DE102012013302A1

DE102012013302A1 - Druckform

Info

Publication number: DE102012013302A1
Application number: DE201210013302
Authority: DE
Inventors: Harald Latzel; Ralf Niggemann
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2013-02-14
Also published as: US20130036926A1; US8925457B2; CN102950871A; CN102950871B; JP6037700B2; JP2013039828A

Abstract

Eine Druckform (1) umfasst eine Haftschicht (4), eine Zwischenschicht (3) und eine Deckschicht (2). Die Deckschicht (2) weist Siliziumnitrid auf.

Description

Beim planographischen Druck werden Druckformen verwendet, die aus übereinander angeordneten Schichten bestehen. Die Schichten haben verschiedene Aufgaben, z. B. thermische Isolation und Absorption von Strahlung bei der Bebilderung. Die Druckformen werden durch entsprechend der Bildinformation eingestrahlte Energie z. B. mittels eines Lasers bebildert. Dadurch wird die Oberfläche der Druckformen in hydrophile (oleophobe) und hydrophobe (oleophile) Bereiche strukturiert.
Ein Problem ist, dass die Energieaufnahme der Absorptionsschicht durch eine Temperatur begrenzt ist, bei welcher die Schicht beschädigt oder zerstört werden könnte.
Zur Lösung dieses Problems werden in DE 10 2004 007 600 A1 Druckformen mit speziellem Schichtaufbau vorgeschlagen. Durch den Schichtaufbau soll eine Minimierung der für die Bebilderung erforderlichen Strahlungsenergie erreicht werden. Der Schichtaufbau umfasst eine Deck- oder Informationsschicht aus Titandioxid, eine Absorptionsschicht aus Titan oder Molybdän und aus Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Des Weiteren umfasst er eine Pufferschicht aus Titan oder Molybdän, eine Isolationsschicht aus Polyimid und eine Trägerschicht aus Aluminium.
Ein Nachteil ist, dass die aus Titan oder Titandioxid bestehende Schicht nicht ausreichend stabil ist. Die Schicht verändert sich bei wiederholter Bebilderung, was insbesondere mit einer Änderung der Absorptionseigenschaften einhergeht. Nach mehreren Bebilderungs- und Druckzyklen sind Teile früherer Druckbilder – sogenannte „Memories” – als Störeffekte zu sehen.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine für die mehrfache Wiederbebilderung der Druckform geeignetere Druckform zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Druckform mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Druckform umfasst eine Haftschicht, eine Zwischenschicht und eine Deckschicht, wobei die Deckschicht Siliziumnitrid aufweist.
Diese Druckform weist günstige Voraussetzungen für ihre mehrfache Bebilderung auf.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Druckform genannt.
Bei einer Weiterbildung ist die Deckschicht nanostrukturiert.
Bei einer weiteren Weiterbildung sind in das Siliziumnitrid Körner eines anderen Nitrids eingebettet.
Bei einer weiteren Weiterbildung weisen die Körner eine maximale Außenabmessung im Bereich von 3 nm bis 10 nm auf.
Bei einer weiteren Weiterbildung weist die Deckschicht Titanaluminiumnitrid auf.
Bei einer weiteren Weiterbildung weist die Deckschicht Aluminiumchromnitrid auf.
Bei einer weiteren Weiterbildung ist die Zwischenschicht columnar strukturiert.
Bei einer weiteren Weiterbildung weist die Zwischenschicht Titanaluminiumnitrid auf.
Bei einer weiteren Weiterbildung weist die Haftschicht Titannitrid auf.
Bei einer weiteren Weiterbildung weist die Haftschicht Titan-Chromnitrid, Titan-Titannitrid oder Chrom-Chromnitrid auf.
Zur Erfindung gehört auch eine Druckmaschine, welche eine erfindungsgemäß oder eine der Weiterbildungen entsprechend ausgebildete Druckform umfasst.
Weitere konstruktiv und funktionell vorteilhaften Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Figur.
In der Figur ist ausschnittsweise eine Druckmaschine 1 dargestellt. Der Ausschnitt zeigt eine Druckform 1 für den plangraphischen oder lithographischen Druck. Die Druckform 1 umfasst eine Deckschicht 2, eine Zwischenschicht 3 und eine Haftschicht 4. Nicht dargestellt ist eine Schicht amphiphiler Moleküle, die auf die Deckschicht 2 aufgebracht wird. Beim Bebildern werden die amphiphilen Moleküle entsprechend der Bildinformation mittels eines Lasers durch Erhitzung lokal entfernt. Danach bilden die freigelegte Deckschicht 2 und die verbliebenen amphiphilen Moleküle die hydrophoben (oleophilen) druckenden Bereiche und die hydrophilen (oleophoben) nicht-druckenden Bereiche der Druckform 1. Die druckenden Bereiche nehmen die Druckfarbe an und die nicht-druckenden Bereiche nehmen das Feuchtmittel an. Die Deckschicht 2 ist somit eine Informationsschicht, welche die Bildinformation der Druckform 1 bestimmt.
