DE3830593C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bedrucken
eines bedruckbaren Substrats gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Ein solches Druckverfahren ist aus der deutschen Zeitschrift
"druck print 3/1980; Seiten 145, 146, 148" bekannt. Bei diesem
bekannten Druckverfahren wird ein Muster oder ein Teil
eines Musters von einer Druckplatte auf ein bedruckbares
Substrat übertragen, indem eine Fläche der Druckplatte eingefärbt
wird, das Farbmuster auf einen farbhaltigen Zwischenkörper
oder ein Farbkissen übertragen wird, indem die Oberfläche
des Druckkissens gegen die eingefärbte Fläche gepreßt
wird, so daß Farbe auf das Kissen übertragen wird und dann
die eingefärbte Fläche des Kissens gegen das zu bedruckende
Substrat gepreßt wird.
Für einen erfolgreichen Druckprozeß ist es erforderlich, daß
im wesentlichen die gesamte Farbe von der Druckplatte auf
das Druckkissen und dann vom Druckkissen auf das bedruckbare
Substrat übertragen wird. Eine vollständige Farbübertragung
in jedem Schritt erfordert einen richtigen Ausgleich der
Adhäsionskräfte zwischen (1) der Druckplatte und der Farbe,
(2) der Farbe und dem Druckkissen und (3) der Farbe und dem
bedruckbaren Substrat. Wenn die Farbe so strukturiert ist,
daß eine gute Übertragung zum Druckkissen stattfindet, wird
ihre vollständige Übertragung vom Druckkissen erschwert.
Chemische Lösungswege für das Problem des Ausgleichs der re
lativen Adhäsionskräfte zwischen der Farbe und der Druck
platte, dem Druckkissen und dem bedruckbaren Substrat erfor
dern eine sorgfältige Auswahl der Materialien; sie können
zur Beeinträchtigung der Druckqualität des fertiggedruckten
Produkts führen.
Eine weitere Schwierigkeit bei chemischen Lösungswegen für
die Probleme der Farbübertragung besteht darin, daß unter
schiedliche Substrate unterschiedliche Farbstrukturen erfor
dern können. Beispielsweise sind in der US-PS 43 88 137 Be
schichtungen beschrieben, die speziell so ausgebildet sind,
daß sie ein erwünschtes Ausmaß unterschiedlicher Adhäsionen
für das Haften an verschiedenen Flächen aufweisen, indem (1)
die Dichte der Quervernetzung der Beschichtungen, (2) die
Anwesenheit adhäsionsfördernder Stellen in der Beschichtung
und (3) die Glasübergangstemperatur der Beschichtung kon
trolliert werden.
Auch hier ist ein Verfahren zum Drucken durch Übertragen von
Farbe von einer Fläche zu einer anderen erwünscht, bei dem
kein sorgfältiger Ausgleich zwischen den Adhäsionseigen
schaften einer Farbe bezüglich der Flächen, von der und auf
die sie zu übertragen ist, erforderlich ist.
Mit Hilfe der Erfindung soll ein Druckverfahren geschaffen
werden, bei dem die Farbe leicht zwischen einer eine Farb
schicht tragenden Fläche und einem zu bedruckenden Substrat
übertragen werden kann.
Das mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Druckverfahren
soll nicht auf der Erzielung eines sorgfältigen Ausgleichs
zwischen den Adhäsionskräften zwischen feuchter Farbe und
Oberflächen beruhen, zu denen und von denen sie übertragen
werden soll.
Ferner sollen bei dem mit Hilfe der Erfindung zu schaffenden
Druckverfahren Veränderungen der Adhäsionseigenschaften der
Farbe während des Druckvorgangs geändert werden.
Nach der Erfindung wird ein Druckverfahren zum Bedrucken
eines bedruckbaren Substrats geschaffen, bei dem eine gemu
sterte Fläche mit einer Schicht aus einer feuchten, durch
Bestrahlung härtbaren Farbe eingefärbt wird und die gemu
sterte Farbschicht dann auf die Farbübertragungsfläche eines
Farbkissens übertragen wird. Die Farbschicht auf dem Farb
kissen wird dann einer Strahlung unter Bedingungen ausge
setzt, unter denen die Farbe an der Grenzfläche zwischen der
Farbschicht und der Übertragungsfläche des Druckkissens
stärker aushärtet als an der anderen Fläche der Farbschicht,
an der sie klebrig bleibt. Die klebrige Fläche der Farbe auf
dem Druckkissen wird dann mit dem zu bedruckenden Substrat
in Kontakt gebracht, und die Farbschicht wird vom Kissen auf
das bedruckbare Substrat übertragen. Die auf das bedruckbare
Substrat übertragene Farbe kann dann weiter, beispielsweise
durch Strahlung, ausgehärtet werden. Es ist aber auch mög
lich, die Farbe ohne Anwendung externer Mittel aushärten zu
lassen.
