Farbstoffe in lithographischen Druckplatten

Transkript

1 Farbstoffe in lithographischen Druckplatten H. Baumann Kodak, R&D sterode Innovationsforum Funktionelle Farbstoffe Innovationen in Medizin und Technik Wolfen,

2 Lithographischer Druckprozess (1) Farbauftragszylinder W/-Emulsion aus Feuchtmittel und Farben Bildstelle Al-Substrat

3 Lithographischer Druckprozess (2) Tonen Farbannahmestörung Bildstelle Al-Substrat

4 Aufbau einer ffsetdruckplatte Druckende Schicht 0.5 bis 3 µm (wenn für Laser empfindlich = Computer-to Plate-System, CtP Hydrophiler Interlayer 10 bis 30 nm Al-xid, 0.2 bis 0,7 µm, R a = µm Al-Substrat (140 bis 400 µm Am häufigsten verwendetes Interlayermaterial: P 3 H P 3 H P 3 H P 3 H P 3 H Polyvinylphosphonsäure

5 Lichtquellen Hableiterlaser 405 nm, mw Single-Beam-Technologie Kostengünstig Erfordert Platten mit Lichtempfindlichkeiten <100µJ/cm² Deshalb Schichten auf Basis der radikalischen Photopolymerisation zwingend notwendig Gelblichtumgebung erforderlich Haupteinsatz: Zeitungsdruck Ältere Belichter mit 532 nm fd-d-yag kaum noch vorhanden Halbleiterlaser nm, W Multi-Beam-Technologie Hohe Auflösung Lichtempfindlichkeiten der Platten muss im Bereich 70 bis 300 mj/cm² liegen Tageslichtverarbeitung möglich Derzeit die am meisten genutzte Belichtungstechnologie für alle existierenden Anwendungen im ffsetdruck 405 nm Laserdiode mit Fixfokus Drehspiegel IR Laser Diode Light Valve Matrix External Drum Internal Drum oder Flachbett Autofocus System

6 Funktionen von Farbstoffen in Druckplatten Bilderzeugung Initiierung chemischer Reaktionen Radikalbildung Säurebildung Auslösung physikalischer Änderungen durch Wärme rganisation / Wasserstoffbrückenbildung Koaleszenz von thermoplastischen Polymerpartikeln Deformation Ablation Bildvisualisierung/-verbesserung verbesserung Anfärben (keine Änderung bei der Belichtung Pigmente Lösliche Farbstoffe Farbumschlag beim Belichten Farblos Blau Blau Farblos Filterfarbstoffe Schärfe Tageslichtstabilität

7 Positiv arbeitende Schichten (belichtete Stellen lösen sich im Entwickler) H H H H IR + IR + IR + IR + Belichtung H H H H IR + IR + IR + IR + H H H H Wärme H H H H Wasserstoffbrücken zwischen phenolischen H-Gruppen der Matrix und IR-Farbstoff vor der Belichtung Dadurch schwerlöslich im alkalischen Entwickler IR-Farbstoff absorbiert Licht und wandelt es in Wärme um Dadurch lösen sich die Wasserstoffbrückenbindungen zeitweilig Matrix wird löslich im alkalischen Entwickler (ph > 13) + Cl S 3 -

8 egativ arbeitende Schichten (unbelichtete Stellen lösen sich im Entwickler) Licht Sensibilisator Initiator radikalisch polymerisierbare Gruppe am Polymer radikalisch polymerisierbares ligomer Bindemittelmatrix mit reaktiven Gruppen Bewegliche, radikalisch polymerisierbare ligomere Sensibilisator erzeugt in Wechselwirkung mit Initiatoren Startradikale ligomere vernetzen mit der Matrix in einer Kettenreaktion

9 Photochemie im Dreikomponenten-System aus Donor/Sensiblisator/Akzeptor e-donor Sensibilisator 1. e-akzeptor 2. LUM HM Hohe Effizienz wenn: Thermodynamische Voraussetzung gegebene ist G = F(E ox 1/2 E red 1/2) E h ν + E C < 0 Donor nach xidation irreversibel zerfällt Akzeptor nach Reduktion irreversibel zerfällt

10 Photochemie im Dreikomponenten-System aus Donor/Sensiblisator/Akzeptor e-donor oxyd. Sensibilisator e-akzeptor, reduz. LUM HM irreversibler Zerfall Hohe Effizienz wenn: Thermodynamische Voraussetzung gegebene ist G = F(E ox 1/2 E red 1/2) E h ν + E C < 0 Donor nach xidation irreversibel zerfällt Akzeptor nach Reduktion irreversibel zerfällt irreversibler Zerfall

11 Irreversible Fragmentierungen reduzierter Akzeptoren Triazine Me CCl 3 + e. Me CCl 3. - Me CCl 2. + Cl- CCl 3 CCl 3 CCl 3 Diaryliodonium + e. I + I C + I Triarylsulfonium + e. S + C + S S Alkoxypyridinium R + -R + e. R. -R R R.

