Bildgebende Druckform und Verfahren zur Herstellung einer Druckform

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bildgebende Druckform, welche einen

Grundkörper mit einer Elastomerbeschichtung umfasst, wobei die Elastomerbeschichtung ein Gravurmuster trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerbeschichtung ein

Hartgummi umfasst und eine Härte von größer als 40 ShoreD aufweist. Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer bildgebenden Druckform sowie ein Verfahren für den Tiefdruck.

Das Tiefdruckverfahren ist eine Drucktechnik, bei der die abzubildenden Elemente als Vertiefungen (Näpfchen) in der Druckform vorliegen. Der Druck erfolgt, indem die gesamte Druckform zunächst eingefärbt wird, die überschüssige Farbe mit einer Rakel oder einem Wischer entfernt wird, so dass sich die Druckfarbe nur noch in den

Vertiefungen befindet, und die Druckfarbe dann auf das Papier übertragen wird.

Die Druckform kann eine Druckplatte oder ein Tiefdruckzylinder sein. Im industriellen Bereich ist aber insbesondere der Rakeltiefdruck bzw. Rotationstiefdruck von Bedeutung, bei dem die Druckform ein Tiefdruckzylinder ist. Dieses Verfahren wird beispielsweise zum Druck von Zeitschriften oder Katalogen verwendet.

Die Herstellung der bildgebenden (druckenden) Oberflächen der Druckform erfolgt auf herkömmliche Weise, indem zunächst eine weiche Kupferschicht mit einer Mohsschen Ritzhärte von beispielsweise 2 mittels elektromechanischer Gravur oder Lasergravur bearbeitet wird und die druckgebenden Näpfchen eingraviert werden. Die Weichheit der Kupferschicht ist notwendig, um die Gravur mittels der im Stand der Technik verwendeten Gravurwerkzeuge einzubringen, ohne diese unmittelbar zu verschleißen. Bei einem zu hohen Verschleiß dieser Werkzeuge wäre die Durchführung dieses Verfahrens nicht mehr wirtschaftlich. Anschließend wird in einem galvanischen Prozess eine harte Chromschicht mit einer Mohsschen Härte von beispielsweise 8 aufgebracht, um die Gravurschicht vor Verschleiß - verursacht durch die Rakel während des Druckprozesses - zu schützen.

Dieses herkömmliche Verfahren ist aber mit Nachteilen verbunden. So erfordert dieses Verfahren das Aufbringen von zwei Schichten auf die Druckform und ist damit vergleichsweise aufwändig und energieintensiv. Weiterhin umfasst dieses Verfahren einen aus Gesundheits- und Umweltgesichtspunkten äußerst ungünstigen galvanischen

Verfahrensschritt zum Aufbringen der Chromschicht. Bei der Hartverchromung wird nämlich üblicherweise Chrom(VI)trioxid verwendet, welches in der Applikation, bis es abgeschieden ist, hochgiftig ist. Weiterhin ist die sachgerechte Entsorgung von

Chromverbindungen sowohl aus Umweltgesichtspunkten als auch aus Kostensicht problematisch. Da die Losgrößen von Druckaufträgen immer kleiner werden, stehen die mit diesem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Druckformen verbundenen Nachteile in keinem Verhältnis mehr zum Nutzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine bildgebende

Druckform bereitzustellen, deren Herstellung die vorstehend beschriebenen Nachteile herkömmlicher Verfahren vermeidet. Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Herstellungsverfahren bereitzustellen.

Diese Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten

Ausführungsformen gelöst.

Insbesondere wird eine bildgebende Druckform bereitgestellt, die einen Grundkörper mit einer Elastomerbeschichtung umfasst, wobei die Elastomerbeschichtung ein Gravurmuster trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerbeschichtung ein Hartgummi umfasst und eine Härte von größer als 40 ShoreD aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Druckform eine Elastomerbeschichtung, welche ein Hartgummi umfasst. Diese Elastomerbeschichtung wird nachfolgend auch als Hartgummischicht bezeichnet. In einer bevorzugten

Ausführungsform besteht die Elastomerbeschichtung im Wesentlichen aus dem

Hartgummi. Damit wird erfindungsgemäß eine Druckform mit einer Druckschicht bereitgestellt, welche die beiden Schichten bei herkömmlichen Druckformen (nämlich die Kupferschicht sowie die Chromschicht) durch eine einzige Hartgummischicht ersetzt. Der Grundkörper der erfindungsgemäßen Druckform umfasst somit die Elastomerbeschichtung als einzige Schicht. Die Hartgummischicht ermöglicht die Gravur mittels der in der Tiefdruckindustrie bekannten Gravurtechniken unter vollständigem Verzicht auf die im Stand der Technik beschriebene galvanotechnische Oberflächenbehandlung.

