DE1199789B - Lithographische Druckplatte fuer Flachdruck-verfahren - Google Patents
Lithographische Druckplatte fuer Flachdruck-verfahrenInfo
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Description
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B 41 η
Deutsche KL: 151-3
1199789
O7105VIb/151
24. November 1959
2. September 1965
O7105VIb/151
24. November 1959
2. September 1965
Die Erfindung betrifft lithographische Druckplatten für Flachdruckverfahren, wie sie z. B. im Offsetdruck
verwendet werden, und hat spezielle Verbesserungen solcher Druckplatten zum Gegenstand.
Lithographische Druckplatten werden dadurch hergestellt, daß man auf eine Gewebe- oder Foliengrundlage
eine Deckschicht aufbringt, die unter anderem besondere hydrophile und oleophile Eigenschaften
aufweist, wodurch eine oleophile Mischung unter Bildung einer für Druckfarbe aufnahmefähigen
Zeichnung zurückgehalten, und wodurch von den übrigen Flächen der Platte eine wäßrige Flüssigkeit
aufgenommen wird, so daß sich dort eine druckfarbenabweisende Oberfläche bildet. Derartige Platten
können z. B. auf einem Zylinder einer Offsetdruckmaschine befestigt und nacheinander in Kontakt mit
einer wäßrigen Flüssigkeit und mit einer Druckfarbe gebracht werden. Im Idealfall ist die Platte bis auf
die von der Zeichnung betroffenen Bereiche, an welchen die Druckfarbe haftenbleibt, sonst völlig
druckfarbenabweisend. Die eingefärbte Zeichnung wird dann zur Bildumkehr auf den Offsetzylinder
übertragen und dann auf das zu bedruckende Blatt gebracht.
Die Herstellung von gut brauchbaren lithographischen Druckplatten erfordert ein sorgfältiges Aufeinanderabstimmen
einer Reihe von Eigenschaften der Beschichtung, von welchen einige von annähernd
gegensätzlicher Art sind. So muß die Deckschicht z. B. eine scharfe, mit oleophilem Material ausgeführte
Zeichnung annehmen und behalten und zugleich auch die wäßrige Flüssigkeit an- und aufnehmen
können. Die wäßrige Flüssigkeit muß dabei in einer solchen Weise aufgenommen werden, daß sie auch
bei längerem Gebrauch die Zeichnung nicht »unterwandert«. Die Deckschicht muß notwendigenfalls
die Durchführung von Korrekturen zulassen, ohne daß dadurch »Höfe« oder andere unerwünschte
Zeichen hervorgerufen werden. Die Zeichnung muß auch bei längerem Gebrauch scharf bleiben und darf
nicht an unerwünschten Stellen Farbe geben. Des weiteren müssen die Eigenschaften so sein, daß die
ersten Abzüge nach einem Stillstand der Maschine gleich von der endgültigen Qualität sind. Diese und
andere Eigenschaften müssen zur Erzielung einer überlegenen Druckplatte sorgfältig eingestellt werden,
wobei' zugleich Rücksicht auf leichte Handhabung und auf die Gesamtkosten zu nehmen sind.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine verbesserte lithographische Druckplatte, die in den
obenerwähnten und in anderen Eigenschaften hervorragend ist, die sich in ökonomischer Weise her-
Lithographische Druckplatte fur Flachdruckverfahren
Anmelder:
Oxford Paper Company, New York, N.Y.
(V. St. A.)
Vertreten
Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
Stuttgart 1, Werastr. 24
Als Erfinder benannt:
Glenn Harold Perkins, West Peru, Me.
(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 24. November 1958
(775 685),
vom 12. November 1959
(852211)
stellen läßt und die zur Anpassung an spezifische Verwendungszwecke leicht variiert werden kann. Die
verbesserte Druckplatte für Flachdruckverfahren besteht aus einem Schichtträger, der eine aus vernetzten!