12 Akzeptoren für 405 nm Systeme: Hexaarylbiimidazole Wirksamste Substanzklasse für Anwendungen im nahen UV ur funktionsfähig zusammen mit heterozyklischen Mercaptoverbindungen Sensitizer 405 nm Sensitizer *.- 6 k > 5, 6* 10 sec S SH H + S S 12

13 Irreversible Fragmentierungen von oxydierten Donatoren Anilinodiessigsäure CH CH - e. CH CH +. CH + C + 2 H + Mercapto-Heterozyklen R 1 SH - e. R 1 SH +. R 1 S + H + R 2 R 2 R 2 Triphenylalkylborate. B - R - e. B R B + R.

14 IR Sensibilisatoren H 3 C C 6 H 5 Cl - S S Cl - C 4 H 9 Cl 4 - C 4 H 9 S 0322 FEW S 0507 FEW S 0750 FEW S 0929 FEW λ max 777 nm 798 nm 787 nm 794 nm I + Für den Fall Diaryliodoniumsalz: R R G Photo Speed ev ev ev ev 55 mj/cm² 65 mj/cm² 75 mj/cm² 60 mj/cm²

15 405 nm Sensibilisatoren R Cl R R R R R 1 (Kodak) 2 (Agfa) 3 (FUJI) 4 λ max 360 nm 367 nm 399 nm 390 nm LUM HM ev ev ev ev ev ev ev ev Speed 35 µj/cm 2 35 µj/cm 2 80 µj/cm 2 40 µj/cm 2 LUM-Energie beeinflusst die Fotoempfindlichkeit Je höher die LUM-Energie desto höher die Fotoempfindlichkeit bei gegebenem Akzeptor

16 Bindemittel Acrylic Types H 2 C H R R Bindemittel mit reaktiven Seitengrupen haben sich gegenüber nicht-reaktiven durchgesetzt. Polyurethane Types H H C X C H H H H 3 C

17 C H 2 Reaktive ligomere H H C C H H 6 6 C C 6 H CH C C C CH C C HC C HC C CH Mehrfunktionelle (Meth)acrylate Biuret-Einheiten Urethane-Einheiten Harnstoff-Einheiten Cyanursäure-Einheiten H 3 C C C C H 2 C H H C 6 H 2 C H 2 C C H H C 6 C C C H 2 C C C n n C

18 Haftvermittler P H H H H Substrate Haftvermittler ist an der Al-xidoberfläche gebunden Er reagiert bei der Photopolymerisation

19 Sauerstoffsperrende Deckschicht Sperrschicht 0,2 2,5 µm Sauerstoff inhibiert die radikalische Polymerisation Deckschichten bestehen aus Polyvinylalkohol und schwach basischen Haftvermittlern wie Polypyrrolidon oder Polvinylimidazol Besonders gut lösen sich Polyvinylalkohole mit sauren Gruppen PVA's mit sauren Gruppen H H Ac X H H Ac CH S 3 H Photopolymerschicht 0,8 2,0 µm Anaerobe Inhibitoren Inhibieren in Abwesenheit von Sauerstoff - C H 3 C H 3 R Partikel (Wachs, Silica, Mica) zur Erhöhung der Kratzfestigkeit 19

20 Verarbeitungsschritte 1. Preheat 2. Prewash 3. Develop 4. Rinse 5. Gum & Dry

21 Entwicklung auf der Druckmaschine Kodak Sonora XP Farbwalze Gummituchzylinder Farbe Papier 21

22 Kodak U. Dwars C. Simpson M. Flugel S. Werner B. Strehmel H.-J. Timpe Industriepark Wolfen FEW Chemicals GmbH RGAICA Feinchemie GmbH SYTH Chemicals GmbH & Co. KG 22