Das Hartgummi der erfindungsgemäßen Druckform kann jedwedes geeignete Hartgummi umfassen. Vorzugsweise ist das Hartgummi ein Hartgummi auf Basis von Butadien- Acrylnitril-Kautschuk (NBR), Carboxylgruppen-haltigem Nitril-Kautschuk (XNBR), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVAC), Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVM), hydriertem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Perfluorkautschuk (FFKM), Ethylen- Acrylat-Kautschuk (AEM), Polyacrylat-Kautschuk (ACM), Chlorpolyethylen-Kautschuk (CM), Chlorsulphonyl-Polyethylen-Kautschuk (CSM), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Fluor-Kautschuk (FKM), Epichlorhydrin- Kautschuk (CO), Epichlorhydrin-Copolymer-Kautschuk (ECO), Propylenoxid-Copolymer- Kautschuk (GPO), Butadien-Kautschuk (BR), Chloropren-Kautschuk (CR), Isobuten- Isopren-Kautschuk (IIR), Brombutyl-Kautschuk (BIIR), Chlorbutyl-Kautschuk (CIIR), Isopren-Kautschuk (IR), Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Natur-Kautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Fluor-Silicon-Kautschuk (FVMQ), Methyl-Phenyl- Silicon-Kautschuk (PMQ), Methyl-Phenyl-Vinyl-Silicon-Kautschuk (PVMQ), Methyl- Silicon-Kautschuk (MQ), Methyl-Vinyl-Silicon-Kautschuk (VMQ), Polyester-Urethanen (AU), Polyether-Urethanen (EU) oder Kombinationen davon.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Hartgummi ein Hartgummi auf Basis von Butadien- Acrylnitril-Kautschuk (NBR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder einer Kombination von diesen.

Die Elastomerbeschichtung der erfindungsgemäßen Druckform weist eine Härte von größer als 40 ShoreD, vorzugsweise von größer als 50 ShoreD, besonders bevorzugt von größer als 70 ShoreD auf. Diese Härte wird gemäß DIN ISO 7619-1 bestimmt. Die Hartgummischicht der erfindungsgemäßen Druckform weißt somit im Gegensatz zu üblichen Elastomeren eine höhere Härte (entsprechend einem höheren Elastizitätsmodul) und damit eine geringere Deformation und Rückstellung (Gummi-Elastizität) auf.

Die erfindungsgemäße bildgebende Druckform kann jedwede geeignete Druckform sein. Vorzugsweise ist die bildgebende Druckform ein Tiefdruckzylinder oder eine Druckplatte. Ein Tiefdruckzylinder ist dabei besonders bevorzugt, da dieser im kommerziellen Druck am Häufigsten Anwendung findet. Handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Druckform um einen Tiefdruckzylinder, ist der Grundkörper vorzugsweise ein Hohlzylinder, ein Achszylinder oder ein Sleeve als zylindrischer Festigkeitsträger. Der Grundkörper kann aus jedwedem geeigneten Material gebildet sein. Der Grundkörper kann beispielsweise aus Kunststoff oder aus Metall bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Grundkörper aus Aluminium und/oder Stahl. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper ein Hohlzylinder oder ein Achszylinder aus Aluminium und/oder Stahl.

Die Elastomerbeschichtung der erfindungsgemäßen Druckform kann jedwede geeignete Dicke aufweisen. Vorzugsweise weist die Elastomerbeschichtung eine Dicke von mindestens 30 pm auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Elastomerbeschichtung eine Dicke im Bereich von 30 pm bis 30 mm auf. Der große Bereich von 30 pm bis 30 mm erlaubt es, die Druckform vielfach zu nutzen, ohne neu zu gummieren. Dazu wird einfach eine Gravur nach Benutzung abgeschliffen und eine neue Gravur aufgebracht.

