittes wird überall eine "Blitz"- oder "Stoß"-Belichtung verwendet, um eine Monoschicht auf der Oberfläche zu kollabieren, um eine dichtere Schicht zu bilden und die letztendliche Druckoberfläche zu schaffen. Die Platte wird durch herkömmliche Flächenbelichtung gehärtet und nachgehärtet, wobei sie 1% Punkte bei 52 Linien/cm (133 Linien pro Inch) (LPI) enthält. Tabelle 5: Formulierungsschema für nicht-expandierte oder expandierte Mikrokügelchen, die für 1064 nm-Laser empfindlich sind (kollabierbare Schicht)
Beispiel 3: Herstellung einer verarbeitungsfreien Flexodruckplatte unter Verwendung von expandierten Mikrokügelchen, die für 830 nm-Laser empfindlich sind
Es wird eine Druckplatte gemäß der in Tabelle 4 aufgeführten Zusammensetzung hergestellt, wobei die Mikrokügelchen expandierte Mikrokügelchen (Expancel DE- Mikrokügelchen) sind. Die Bestandteile werden in einem Sigma-Mischer gemischt und das Compound wird zwischen zwei klaren PETs heißgepresst, von denen eine einen Gleitfilm oder eine Trennbeschichtung aufweist. Alternativ wird die Platte in einem Doppelschnecken-Extruder hergestellt.
Nach der Laminierung wird die Deckfolie entfernt und verworfen. Die Platte wird durch die Stützschicht von der Rückseite her belichtet und auf eine im Handel erhältliche 830 nm-Flexoplattendruckmaschine, wie ThermoFlex^® 5280 von Creo, montiert. Die digitale Datei aus dem Computer wird auf die Platte übertragen. In den Bereichen, in denen der Laser mit dem Photopolymer wechselwirkt, kollabieren die Mikrokügelchen, was ein Relief schafft. Es werden verschiedene Energiedichten verwendet, um Bereiche mit tiefem oder flachem Relief zu schaffen.
Während des Haupt-Laserkollabierungs-Schrittes wird eine "Blitz"- oder "Stoß"-Belichtung über der ganzen Platte verwendet, um eine Monoschicht auf der Platte zu kollabieren, um eine dichtere Schicht zu bilden und die letztendliche Druckoberfläche zu schaffen. Die Platte wird dann durch eine herkömmliche Flächenbelichtung gehärtet und nachgehärtet, wobei sie 1% Punkte bei 52 Linien/cm (133 Linien pro Inch) (LPI) enthält.
Beispiel 4: Herstellung einer verarbeitungslosen Flexodruckplatte unter Verwendung von expandierten Mikrokügelchen, die für 1064 nm-Laser empfindlich sind
Ein ähnliches Verfahren wie in Beispiel 3 wird verwendet, außer dass die Zusammensetzung der Tabelle 5 anstelle der Zusammensetzung der Tabelle 4 verwendet wird, wobei die Mikrokügelchen expandierte Mikrokügelchen (Expancel DE-Mikrokügelchen) sind. Die anschließende Plattenentwicklung und -herstellung sind die gleichen wie vorstehend, mit Ausnahme der Plattensetzmaschine. Eine im Handel erhältliche 1064 nm-Plattensetzmaschine, wie CDI^TM von Barco, wird stattdessen verwendet. Die digitale Datei aus dem Computer wird auf die Platte übertragen. In den Bereichen, in denen der Laser mit dem Photopolymer wechselwirkt, kollabieren die Mikrokügelchen, was ein Relief schafft. Es werden verschiedene Energiedichten verwendet, um Bereiche mit tiefem und flachem Relief zu schaffen.
Während des Haupt-Laserkollaps-Prozesses wird überall eine "Blitz"- oder "Stoß"-Belichtung verwendet, um eine Monoschicht auf der Oberfläche zu kollabieren, um eine dichtere Schicht zu bilden und die letztendliche Druckoberfläche zu schaffen. Die Platte wird dann durch eine herkömmliche Flächenbelichtung gehärtet und nachgehärtet, wobei sie 1% Punkte bei 52 Linien/cm (133 Linien pro Inch) (LPI) enthält.