Die Deckschicht 2 hat eine von 0,5 μm bis 5,0 μm, vorzugsweise von 0,5 μm bis 1,5 μm betragende Dicke und ist eine nanostrukturierte Schicht. Die Deckschicht 2 hat eine amorphe Matrix 5 aus Siliciumnitrid (Si₃N₄) und darin eingebetteten Körnern 6 aus Titanaluminiumnitrid (TiAlN oder AlTiN) oder Aluminiumchromnitrit (AlCrN). Titanaluminiumnitrid wird bei einem prozentualen Verhältnis Al/Ti > 1 auch als Aluminiumtitannitrid bezeichnet. Die Matrix 5 hat eine Strukturgröße von 1 nm bis 3 nm und die Größe der nanokristallinen Körner 6 beträgt von 3 nm bis 10 nm. Die Variante mit Titanaluminiumnitrid wird bevorzugt und gewährleistet eine extreme Hitzeresistenz, Oxidationsbeständigkeit, Rissunempfindlichkeit und Reflektionsarmut (gute Absorption).
Die Zwischenschicht 3, welche bei dem dargestellten, bevorzugten 3-Schichten-System die mittlere Schicht bildet, hat eine Dicke im Bereich von 0 bis 4,5 μm, vorzugsweise von 2 μm bis 3,5 μm. Eine Dicke, welche „Null” beträgt, bedeutet, dass die Zwischenschicht 3 in diesem Fall nicht vorhanden ist. Die Zwischenschicht 3 kann aus yttrium-stabilisierten Zirkonoxid, Aluminiumchromnitrid (AlCrN) oder aus Aluminiumtitanchromnitrid (AlTiCrN) bestehen. Bevorzugt wird eine aus Titanaluminiumnitrid (TiAlN oder AlTiN) bestehende Zwischenschicht 3, die sich durch ihre säulenförmige Stoffstruktur von der aus dem körnigen Titanaluminiumnitrid bestehenden Deckschicht 2 unterscheidet. Die TiAlN oder AlTiN aufweisende Zwischenschicht 3 ist sehr zäh und hat Wärme schlecht leitende Schichtstrukturen, ist also ein guter thermischer Isolator.
Die Haftschicht 4 dient zur Haftung des dargestellten 3-Schichten-Systems auf einer Trägerschicht, die ebenfalls zur Druckform 1 gehört aber nicht dargestellt ist. Die Trägerschicht kann an einer z. B. aus Aluminium, Edelstahl oder Titan bestehenden Platte, einer Hülse oder einem Band ausgebildet sein oder daraus bestehen. Durch die Trägerschicht kann auch die Umfangsfläche eines Zylinders gebildet werden, auf welcher die Haftschicht 4 haftet. Die Haftschicht 4 hat eine von 0,10 μm bis 0,25 μm und vorzugsweise ca. 0,2 μm betragende Dicke und besteht aus Titannitrid (TiN), z. B. aus einer Gradientenschicht Titan-Titannitrid (Ti-TiN) oder aus einer Gradientenschicht Chrom-Chromnitrid (Cr-CrN) oder aus Titanchromnitrid (TiCrN). Bevorzugt wird TiN. Das aus der Deckschicht 2, der Zwischenschicht 3 und der Haftschicht 4 bestehende 3-Schichten-System kann z. B. unter dem Markennamen „Sistral^®” von der Firma Eifeler Süd-Coating GmbH in Ettlingen, Deutschland bezogen werden. Diese Firma beschichtet mit dem 3-Schichten-System üblicherweise Zerspanungswerkzeuge, z. B. Bohrer, also erfindungsfremde Gegenstände. Durch Beschichten der z. B. als Aluminiumplatte ausgebildeten Trägerschicht der Druckform 1 mit dem 3-Schichten-System („Sistral^®”) lässt sich die Druckform 1 herstellen. Das Auftragen der Deckschicht 2, der Zwischenschicht 3 und der Haftschicht 4 kann durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), insbesondere Lichtbogenverdampfen (Arc-PVD), erfolgen.
Die erfindungsgemäße Druckform 1 ist bis 1000°C hochtemperaturfest.
Modifikationen können eine Unterteilung oder Aufsplittung der Deckschicht 2 in mehrere solcher Schichten und/oder der Zwischenschicht 3 in mehrere solcher Schichten beinhalten.
Weiterhin ist es denkbar, die Deckschicht 2 mit einer weiteren Schicht zu bedecken, so dass die Deckschicht 2 keine solche mehr ist. Die weitere Schicht kann ein oder mehrere Metalle, Metallnitride, Metalloxide oder Metalloxinitride umfassen.
Noch eine weitere Modifikation beinhaltet, dass eine oder mehrere der Subschichten (Deckschicht 2, Zwischenschicht 3, Haftschicht 4) gradiert sind, d. h., eine stufige oder stufenlose Variation ihrer prozentualen Gefügebestandteile aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Druckform
2: Deckschicht
3: Zwischenschicht
4: Haftschicht
5: Matrix
6: Korn
7: Druckmaschine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004007600 A1 [0003]