Die Rauigkeit der Elastomerbeschichtung kann durch Schleifen und Polieren in geeigneter Weise eingestellt werden, beispielsweise auf eine gemittelte Rautiefe von weniger als 2 pm Rz. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Oberfläche der Elastomerbeschichtung eine gemittelte Rautiefe von weniger als 1 pm Rz. Die Rauigkeit sorgt im späteren Druck dafür, dass ein Farbfilm die Rakel auf der

Oberfläche der Druckform gleiten lässt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer bildgebenden Druckform, umfassend (a) das Bereitstellen eines Grundkörpers, (b) das Bereitstellen einer Elastomerbeschichtung auf dem Grundkörper und (c) das Bereitstellen eines

Gravurmusters auf der Elastomerbeschichtung durch Gravieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerbeschichtung ein Hartgummi umfasst und eine Härte von größer als 40 ShoreD aufweist.

Die mittels dieses Verfahrens hergestellte bildgebende Druckform kann jedwede geeignete Druckform sein. Vorzugsweise ist die bildgebende Druckform ein Tiefdruckzylinder oder eine Druckplatte. Ein Tiefdruckzylinder ist dabei besonders bevorzugt, da dieser im kommerziellen Druck am Häufigsten Anwendung findet.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Grundkörper bereitgestellt (Schritt (a)). Handelt es sich bei der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Druckform um einen Tiefdruckzylinder, ist der Grundkörper vorzugsweise ein

Hohlzylinder, ein Achszylinder oder ein Sleeve als zylindrischer Festigkeitsträger. Der Grundkörper kann aus jedwedem geeigneten Material gebildet sein. Der Grundkörper kann beispielsweise aus Kunststoff oder aus Metall bestehen. In einer bevorzugten

Ausführungsform besteht der Grundkörper aus Aluminium und/oder Stahl. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper ein Hohlzylinder oder ein Achszylinder aus Aluminium und/oder Stahl.

In Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Elastomerbeschichtung auf dem Grundkörper bereitgestellt. Dies kann durch übliche Verfahren erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst Schritt (b) die Teilschritte (b.l) des Belegens des Grundkörpers mit einem Elastomer oder einer Elastomer-Mischung, (b.2) des Vulkanisierens des Elastomers oder der Elastomer- Mischung unter Ausbildung des Hartgummis, (b.3) des Entfemens von überschüssigem Hartgummi durch Abdrehen, und (b.4) des Abschleifens der Oberfläche der

Elastomerbeschichtung. Das Belegen des Grundkörpers mit einem Elastomer oder einer Elastomer-Mischung gemäß Schritt (b.l) kann beispielsweise über eine Kalanderplatte erfolgen, welche um den Grundkörper gewickelt wird. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass das Elastomer oder die Elastomer-Mischung auf den Grundkörper extrudiert wird. Dies kann beispielsweise mittels eines Ringextruders erfolgen. Es ist weiterhin möglich, den Grundkörper durch Streifen-Belegung oder Aufrakeln/Tauchen aus einer Lösung des Elastomers oder der Elastomer-Mischung zu belegen. Die Belegung erfolgt mit einer solchen Schichtdicke, dass nach Vulkanisation und Abschleifen die benötigte bzw. gewünschte Endschichtdicke erreicht werden kann.

Das aufzubringende Elastomer bzw. die aufzubringende Elastomer-Mischung ist vorzugsweise Butadien- Acrylnitril-Kautschuk (NBR), Carboxylgruppen-haltiger Nitril- Kautschuk (XNBR), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVAC), Ethylen-Vinylacetat- Kautschuk (EVM), hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Perfluorkautschuk (FFKM), Ethylen- Acrylat-Kautschuk (AEM), Polyacrylat-Kautschuk (ACM),

Chlorpolyethylen- Kautschuk (CM), Chlorsulphonyl-Polyethylen-Kautschuk (CSM), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Fluor- Kautschuk (FKM), Epichlorhydrin-Kautschuk (CO), Epichlorhydrin-Copolymer- Kautschuk (ECO), Propylenoxid-Copolymer-Kautschuk (GPO), Butadien-Kautschuk (BR), Chloropren-Kautschuk (CR), Isobuten-Isopren-Kautschuk (IIR), Brombutyl- Kautschuk (BIIR), Chlorbutyl-Kautschuk (CIIR), Isopren-Kautschuk (IR), Nitril-Butadien- Kautschuk (NBR), Natur-Kautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Fluor- Silicon-Kautschuk (FVMQ), Methyl-Phenyl-Silicon-Kautschuk (PMQ), Methyl-Phenyl- Vinyl-Silicon-Kautschuk (PVMQ), Methyl-Silicon-Kautschuk (MQ), Methyl-Vinyl- Silicon-Kautschuk (VMQ), Polyester-Urethanen (AU), Polyether-Urethanen (EU) oder eine Kombination davon.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird Butadien- Acrylnitril- Kautschuk (NBR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder eine Kombination von diesen verwendet.