Beispiel 5: Herstellung einer verarbeitungsfreien Flexodruckplatte unter Verwendung von nicht-expandierten Mikrokügelchen, die für 830 nm-Laser empfindlich sind, und die eine nicht-kollabierbare Schicht aufweist
Eine Druckplatte mit einer kollabierbaren Hauptschicht und einer dünnen kollabierbaren Druckschicht wird wie folgt hergestellt.
Die kollabierbare Zusammensetzung ist in Tabelle 4 aufgeführt, wobei nicht-expandierte Mikrokügelchen (Expancel DU-Mikrokügelchen) verwendet werden. Die Bestandteile werden in einem Sigma-Mischer gemischt und die Temperatur des Mischers wird langsam und allmählich erhöht, bis sie die "optimale" Expansionstemperatur zur Erhöhung des Volumen der nicht-expandierten Mikrokügelchen erreicht. Die optimale Expansionstemperatur wird durch Routineexperimente bestimmt und hängt von der speziellen Art und Größe der nicht-expandierten Mikrokügelchen ab, die verwendet werden. Man lässt Sorgfalt walten, die "maximale" Expansionstemperatur nicht zu überschreiten, um einen Mikrokügelchen-Kollaps zu vermeiden.
Alternativ und bevorzugt wird die Platte in einem Doppelschnecken-Extruder hergestellt. In dem Doppelschnecken-Extruder werden die in Tabelle 4 aufgeführten Bestandteile in Feststoffe und Vormischungen aufgeteilt. Der feste und flüssige Strom werden anfänglich bei einer Temperatur unter der Expansionstemperatur der Mikrokügelchen für ein vollständiges Mischen gemischt. Die Temperatur der Zylinderzonen nimmt allmählich zu, um eine in-situ-Expansion zu schaffen. Das Compound wird dann extrudiert und kalandriert, um sich in den "nicht-kollabierbaren" Aufbau einzufügen, wie nachstehend beschrieben.
Die Zusammensetzung der "nicht-kollabierbaren" Druckschicht ist in Tabelle 6 angegeben. Das Compound wird in einem Sigma-Mischer gemischt. Alternativ und bevorzugt kann ein Doppelschnecken-Extruder verwendet werden, um das Endcompound zu erhalten. Das Compound wird entweder auf die PET mit einer dünnen Gleitbeschichtung (Dicke ~5 μm) heißgepresst oder kann direkt auf das PET mit der obigen Gleitbeschichtung extrudiert werden, um den "nicht-kollabierbaren" Aufbau zu erhalten. Die Dicke der nicht-kollabierbaren Schicht wird bei etwa 50 μm (2 Mil) gehalten.
Eine andere Weise, um den "nicht-kollabierbaren" Aufbau zu erhalten, besteht darin, die herkömmliche Kappenschicht zu verwenden, wie es in der Literatur gelehrt wird und in der Flexlight^® EPIC-Platte von MacDermid verwendet wird. In diesem Fall wird die Kappenschicht mit der Gleitschicht lohngefertigt und unmittelbar vor der Endplattenherstellung verwendet, wie nachstehend umrissen.
Der Endplattenaufbau wird mittels eines von zwei Verfahren erzielt. Das kollabierbare Compound von oben wird auf eine Stützschicht-PET heißgepresst und an den obigen "nicht-kollabierbaren" Aufbau laminiert, um die Enddruckplatte zu erhalten. Alternativ und bevorzugt könnte die kollabierbare Schicht direkt auf die Stützschicht-PET extrudiert und kalandriert werden, um in den obigen "nicht-kollabierbaren" Aufbau eingefügt zu werden.