Die Erfindung ermöglicht die Verwendung einer großen Viel
falt von Farbzusammensetzungen und Oberflächenmaterialien,
die mit der Farbe in Kontakt kommen. Die Farbe muß jedoch so
zusammengesetzt sein, daß eine wirksame Übertragung von der
eingefärbten Platte zum Übertragungskissen stattfindet, und
die mit der Übertragungsfläche des Druckkissens in Kontakt
stehende Farbe muß in einem größeren Ausmaß härtbar sein als
der Teil der Farbe, der mit dem bedruckbaren Substrat in
Kontakt gebracht werden soll, damit ein einfaches Lösen der
Farbe vom Druckkissen zur Übergabe auf das bedruckbare Sub
strat ermöglicht wird.
In der anschließenden Beschreibung werden die folgenden Aus
drücke mit den angegebenen Definitionen verwendet:
"klebrig" - die Eigenschaft des Haftens oder Klebens;
"Niedrigenergiefläche" - eine Fläche mit niedrigen molekula
ren Anziehungskräften für andere Materialien, insbesondere
Klebstoffe oder andere organische Polymere;
"sauerstoffblockiert" - die Tendenz, in Anwesenheit von
Sauerstoff oder Luft nicht zu härten oder zu polymerisieren.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung der Ablauffolge des zu
beschreibenden Verfahrens,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Farbschicht auf
dem Farbübertragungskissen nach der Übertragung von
der Druckplatte,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht zur Veranschauli
chung des Schritts des selektiven Härtens der Farb
schicht auf dem Farbübertragungskissen mittels Ul
traviolettstrahlung und
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht, in der die Farbe
auf einem bedruckten Substrat nach dem Kontakt mit
dem Substrat und dem anschließenden Lösen vom Farb
übertragungskissen zu erkennen ist.
Nach der Zeichnung wird beim ersten Schritt der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens Farbe in einem gewünschten
Muster von der eingefärbten Fläche 2 der Druckplatte 1 auf
eine Niedrigenergiefläche 5 des Farbübertragungskissens 6
übertragen. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Farbschicht 4 auf der
Fläche 5 aus einer Quelle 13 über einen Reflektor 12 und ein
Filter 11 bestrahlt. Die Bestrahlung der Farbschicht 4 hat
zur Folge, daß die Innenfläche 4a der Farbe stärker aus
härtet als die Außenfläche 4b. Beim nächsten Schritt des
Verfahrens wird die Farbe auf die bedruckbare Fläche 10
eines Substrats 8 übertragen, indem der eingefärbte Bereich
des Farbübertragungskissens 6 mit dem Substrat in Kontakt
gebracht wird.
Das Verfahren erfordert, daß die Farbe an der Grenzfläche
zwischen der Farbschicht und dem Farbübertragungskissen,
d. h. die Farbe an der Innenfläche 4a, stärker härten kann
als die Farbe an der Außenfläche 4b. Dieses Härten der
Innenfläche 4a führt zu einer Reduzierung der Adhäsion der
Farbschicht am Farbübertragungskissen und zu einem Loslösen
der Farbschicht vom Farbkissen, wenn die klebrige, im we
sentlichen ungehärtete Außenfläche 4b der Farbschicht mit
dem bedruckbaren Substrat in Kontakt kommt.
In der bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfah
rens wird das selektive Härten (1) durch Verwendung einer
sauerstoffblockierten, strahlungshärtbaren Farbe und (2)
durch Auswahl einer Strahlung zum Härten, die die Farbe in
Anwesenheit von Sauerstoff in geringerem Maße härtet als in
Abwesenheit von Sauerstoff, erzielt. Typische einsetzbare
Strahlungsquellen sind Elektronenstrahlquellen und Ultravio
lettquellen, wobei die bevorzugte Quelle eine Ultraviolett
quelle ist.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das selektive Härten
der Innenfläche 4a der Farbe dadurch erzielt, daß in Kontakt
mit der Farbübertragungsfläche Katalysatoren oder die Poly
merisierung fördernde Stoffe für die Farbe verwendet werden.