Polyvinylalkohol als Bindemittel und Ton und kolloidalem Siliziumdioxyd als Pigment bestehende
Beschichtungsmischung trägt, und unterscheidet sich dadurch von bekannten Druckplatten, daß erfindungsgemäß
das in der Beschichtungsmischung enthaltene kolloidale Siliziumdioxyd eine Teilchengröße
zwischen ungefähr 7 und ungefähr 30 πΐμ aufweist. Bei Flachdruckplatten auf Basis gehärteten Polyvinylalkohol
als Bindemittel hat die Verwendung von kolloidalem Siliziumdioxyd mit einer Teilchengröße
kleiner als ungefähr 30 πΐμ zur Folge, daß die
so aufgebauten Flachdruckplatten andere Flachdruckplatten, die unter Verwendung anderer Pigmente
oder durch Verwendung von Süiziumdioxyd mit einer Teilchengröße größer als 30 πΐμ hergestellt werden,
bei weitem übertreffen.
Der mindestens zu 88% hydrolysierte Polyvinylalkohol wird durch Verwendung kolloidalen Siliziumdioxyds
mit der speziellen unter 30 ηΐμ liegenden Teilchengröße nicht nur leicht unlöslich gemacht,
sondern es erhalten auch die so hergestellten Flachdruckplatten ein in einem oleophilen-hydrophilen
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Gleichgewicht stehendes Gepräge, das durch Verwendung kolloidalen Siliziumdioxyds mit größerer
Teilchengröße nicht erzielt werden kann.
Das bei den verbesserten Platten als Bindemittel verwendete Material ist ein Polyvinylalkohol, der
allgemein erhältlich ist und in wäßriger Lösung angewendet wird. Der Polyvinylalkohol sollte, wie weiter
unten ausfuhrlicher dargelegt wird, praktisch vollständig hydrolysiert sein, und die experimentellen
Ergebnisse geben zu erkennen, daß die Hydrolyse ί0
zu über 88% erfolgt sein soll. Die Viskosität der Lösung kann in weiten Grenzen variiert werden, je
nach dem Verwendungszweck der Druckplatte, nach der für ein einwandfreies Aufbringen auf die Grundlage
erwünschten Viskosität der Beschichtungsmischung usw. Viskositäten zwischen 4 und 66 cP sind
mit Erfolg verwendet worden. Falls nicht anders angegeben, wird die Viskosität des Polyvinylalkohole
als die dynamische Viskosität einer 4°/oigen wäßrigen Lösung bei 200C in Centipoisen (cP) angegeben, wie
sie mit dem Höpplerschen Kugelfallviskosimeter bestimmt wurden.
Das in der neuen Beschichtungsmischung verwendete Pigment ist ein Gemisch von Ton und
kolloidalem Siliziumdioxyd. Die Mengenverhältnisse von Ton und Siliziumdioxyd können je nach den
gewünschten Eigenschaften der fertigen Platte, nach der speziellen als Bindemittel verwendeten PoIyvinylalkoholsorte,
nach der Gegenwart anderer in geringen Mengen angewandter inerter Materialien oder Pigmente usw. innerhalb weiter Grenzen
zwischen ungefähr 10 : 1 und ungefähr 1 : 1 schwanken. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Pigmentmischung sind verschiedene bekannte Deck- und Füllstofftone brauchbar. Tone mit geringer
Teilchengröße sind besonders geeignet, da man mit ihnen offensichtlich bessere Ergebnisse erzielt. Als
Beispiele für die anwendbaren Tone seien verschiedene Kaolintypen oder Chinatone sowie der
besonders geeignete, der Southern Clay Comp, unter dem Handelsnamen »Lustra-Ton« geschützte Ton
erwähnt.
Das kolloidale Siliziumdioxyd, das zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pigmentmischung geeignet
ist, muß aus sehr feinen Siliziumdioxydteilchen bestehen. Die mittlere Teilchengröße des Siliziumdionxyds
muß im Bereich von ungefähr 7 bis ungefähr 30 πΐμ liegen. Siliziumdioxyd mit Teilchen
größer als 30 ηΐμ sind zur Herstellung von lithographischen
Druckplatten gemäß der vorliegenden Erfindung nicht geeignet. Wenn z. B. Siliziumdioxyd,
dessen Teilchengröße ungefähr 65 πΐμ beträgt, verwendet
wird, so erhält man lithographische Platten, die praktisch nicht verwendbar sind. Obwohl kolloidales
Siliziumdioxyd, dessen Teilchen kleiner als 7 ηΐμ sind, nicht im Handel erhältlich ist, ist doch
zu vermuten, daß die Beschichtungsmischung dieser Erfindung mit Vorteil unter Verwendung solcher
kolloidaler Siliziumdioxydpräparate hergestellt werden, deren Teilchengröße unter 7πΐμ liegen.