Die Platte wird durch die Stützschicht von der Rückseite her belichtet, die Deckfolie wird entfernt und verworfen und die Platte wird dann auf eine im Handel erhältliche 830 nm-Flexographieplatten-Setzmaschine, wie ThermoFlex^® 5280 von Creo, montiert. Die digitale Datei aus dem Computer wird auf die Platte übertragen. In den Bereichen, in denen der Laser mit dem Volumen-Photopolymer wechselwirkt, kollabieren die Mikrokügelchen, was ein Relief schafft. Die dünne "nicht-kollabierbare" Schicht ist für den Laser nicht empfindlich und kollabiert einfach mit der darunterliegenden kollabierbaren Schicht. Es werden unterschiedliche Energiedichten verwendet, um entweder ein tiefes oder flaches Relief zu schaffen. Die Platte wird dann durch herkömmliche Flächenbelichtung gehärtet und nachgehärtet, wobei sie 1% Punkte bei 52 Linien/cm (133 Linien pro Inch) (LPI) enthält. Tabelle 6: Formulierungsschema für die nicht-kollabierbare Schicht
Beispiel 6: Herstellung einer verarbeitungsfreien Flexodruckplatte unter Verwendung von nicht-expandierten Mikrokügelchen, die für 1064 nm-Laser empfindlich sind, und die eine nicht-kollabierbare Schicht aufweist
Man folgt einem Beispiel 5 ähnlichen Verfahren unter Verwendung der in Tabelle 5 aufgeführten kollabierbaren Zusammensetzung, wobei die Mikrokügelchen nicht-expandierte Mikrokügelchen (Expancel DU-Mikrokügelchen) sind. Die "nicht-kollabierbare" Zusammensetzung ist ebenfalls mit der von Beispiel 5 identisch und wie in Tabelle 6 aufgeführt.
Die anschließende Plattenentwicklung und -herstellung ist die gleiche wie in Beispiel 5, außer der Plattensetzmaschine. Eine im Handel erhältliche 1064 nm-Plattensetzmaschine, wie CDI^TM von Barco, wird stattdessen verwendet. Die digitale Datei aus dem Computer wird auf die Platte übertragen. In den Bereichen, in denen der Laser mit dem Photopolymer wechselwirkt, kollabieren die Mikrokügelchen, was ein Relief schafft. Die "nicht-kollabierbare" Schicht ist für den Laser unempfindlich und kollabiert einfach mit der darunterliegenden kollabierbaren Schicht. Es werden verschiedene Energiedichten verwendet, um entweder ein tiefes oder ein flaches Relief zu schaffen. Die Platte wird dann durch eine herkömmliche Flächenbelichtung gehärtet und nachgehärtet, wobei sie 1% Punkte bei 52 Linien/cm (133 Linien pro Inch) (LPI) enthält.
Vergleichsbeispiel 7: Herstellung einer verarbeitungsfreien Flexodruckplatte unter Verwendung von Laser-Gravur mit 830 nm-Lasern
Unter Verwendung der in Tabelle 7 aufgeführten Zusammensetzung wird eine Druckplatte hergestellt. Wie ersichtlich, enthält diese Formulierung keine Mikrokügelchen. Die aufgeführten Bestandteile werden in einem Sigma-Mischer zusammengemischt. Die Zusammensetzung wird dann zwischen zwei klaren PETs heißgepresst, von denen eine einen Gleitfilm oder eine Trennbeschichtung aufweist.