Claims

Druckform (1), umfassend – eine Haftschicht (4), – eine Zwischenschicht (3) und – eine Deckschicht (2), wobei die Deckschicht (2) Siliziumnitrid aufweist.
Druckform nach Anspruch 1, wobei die Deckschicht (2) nanostrukturiert ist.
Druckform nach Anspruch 1, wobei in das Siliziumnitrid Körner (6) eines anderen Nitrids eingebettet sind.
Druckform nach Anspruch 3, wobei die Körner (6) eine maximale Außenabmessung im Bereich von 3 nm bis 10 nm aufweisen.
Druckform nach Anspruch 1, wobei die Deckschicht (2) in den Körnern (6) Titanaluminiumnitrid oder Aluminiumtitannitrid aufweist.
Druckform nach Anspruch 1, wobei die Deckschicht (2) Aluminiumchromnitrid aufweist.
Druckform nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (3) columnar strukturiert ist.
Druckform nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (3) Titanaluminiumnitrid oder Aluminiumtitannitrid aufweist.
Druckform nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (3) Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid, Aluminiumchromnitrid oder Aluminiumtitanchromnitrid aufweist.
Druckform nach Anspruch 1, wobei die Haftschicht (4) Titannitrid aufweist.
Druckform nach Anspruch 1, wobei die Haftschicht (4) Titanchromnitrid, Titan-Titannitrid oder Chrom-Chromnitrid aufweist.
Druckmaschine (7), umfassend eine nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildete Druckform (1)