Die am besten geeigneten Präparate von kolloidalem Siliziumdioxyd sind solche, deren Teilchengrößen
im Bereich von ungefähr 7 bis 17 πΐμ liegen.
Diese Arten kolloidalen Siliziumdioxyds und die Verfahren zu ihrer Herstellung sind bereits bekannt.
Derartige Präparate kolloidalen Siliziumdioxyds werden im allgemeinen in Form einer 30% S1O2 enthaltenden
Dispersion in den Handel gebracht; es ist nach den bekannten Verfahren jedoch möglich,
Dispersionen mit höherem oder geringerem Siliziumdioxydgehalt herzustellen.
Für viele Zwecke ist ein Material einer Teilchengröße von ungefähr 7 ηΐμ besonders erwünscht, weil
durch ein solches Material die für die Härtung erforderliche Zeit der Beschichtungsmischungen herabgesetzt
wird; hierbei läßt sich also die Herstellung von lithographischen Platten beschleunigen.
Im allgemeinen besteht für die einzelnen Beschichtungsmischungen ein optimales Mengenverhältnis
von Pigment (Ton, Siliziumdioxyd) zu Polyvinylalkohol, und aus den Versuchen ist zu entnehmen,
daß das Pigment-Bindemittel-Mengenverhältnis zwischen 7 : 1 und 3 : 1 liegen soll. Das Vernetzungsmittel,
das vorzugsweise verwendet wird, ist eine 50%ige Lösung von cyclischem N,N'-ÄthylendimethylolharnstofF.
Es lassen sich jedoch auch andere Vernetzungsmittel verwenden, wie etwa Trimethylolphenol,Tris-(hydroxymethyl)-nitromethan,Harnstoff-
Formaldehyd-, Melamin-Formaldehyd- und andere Amin-Aldehyd-Verbindungen, Glyoxal, andere Dialdehyde
usw.
Zu der Mischung wird ein Katalysator gegeben, der die Härtung beschleunigt; dieser Katalysator
kann ein Salz sein, wie etwa Zinkphenolsulfonat, Zinksulfamat, Zinksilicofluorid, Zinkchlorid, Zinkacetat,
Alaun, Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat und Ammoniumphosphat, wie auch Salze anderer
zwei- und dreiwertiger Metalle, z. B. Blei-, Calcium-, Mangan-, Cerium- und Lanthansalze. Außerdem ist
es häufig erwünscht, eine bestimmte Menge Essigsäure hinzuzufügen, welche die Mischung dünnflüssiger
macht und im Bedarfsfall die Einstellung der endgültig gewünschten Konsistenz ermöglicht
und die in manchen Fällen zur Erniedrigung des pH-Wertes der Mischung dient. Wenn Zinkphenolsulfonat
als Katalysator verwendet wird, ist für gewöhnlich kein Essigsäurezusatz mehr erforderlich;
infolgedessen ist das Zinkphenolsulfonat ein besonders günstiger Katalysator.
Erfindungsgemäße Beschichtungsmischungen werden vorteilhafterweise so hergestellt, daß man zunächst
das Ton-Kieselsäure-Pigment zusammenmischt und dann unter Rühren das Bindemittel
hinzufügt. Als nächste werden das Vernetzungsmittel, der Katalysator und (falls gewünscht) die
Essigsäure in der angegebenen Reihenfolge hinzugefügt. Das Vermischen wird bei Raumtemperatur
vorgenommen, und die Viskosität der Mischung wird vorteilhafterweise auf ungefähr 20OcP (nach
Brookfield) eingestellt. Durch Zusatz von Essigsäure kann der pH-Wert auf ungefähr 6 und,
was günstig ist, auf ungefähr 4 bis 5 erniedrigt werden.