Nach der Laminierung wird die Deckfolie entfernt und verworfen. Die Platte wird unter Verwendung von langen UV-Flächenbelichtungs (FEX)-Zeiten vollständig gehärtet. Die gehärtete Platte wird auf eine im Handel erhältliche 830 nm-Flexoplatten-Setzmaschine, wie ThermoFlex^® 5280, montiert. Die digitale Datei aus dem Computer wird auf die Platte übertragen. In den Bereichen, in denen der Laser mit dem Photopolymer wechselwirkt, wird das Polymer graviert, was ein Relief schafft. Es werden viel größere Energiedichten benötigt, um ein tiefes Relief zu schaffen. Um derartig hohe Energiedichten zu erzielen, muss die Plattensetzmaschine bei äußerst niedrigen Geschwindigkeiten betrieben werden. Zusätzlich ist es aufgrund der erzeugten Wärme nicht möglich, feinere Details zu erhalten. Tabelle 7: Formulierungsschema für eine verarbeitungsfreie Flexodruckplatte unter Verwendung von Laser-Gravur mit 830 nm-Lasern
Vergleichsbeispiel 8: Herstellung einer verarbeitungslosen Flexodruckplatte unter Verwendung von Laser-Gravur mit 1064 nm-Lasern
Mit der in Tabelle 8 aufgeführten Zusammensetzung wird eine Druckplatte hergestellt. Wie ersichtlich, enthält diese Formulierung keine Mikrokügelchen. Die aufgeführten Bestandteile werden in einem Sigma-Mischer zusammengemischt. Die Zusammensetzung wird dann zwischen zwei klaren PETs heißgepresst, von denen eine einen Gleitfilm oder eine Trennbeschichtung aufweist.
Nach der Laminierung wird die Deckfolie entfernt und verworfen. Die Platte wird vollständig unter Verwendung von langen UV-Flächenbelichtungs(FEX)-Zeiten durchgehärtet. Die gehärtete Platte wird auf eine im Handel erhältliche 1064 nm-Plattensetzmaschine, wie CDI^TM von Barco, montiert. Die digitale Datei aus dem Computer wird auf die Platte übertragen. In den Bereichen, in denen der Laser mit dem Photopolymer wechselwirkt, wird das Polymer graviert, was ein Relief schafft. Es werden viel größere Energiedichten benötigt, um ein tiefes Relief zu schaffen.
Um derartig hohe Energiedichten zu erzielen, muss die Plattensetzmaschine bei äußerst niedrigen Geschwindigkeiten betrieben werden. Auch ist es aufgrund der erzeugten Wärme nicht möglich, feinere Details zu erhalten. Tabelle 8: Formulierungsschema für eine verarbeitungsfreie Flexodruckplatte unter Verwendung von Laser-Gravur mit 1064 nm-Lasern

Claims

Verfahren zur Herstellung einer digital mit einem Bild versehenen Reliefdruckplatte, umfassend die Schritte: a) Extrudieren einer kollabierbaren UV-härtbaren Schicht, welche (i) ein UV-härtbares Elastomer, (ii) einen Infrarot-Farbstoff und (iii) Mikrokügelchen umfasst, zwischen einer Deckfolie und einer Stützfolie, um eine Druckplatte zu bilden; b) Belichten der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht durch die Stützschicht, um eine Bodenschicht zu errichten; c) Entfernen der Deckschicht von der Druckplatte; d) Verwenden eines Lasers, um Teile der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht zu kollabieren und zu schmelzen, um ein Reliefbild auf der Druckplatte zu bilden; und e) UV-Härten der UV-härtbaren Schicht durch Vorderseitenbelichtung, um das gebildete Reliefbild zu vernetzen und zu härten.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Druckplatte weiter eine dünne Schicht aus nicht-kollabierbarem UV-härtbarem Elastomer zwischen der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht und der Deckfolie der Platte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem, wenn das Reliefbild auf der Druckplatte gebildet wird, die Druckplatte gleichzeitig nachbelichtet wird, um zumindest einen Teil der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht zu kollabieren, um eine End-Druckfläche auf der Druckplatte zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Schritt der Laser-Kollabierung bei mindestens einem Teil des gebildeten Bilds, um eine dichtere Druckoberfläche zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Stützschicht Polyethylenterephthalat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Deckfolie weiter eine Gleitfolie oder eine Trennschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem das UV-härtbare Elastomer der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht ein Bindemittel, einen Weichmacher, ein UV-härtbares Monomer und einen Photoinitiator umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, in dem das Bindemittel ein Styrol-Dien-Styrol-Triblockcopolymer ist.