Bei diesem Aspekt der Erfindung müssen der Katalysator oder
der das Polymerisieren fördernde Stoff nicht in starkem Aus
maß an der Außenfläche (beispielsweise an der Außenfläche
4b) der Farbschicht vorhanden sein. Ein selektives Dotieren
der Farbschicht mit Katalysatoren oder mit die Polymerisie
rung fördernden Stoffen kann durch Befeuchten der Farbüber
tragungsfläche 5 des Druckkissens mit einem Katalysator oder
einem Polymerisierungsmittel erzielt werden, bevor die Farbe
von der Druckplatte 2 zur Fläche 5 übertragen wird. Die Far
be am Farbkissen wird dann der Strahlung ausgesetzt, die die
Farbe in Anwesenheit des Katalysators oder des die Polymeri
sierung fördernden Stoffs härtet.
Die Bestrahlung wird solange durchgeführt, bis die Farbe an
der Grenzfläche genügend gehärtet ist, so daß der Kontakt
der äußeren, immer noch klebrigen Fläche 4b der Farbe mit
dem bedruckbaren Substrat dazu führt, daß die Farbschicht am
Substrat stärker haftet als am Farbübertragungskissen.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren mittels sauerstoff
blockierter Farben durchgeführt werden soll, dann können
alle Farben benutzt werden, die in Anwesenheit von Sauer
stoff nicht vollständig polymerisieren. Beispielsweise ist
die Polymerisierung von Acrylaten für die Anwesenheit von
Sauerstoff empfindlich, und der in der Luft vorhandene Sauer
stoff verzögert oder verhindert sogar die Polymerisierung
von Acrylverbindungen, so daß ein klebriges, unvollständig
polymerisiertes Harz in Anwesenheit von Sauerstoff erhalten
wird.
Ungesättigte Polyesterharze haben ebenfalls die Neigung,
luftblockiert zu sein, so daß diese Harze enthaltenden Far
ben ebenfalls beim erfindungsgemäßen Verfahren brauchbar
sind.
Bei der Verwendung sauerstoffblockierter Farben zur Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Energie
der bevorzugten Strahlenquelle im Bereich von 200 bis 450 nm,
vorzugsweise im Bereich von 400 bis 450 nm. Ultraviolett
quellen mit Wellenlängen bis herab zu 200 nm könnten in man
chen Fällen zwar verwendet werden, beispielsweise bei Far
ben, die sehr stark sauerstoffblockiert sind, jedoch besteht
bei ultravioletter Strahlung mit so kurzen Wellenlängen
stark die Neigung, daß ein Härten auch dann stattfindet,
wenn die Farboberfläche Sauerstoff ausgesetzt ist.
Der besondere Vorteil der Verwendung sauerstoffblockierter
Harze bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
beruht in der Tatsache, daß die klebrige Fläche, die bei dem
in Fig. 3 dargestellten Schritt nicht härtet, gegen den
Sauerstoff abgeschirmt ist, nachdem die Farbschicht auf das
bedruckte Substrat (siehe Fig. 4) übertragen worden ist, so
daß sie anschließend sehr einfach unter den gleichen Strah
lungsbedingungen wie beim vorangehenden Schritt gehärtet
werden kann.
Das Farbübertragungskissen hat vorzugsweise eine Niedrig
energiefläche, wobei es sich dabei um eine Fläche handelt,
die in Anwesenheit der Strahlung, der die Farbe im selekti
ven Härtungsschritt ausgesetzt ist, nicht mit der Farbe co
polymerisieren kann. Bevorzugte Materialien für das Farb
übertragungskissen sind die Silikone; es können jedoch auch
andere Materialien mit niedriger Oberflächenenergie verwen
det werden, die Farbe von der Druckplatte in dem in Fig. 2
dargestellten Verfahrensschritt abheben können.
Wie oben erwähnt wurde, ist die bevorzugte Energiequelle
eine Lichtquelle, deren Hauptstrahlung im Bereich von 200
bis 450 nm liegt. Typische brauchbare UV-Quellen für die
Strahlung in diesem Bereich sind die Modelle F450, F200 und
AEL1B, die von der Firma Fusion Systems, Inc., hergestellt
und vertrieben werden. Wenn die Strahlungsquelle einen zu
hohen Pegel der kurzwelligen UV-Strahlung erzeugt, können
zum Blockieren von denjenigen Wellenlängen, die zum Polyme
risieren der Außenfläche 4b der Farbschicht führen könnten,
Filter verwendet werden.