Die Beschichtungsmischung wird mit Hilfe einer gebräuchlichen Vorrichtung, wie etwa eines Streichoder
eines Walzenbeschichters oder einer Luftrakel, auf die Gewebe- oder Foliengrundlage aufgebracht.
Die Menge der Beschichtungsmischung kann zwischen 3 und 15 g/m2, vorzugsweise zwischen 9 und
12 g/m2, schwanken. Nach der Beschichtung wird die Bahn zur Entfernung der Feuchtigkeit bei normalen
Durchlauftrocknertemperaturen (von z. B. 43,5 bis 82,5° C) getrocknet. Die Härtung erfolgt
dann dadurch, daß die Bahn für 2 bis 15 Sekunden einer Temperatur von 163 bis 177 0C ausgesetzt
wird. Die Beschichtungsmischung wird von selbst
unlöslich, und ihre Bestandteile reagieren während
des Trocknens und während der Härtung in der Weise miteinander, daß ein praktisch wasserundurchlässiger
Film entsteht, der sowohl Wasser und oleophile
Druckfarbe gut annimmt und festhält.
Unter Beachtung der vorstehend gegebenen Anhaltspunkte bezüglich der verschiedenen Arbeitsgänge,
Mengenverhältnisse usw. ist es möglich, eine vorzügliche lithographische Platte herzustellen, die
sich zur Erzielung sauberer und scharfer Abzüge eignet, die weder an unerwünschten Stellen Farbe
abgeben, noch Höfe aufweisen und die auch bei längerem Gebrauch und auch nach einem Stillstand
der Druckmaschine ausgezeichnete Abzüge liefert und darüber hinaus noch andere erwünschte Eigenschäften
aufweist.
Die speziellen Mengenverhältnisse von Pigment und Bindemittel, wie sie zur Erzielung optimaler
Gesamteigenschaften erforderlich sind, hängen, wie durch die folgenden Beispiele erläutert wird, etwas
von der Viskosität und von dem Hydrolysegrad des Polyvinylalkohole ab.
Die verschiedenen, in den anschließenden Beispielen verwendeten Polyvinylalkoholsorten kommen unter
der der E. I. du Pont de Nemours and Comp, gegeschützten Warenbezeichnung »Elvanol« mit die
chemischen und physikalischen Eigenarten charakterisierenden Zahlenzusätzen sowie die verwendete
kolloidale Siliziumdioxydsorte unter der der Monsanto Chemical Comp, geschützten Warenbezeichnung »Syton 200« auf den Markt.
Es wurde unter Verwendung eines hochviskosen (ungefähr 51 cP), zu 98% hydrolysierten unter der
Bezeichnung »Elvanol 72-51« in den Handel gebrachten Polyvinylalkohole eine Reihe von Mischungen hergestellt. In jedem Fall kamen 100 g
einer 8%igen Lösung dieses Polyvinylalkohols, 8 g einer 50%igen Lösung von cyclischem N,N'-Äthylendimethylolhamstoff, 2 g Alaun und ungefähr 2 g
50%iger Essigsäure zur Anwendung. Lustra-Ton (in 60°/oiger Suspension) und das unter der Bezeichnung »Syton 200« vertriebene kolloidale Siliziumdioxyd wurden in den Mengen angewendet, die in
der nachfolgenden Tabelle verzeichnet sind:
Elvanol 72-51 (8%ig)
Lustra-Ton (60%ig)
Kolloidales SiO2 (Syton 200)
Verhältnis Pigment zu Bindemittel Verhältnis Ton zu SiO2
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Versuche mit Platten, die mit Mischungen nach diesen Rezepten beschichtet waren, zeigten, daß die
in Spalte C angegebenen Mengenverhältnisse bei Verwendung von »Elvanol 72-51« als Bindemittel,
ebenso bei Verwendung von »Elvanol 72-60«, das zu 99% hydrolysiert ist und eine Viskosität von
ungefähr 60 cP aufweist, zu den besten Ergebnissen führten. Bei weniger Siliziumdioxyd in der Mischung
waren anfänglich auch unerwünschte Anfärbungen zu beobachten und die Abzüge nicht im erwünschten
Maße sauber. Mit größeren Mengen Siliziumdioxyd waren die gehärteten Mischungen zu hart, was die
Gebrauchsdauer herabsetzte und die Neigung zur Bildung von Höfen verstärkte.