Verfahren nach Anspruch 7, in dem das UV-härtbare Monomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus difunktionellen und trifunktionellen Acrylaten.
Verfahren nach Anspruch 7, in dem der Photoinitiator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Benzoinalkylethern, Dialkoxyacetophenonen, Aldehyd- und Ketoncarbonyl-Verbindungen mit mindestens einem aromatischen Kern, der direkt an der Carboxylgruppe angebracht ist, und Phosphinen.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Mikrokügelchen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus expandierten Mikrokügelchen und nicht-expandierten Mikrokügelchen.
Verfahren nach Anspruch 11, in dem die expandierten Mikrokügelchen eine anfängliche Teilchengröße von 6–16 μm und eine Teilchengröße nach Expansion von 20–40 μm aufweisen, mit einer entsprechenden Dichteänderung von 0,8 bis 1,1 g/cm³ auf zwischen 0,02 und 0,06 g/cm³.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die kollabierbare UV-härtbare Elastomerzusammensetzung 1 bis 15 Gew.-% der Mikrokügelchen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, in dem die Mikrokügelchen nicht-expandierte Mikrokügelchen sind und die kollabierbare UV-härtbare Elastomerzusammensetzung zuerst bei einer Temperatur unterhalb der Expansionstemperatur der nicht-expandierten Mikrokügelchen gemischt wird und die Temperatur allmählich erhöht wird, um die Expansion der Mikrokügelchen zu erleichtern.
Verfahren nach Anspruch 11, in dem die nicht-expandierten Teilchen eine Ausgangstemperatur vor der Expansion von 93°C bis 122°C aufweisen, basierend auf der Teilchengröße der Mikrokügelchen.
Verfahren nach Anspruch 11, in dem die nicht-expandierten Teilchen eine maximale Expansionstemperatur von 129°C bis 193°C aufweisen, basierend auf der Teilchengröße der Mikrokügelchen.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die kollabierbare UV-härtbare Elastomerzusammensetzung 0,01 bis 5 Gewichtsprozent des Infrarot-Farbstoffs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem der Laser ein Plattensetzmaschinen-Infrarotlaser ist, der bei einer Wellenlänge von 830 Nanometern oder 1064 Nanometern arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 18, in dem der Infrarot-Farbstoff auf der Grundlage der Betriebswellenlänge des Plattensetzmaschinen-Lasers ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 18, in dem der Infrarot-Farbstoff bei Wellenlängen zwischen 350 und 400 Nanometern UV-durchlässig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem der Laser ein IR-Laser ist, der verschiedene Energiedichten verwendet, um Flächen mit verschiedenen Tiefen auf dem Reliefbild zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Schritt der Nachhärtung und des Antiklebrigmachens der Druckplatte, um 1 Prozent Punkte bei 52 Linien/cm (133 Linien/Inch, 133 LPI) zu halten.
Verfahren nach Anspruch 11, in dem die expandierten Mikrokügelchen eine thermoplastische Schale umfassen, welche einen Kohlenwasserstoff einkapselt.
Digital mit einem Bild versehene Relief-Druckplatte, umfassend eine kollabierbare UV-härtbare Schicht, umfassend: (i) ein UV-härtbares Elastomer, (ii) einen Infrarot-Farbstoff und (iii) Mikrokügelchen; wobei die Druckplatte ein Reliefbild umfasst, das aus den selektiv kollabierten und geschmolzenen Teilen der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht gebildet ist; und wobei die UV-härtbare Schicht UV-gehärtet ist, um das Reliefbild zu vernetzen und zu härten.
Druckplatte nach Anspruch 24, wobei die Druckplatte weiter eine dünne Schicht aus nicht-kollabierbarem UV-härtbarem Elastomer umfasst.
Druckplatte nach Anspruch 24, weiter umfassend eine kollabierte oberste Schicht der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht, was eine dichtere Druckoberfläche schafft.
Druckplatte nach Anspruch 24, bei der ein IR-Laser verwendet wird, um die ausgewählten kollabierten und geschmolzenen Teile der kollabierbaren UV-härtbaren Schicht zu produzieren.