Dieses Verfahren führt zu einer sauberen Übertragung der
Farbe von der Farbübertragungsfläche zum bedruckbaren Sub
strat, und die übertragene Farbe hat eine äußere Farbfläche,
die gehärtet ist. Die gehärtete Fläche kann zusätzliche
Farbschichten in unterschiedlichen Farben aufnehmen, ohne
daß ein Zwischenhärtungsschritt durchgeführt werden muß, ob
gleich ein abschließendes Härten notwendig sein kann, wenn
die Farbe nicht so zusammengesetzt ist, daß sie nachhärtet.
Das Beispiel beschreibt einen
Druckvorgang,
bei dem die Farbe auf dem Druckkissen
bestrahlt wird.
Bei der Durchführung dieses Druckverfahrens wird eine handelsübliche,
UV-härtbare Siebdruckfarbe, wie in Fig. 2 dargestellt, als Schicht auf ein Druckkissen
aufgebracht und entsprechend der Fig. 3 in einem
zusätzlichen Schritt auf dem Druckkissen bestrahlt.
Ein
UV-Härtungssystem des Typs F450-10 der Firma Fusion Systems
mit einem V-Kolben wird zur Erzielung der Teilhärtung der
Farbe verwendet. Der V-Kolben strahlt 80% seiner verwertba
ren Energie im Bereich von 400 bis 450 nm aus. Das Farbkis
sen wird an dem Härtungssystem auf einem Förderband vorbei
bewegt, das sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 21 m
(70 feet) pro Minute bewegt. Die Außenfläche der Farbe (die
Fläche 4b in Fig. 3 bleibt klebrig, und die Farbe wird
vollständig vom Druckkissen auf das bedruckbare Substrat,
wie in Fig. 4 dargestellt,
übertragen.
Claims (12)
1. Verfahren zum Bedrucken eines bedruckbaren Substrats,
bei welchem eine gemusterte Fläche einer Druckplatte mit einer
feuchten Farbe eingefärbt wird, die eingefärbte Fläche
zur Übertragung von Farbe von der Fläche der Druckplatte zur
Bildung einer gemusterten Farbschicht mit einer Farbübertragungsfläche
eines Druckkissens in Kontakt gebracht wird und
die Außenfläche der sich ergebenden Farbschicht auf der Übertragungsfläche
mit dem bedruckbaren Substrat in Kontakt gebracht
wird, wobei die gemusterte Farbschicht von dem Druckkissen
auf das bedruckbare Substrat übertragen wird, dadurch
gekennzeichnet,
- a) daß als Farbe eine sauerstoffblockierte, strahlungshärtbare Farbe verwendet wird,
- b) daß die Farbschicht auf der Farbübertragungsfläche vor der Übertragung auf das bedruckbare Substrat zur Erzeugung von Polymerisierungsbedingungen einer Strahlung ausgesetzt wird, die die Farbe an der Grenzfläche zwischen der Farbschicht und der Farbübertragungsfläche in größerem Ausmaß härtet als an ihrer Außenfläche,
- c) daß die teilweise ausgehärtete Farbschicht auf das bedruckbare Substrat übertragen wird, und
- d) daß die teilweise gehärtete Farbschicht vollständig ausgehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Farbe an der Grenzfläche im Schritt b) im wesentlichen
vollständig gehärtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bestrahlen der Farbschicht unterbrochen wird, solange
die Farbschicht an ihrer Außenfläche noch klebrig ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die auf das bedruckbare Substrat übertragene Farbschicht
durch Anwendung von Strahlung vollständig ausgehärtet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Farbe ein Harz verwendet wird, das aus der Gruppe der
Polyacrylate und der ungesättigten Polyester ausgewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Farbe ein Polyacrylat verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Strahlung eine Energiestrahlung im Wellenlängenbereich
von 200 bis 450 nm zur Anwendung gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine mittels Ultraviolettstrahlung härtbare Farbe verwendet
wird und daß eine Ultraviolettstrahlung zur Einwirkung gebracht
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Strahlung ein Elektronenstrahlbündel zur Einwirkung gebracht
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
für das Druckkissen ein Druckkissen mit einer Niedrigenergiefläche
verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schritte a), b) und c) zum Drucken mehrerer gemusterter
Farbschichten auf das Substrat mehrmals durchgeführt werden
und daß die erhaltene Zusammensetzung gehärtet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die erhaltene Zusammensetzung mittels Strahlung gehärtet
wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Free format text: CICCI, THOMAS, COLUMBIA, MD., US |
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