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Unter Verwendung eines zu 98% hydrolysierten Polyvinylalkohols mittlerer Viskosität (ungefähr
24 cP), wie er unter der Bezeichnung »Elvanol 72-24«
in den Handel gebracht wird, wurde, ähnlich wie
bei Beispiel 1, eine Reihe von Mischungen hergestellt. Dazu wurden zusammen mit einem Vernetzungsmittel und einem Katalysator 80geiner 10%igen
Lösung des Polyvinylalkohols verwendet. Es wurden
sechs Mischungen hergestellt unter Verwendung der
gleichen Mengen an Ton und SiQz wie im Beispiel 1; die Rezepturen waren wie folgt:
Elvanol 71-24 (lO«/oig)
Lustra-Ton (60%ig)
Kolloidales SiO2 (Syton 200)
Verhältnis Pigment zu Bindemittel
Verhältnis Ton zu S1O2
Versuche mit Platten, die mit Mischungen nach
diesen Rezepten beschichtet waren, zeigten, daß die in Spalte C angegebenen Mengenverhältnisse die
insgesamt beste Mischung ergaben, obwohl die Unterschiede zwischen der Mischung C und den
anderen Mischungen (mit Ausnahme der Mischung A) nicht so groß waren wie bei Verwendung des hochviskosen Bindemittels. Die Mischung A hatte keine
ausreichende Gebrauchsdauer (paper ribbon correc-80
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2:1
6:1
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3:4
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3:5
tion life) und lief fleckig in der Maschine. Bei den
Mischungen D, E und F war eine gewisse Neigung zur Bildung von Höfen zu bemerken.
Unter Verwendung eines niedrigviskosen (ungefähr 5 cP), zu 99% hydrolysierten Polyvinylalkohols,
wie er unter der Bezeichnung »Elvanol 70-05« ver-
trieben wird, wurde, ähnlich wie bei den Beispielen 1 und 2, eine Reihe von Mischungen hergestellt. Hierbei
wurden zusammen mit einem Vernetzungsmittel und einem Katalysator 80 g einer 20%igen Lösung des
Polyvinylalkohols verwendet. Sechs Mischungen wurden wie folgt hergestellt:
Elvanol 70-05 (20%ig)
Lustra-Ton (60%ig)
Kolloidales SiO2 (Syton 200)
Verhältnis Pigment zu Bindemittel
Verhältnis Ton zu SiO2
'5
Versuche mit Platten, die mit Mischungen nach diesen Rezepten beschichtet waren, waren im allgemeinen
zufriedenstellend, jedoch etwas weniger gut als mit den Platten der Beispiele 1 und 2. Nach Stillstand
der Maschine erhielt man mit den Mischungen A, B und C zunächst weniger gute Abzüge, und
bei den Mischungen D, E und F waren einige Höfe zu beobachten. Die Gebrauchsdauer (paper ribbon
correction life) war bei Mischung A nicht gut.
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1:0
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2:1
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6:1
1:1
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3:4
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Unter Verwendung eines zu 88% hydrolysierten Polyvinylalkohols mittlerer Viskosität (ungefähr
cP), wie unter der Bezeichnung »Elvanol 52-22« vertrieben wird, wurde, ähnlich wie in den vorangehenden
Beispielen, eine Reihe von Mischungen hergestellt. Hierbei wurden zusammen mit einem
Vernetzungsmittel und einem Katalysator 80 g einer 10%igen Lösung des Polyvinylalkohols verwendet.