Das Vulkanisieren des Elastomers oder der Elastomer-Mischung unter Ausbildung des Hartgummis gemäß Schritt (b.2) kann durch jedwedes übliche Verfahren erfolgen. Das Hartgummi wird dabei durch Vernetzung des Elastomers oder der Elastomer-Mischung erhalten. Das Vulkanisieren kann beispielsweise in einem Autoklaven erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der mit einem Elastomer oder mit einer

Elastomer-Mischung belegte Grundkörper vor dem Vulkanisieren noch bandagiert werden. Dieser zusätzliche Schritt ist im Hinblick auf eine optimierte Vulkanisation vorteilhaft. Das nach dem Vulkanisieren erhaltene Hartgummi weist eine Härte von größer als 40 ShoreD, vorzugsweise von größer als 50 ShoreD, besonders bevorzugt von größer als 70 ShoreD auf. Diese Härte wird gemäß DIN ISO 7619-1 bestimmt.

Das Entfernen von überschüssigem Hartgummi durch Abdrehen gemäß Schritt (b.3) kann ebenfalls durch jedwedes übliche Verfahren erfolgen.

Das Abschleifen der Oberfläche der Elastomerbeschichtung gemäß Schritt (b.4) erfolgt vorzugsweise über eine Diamantfräse („Polishmaster“), um auf diese Weise das Endmaß herzustellen. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Elastomerbeschichtung kann jedwede geeignete Dicke aufweisen. Vorzugsweise weist die Elastomerbeschichtung nach dem Abschleifen eine Dicke von mindestens 30 gm auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Elastomerbeschichtung eine Dicke im Bereich von 30 gm bis 30 mm auf.

Die Rauigkeit der Elastomerbeschichtung kann durch Schleifen ebenfalls in geeigneter Weise eingestellt werden, beispielsweise auf eine gemittelte Rautiefe von weniger als 2 gm Rz. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die

Oberfläche der Elastomerbeschichtung nach dem Abschleifen eine gemittelte Rautiefe von weniger als 1 gm Rz.

Es ist weiterhin möglich, zusätzlich über beispielsweise zwei Steinschleifscheiben einen Schliff auf der Oberfläche der Elastomerbeschichtung zu erzeugen. Dies ist vorteilhaft, da ein solcher Schliff später der Druckfarbe ermöglicht, als Schmierfilm zwischen Rakel und Druckform zu fungieren. Dieser Schritt ist aber im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren nicht unbedingt notwendig. Da selbst in Hartgummis mit Härten größer als 70 ShoreD noch elastische Komponenten enthalten sind, dichtet die Rakel ab und ein sauberer Druck kann auch ohne zusätzlichen Oberflächenschliff erfolgen. In Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gravurmuster auf der

Elastomerbeschichtung durch Gravieren bereitgestellt. Das Gravieren erfolgt vorzugsweise durch eine elektromechanische Gravur oder durch eine Lasergravur.

Bei der elektromechanischen Gravur schneidet ein Diamantstichel Näpfchen in die Druckform. Ist die Druckform ein Tiefdruckzylinder, schneidet der Diamantstichel die Näpfchen in den rotierenden Zylinder, wobei ein Gleitfuß den Stichel in konstanter

Entfernung zum Zylinder halten kann. Die Anordnung und Größe der Näpfchen ergeben das spätere Druckbild. Durch die elektromechanische Gravur werden Näpfchen mit einer Tiefe von beispielsweise etwa 45 bis 55 gm erzeugt. Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Lasergravur. Durch die Lasergravur werden Näpfchen mit einer Tiefe von beispielsweise etwa 35 bis 45 pm erzeugt, so dass die Bebilderungsgeschwindigkeit gegenüber der elektromechanischen Gravur um bis zu 75% erhöht werden kann. Nach erfolgter Gravur kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform noch eine