Druckplatte nach Anspruch 24, wobei die Druckplatte eine Stützschicht umfasst, die Polyethylenterephthalat umfasst.
Druckplatte nach Anspruch 24, wobei die Druckplatte eine Deckfolie umfasst, die eine Gleitfolie oder eine Trennschicht umfasst.
Druckplatte nach Anspruch 24, bei der die UV-härtbare Elastomerzusammensetzung ein Bindemittel, einen Weichmacher, ein UV-härtbares Monomer und einen Photoinitiator umfasst.
Druckplatte nach Anspruch 30, bei der das Bindemittel ein Styrol-Dien-Styrol-Triblockcopolymer ist.
Druckplatte nach Anspruch 30, bei der das UV-härtbare Monomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus difunktionellen und trifunktionellen Acrylaten.
Druckplatte nach Anspruch 30, bei der der Photoinitiator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Benzoinalkylethern, Dialkoxyacetophenonen, Aldehyd- und Ketoncarbonyl-Verbindungen mit mindestens einem aromatischen Kern, der direkt an der Carboxylgruppe angebracht ist, und Phosphinen.
Druckplatte nach Anspruch 24, bei der die Mikrokügelchen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus expandierten Mikrokügelchen und nicht-expandierten Mikrokügelchen.
Druckplatte nach Anspruch 34, bei der die nicht-expandierten Mikrokügelchen eine anfängliche Teilchengröße von 6–16 μm und eine Teilchengröße nach Expansion von 20–40 μm aufweisen, mit einer entsprechenden Dichteänderung von 0,8 bis 1,1 g/cm³ auf zwischen 0,02 und 0,06 g/cm³.
Druckplatte nach Anspruch 24, bei der die kollabierbare UV-härtbare Elastomerzusammensetzung 5 bis 15 Gew.-% der Mikrokügelchen umfasst.
Druckplatte nach Anspruch 34, bei der die Mikrokügelchen nicht-expandierte Mikrokügelchen sind und die kollabierbare UV-härtbare Schicht zuerst bei einer Temperatur unter der Expansionstemperatur der nicht-expandierten Mikrokügelchen gemischt wird und die Temperatur dann allmählich erhöht wird, um die Expansion der Mikrokügelchen zu erleichtern.
Druckplatte nach Anspruch 34, bei der die nicht-expandierten Teilchen eine Ausgangstemperatur vor der Expansion von 93°C bis 122°C aufweisen, basierend auf der Teilchengröße der Mikrokügelchen.
Druckplatte nach Anspruch 34, bei der die nicht-expandierten Teilchen eine maximale Expansionstemperatur von 129°C bis 193°C aufweisen, basierend auf der Teilchengröße der Mikrokügelchen.
Druckplatte nach Anspruch 24, bei der die kollabierbare UV-härtbare Elastomerzusammensetzung 0,01 bis 5 Gewichtsprozent Infrarot-Farbstoff umfasst.
Druckplatte nach Anspruch 27, bei der der Infrarot-Farbstoff auf der Grundlage der Betriebswellenlänge des IR-Lasers ausgewählt ist.
Druckplatte nach Anspruch 24 oder 41, bei der der Infrarot-Farbstoff bei Wellenlängen zwischen 350 und 400 Nanometern UV-durchlässig ist.
Druckplatte nach Anspruch 27, bei der der IR-Laser verschiedene Energiedichten verwendet, um Flächen mit verschiedenen Tiefen auf dem Reliefbild zu schaffen.
Druckplatte nach Anspruch 24, bei der die Druckplatte weiter nachgehärtet und antiklebrig gemacht wird, um 1 Prozent Punkte bei 52 Linien/cm (133 Linien/Inch, LPI) zu halten.
Druckplatte nach Anspruch 24, bei der die expandierten Mikrokügelchen eine thermoplastische Schale umfassen, die einen Kohlenwasserstoff einkapselt.