Sechs Mischungen wurden wie folgt hergestellt:
Elvanol 52-22 (10%ig)
Lustra-Ton (60%ig)
Kolloidales SiO2 (Syton 200)
Verhältnis Pigment zu Bindemittel
Verhältnis Ton zu SiO2
Versuche mit Platten, die mit Mischungen nach diesen Rezepten beschichtet waren, zeigten, daß bei
Verwendung von Mischung A in nicht geringem Ausmaß Fehleinfärbungen auftraten, ein Fehler, der
mit zunehmenden Mengen kolloidalen Siliziumdioxyds zurückgeht, so daß bei Mischung F nur noch
eine sehr schwache Tönung zu beobachten war. Bei dem hohen Siliziumdioxydgehalt der Mischung F
war jedoch die Gebrauchsdauer insgesamt nicht zufriedenstellend.
Die bei Beispiel 4 beobachtete Neigung, zu fehlgetönten Abzügen zu führen, ist vermutlich durch die
Anwesenheit eines merklichen Anteils an Acetatgruppen im Bindemittel zurückzufuhren, die das
Bindemittel zu sehr oleophil macht. Nach weitergehender Hydrolyse sind mehr Acetatgruppen durch
Hydroxylgruppen ersetzt, so daß das Bindemittel weniger oleophil ist und die gewünschte gegenseitige
Abstimmung der oleophilen und hydrophilen Eigenschaften durch Zusatz des kolloidalen Siliziumdioxyds
erreicht werden kann, ohne daß die Gebrauchsdauer und andere erwünschte Eigenschaften beeinträchtigt
werden. Als Ergebnis der mit Probeplatten, die mit Mischungen der vorangehenden Beispiele beschichtet
waren, durchgeführten Versuche konnten einige grundsätzliche Ergebnisse sichergestellt werden, und
zwar wie folgt:
a) Der als Bindemittel verwendete Polyvinylalkohol soll zu mehr als 88%, vorzugsweise zu ungefähr
98 oder 99%, hydrolysiert sein.
b) Die Viskosität des Bindemittels ist nicht sehr kritisch, sofern sie im Bereich von ungefähr 66
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bis ungefähr 4cP liegt; mit wechselnder Viskosität der Bindemittel sind jedoch verschiedene
Pigment-Bindemittel- und Ton-SiO2-Mengenverhältnisse erwünscht.
c) Die Mengenverhältnisse Ton zu SiO2 sollen
kleiner als 10 : 1, jedoch nicht wesentlich unter 1 : 1 sein, wobei das optimale Verhältnis
mit sinkender Viskosität des Bindemittels allem Anschein nach ansteigt.
d) Das optimale Mengenverhältnis Pigment zu Bindemittel nimmt anscheinend mit steigendem
Ton-Si02-Verhältnis zu.
Claims (5)
1. Lithographische Druckplatte für Flachdruckverfahren aus einem Schichtträger, der eine aus
vernetzten! Polyvinylalkohol als Bindemittel und Ton und kolloidalem Siliziumdioxyd als Pigment
bestehende Beschichtungsmischung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das kolloidale
Siliziumdioxyd eine Teilchengröße zwischen ungefähr 7 und ungefähr 30 πΐμ aufweist.
2. Druckplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis Ton zu
Siliziumdioxyd kleiner als 10 : 1, jedoch nicht wesentlich kleiner als 1 : 1 ist.
3. Druckplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis Pigment
zu Bindemittel in an sich bekannter Weise kleiner als 7:1, aber größer als 3 : 1 ist.
4. Druckplatte gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungs-
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mittel in an sich bekannter Weise cyclischer danach bei einer Temperatur von ungefähr
Ν,Ν'-Äthylendimethylolharnstoff ist. bis 177°C gehärtet wird.
• 5. Verfahren zur Herstellung der Druckplatte
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß In Betracht gezogene Druckschriften:
auf die Grundlage eine Schicht der Beschichtungs-
5 Deutsche Patentschriften Nr. 908 377,909 529;
mischung aufgebracht, diese Mischung bei einer schweizerische Patentschrift Nr. 306 661;
Temperatur von 43,5 bis 82,5°C getrocknet und USA.-Patentschriften Nr. 2 532 865, 2 721 815.
509 659/310 8.65 O Bundesdruckerei Berlin
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