Qualitätskontrolle durchgeführt werden. Eine solche Qualitätskontrolle erfolgt

üblicherweise vor der Auslieferung und prüft insbesondere das Ausdruckverhalten sowie die Oberflächengüte.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe an Vorteilen gegenüber dem

herkömmlichen Verfahren zur Herstellung einer Druckform auf. Insbesondere wird erfindungsgemäß auf die aus Kosten- und Umweltgesichtspunkten ungünstigen

galvanischen Verfahren verzichtet. Weiterhin sind deutlich weniger Verfahrensschritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen Druckform mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig, da auch nur eine Beschichtungsschicht aufgebracht werden muss. Weiterhin bietet das erfindungsgemäße Verfahren auch die Möglichkeit, vorhandene Technik einzusetzen. Es werden somit keine zusätzlichen Investitionen beim Anwender notwendig.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren für den Tiefdruck, umfassend (a) das Bereitstellen der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen bildgebenden

Druckform, (b) das Aufbringen einer Farbe auf die Oberfläche der Druckform und (c) das Übertragen der Farbe von der Oberfläche der Druckform auf ein bedruckbares Substrat.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Beispiel:

Es wurde eine schwarz eingefärbte HNBR-Mischung mit den folgenden Eigenschaften hergestellt: Farbe: CA.9005 RAL

Härte: 77D Shore A

Dichte: 1,245 g/cm ³

Die Rohgummi- Mischung wurde homogen als gezogene Kalanderplatte mit einer Dicke von etwa 1 ,2 mm bereitgestellt und um einen Aluminium-Hohlzylinder gewickelt. Das Rohgummi klebte sehr wenig und ließ sich daher gut wickeln. Anschließend wurde bei einer Temperatur von l35°C für eine Dauer von 16 Stunden vulkanisiert. Danach wurde langsam abgekühlt, um Abplatzungen zu vermeiden.

Anschließend erfolgte das Abdrehen auf ein Rohmaß von 143,39 mm über einen

Drehmeißel. Dabei wurde der Vorschub auf 50 mm/min begrenzt und die

Oberflächentemperatur derart überwacht, dass diese in einem Bereich von 40 bis 50 Grad Celsius lag.

Danach wurde der mit dem Elastomer beschichtete Aluminium-Hohlzylinder poliert. Dazu erfolgte eine Feinpolitur in 2 Schritten auf ein Endmaß von 143,24 mm. Nach der Feinpolitur wies die Oberfläche eine gemittelte Rautiefe von unter 0,6 mhi Rz auf. Anschließend wurde die Oberfläche abgeschliffen, um die gemittelte Rautiefe der Oberfäche auf 0,7 Rz für die Farbgleitschicht unter Rakel einzustellen.

Die Elastomerbeschichtung wies eine Härte von 82 ShoreD auf.

Anschließend erfolgte eine elektromechanische Gravur mit einem 120° Diamantstichel. Dabei wurde der Stichelverschleiß kontinuierlich überwacht. Figur 1 zeigt eine Mikroskopaufnahme der gravierten Oberfläche. Die Qualität der

Schneidkonturen/Näpfchenkanten entsprach denen einer herkömmlichen Druckform mit Kupferbeschichtung.

Der auf diese Weise hergestellte Tiefdruckzylinder wurde bei einem einen Tiefdrucktest eingesetzt. Figur 2 zeigt eine Mikroskopaufhahme des erhaltenen Druckes.

Der erhaltene Druck zeigte eine Farbdichte von 1,7. Tonen und Flächendeckung waren in Ordnung.

Abschließend wurde ein Verschleißtest durchgeführt, indem mit einer Moser

Andruckmaschine mit MDC Softblade gedruckt wurde. Die Qualität des Druckes war bis 150,000 lfm in Ordnung. Erforderlich sind lediglich 50,000 lfm. Der Tiefdruckzylinder zeigte somit einen geringen Verschleiß.

Zusammenfassend zeigte der mit einem Hartgummi beschichtete Tiefdruckzylinder genauso gute Druckergebnisse wie ein herkömmlicher Kupfer-beschichteter und hartverchromter Tiefdruckzylinder.