Tiefdruckwerkzeug

Abstract

 Tiefdruckwerkzeug zur Aufbringung hoher Auftragsmengen, dadurch gekennzeichnet, dass in die das Druckbild definierenden Vertiefungen des Tiefdruckwerkzeugs Stege in Punktform eingebracht sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tiefdruckwerkzeugs, insbesondere eines Tiefdruckzylinders.

[0002] Die Oberfläche und die Geometrie eines Tiefdruckwerkzeugs werden je nach den entsprechenden Erfordernissen gestaltet. Sind hohe Auftragsmengen des zu druckenden Materials auf dem Bedruckstoff gewünscht, so wird ein grober Raster zur Herstellung des Tiefdruckwerkzeugs gewählt.
Zur Wiedergabe feinster Details in präziser Form muss hingegen ein sehr feiner Raster zur Herstellung des Tiefdruckzylinders angewendet werden.

[0003] Die Aufbringung großer Auftragsmengen und die gleichzeitige Darstellung feinster Details in hoher Präzision sind daher einander widersprechende Anforderungen an die Oberfläche und Geometrie eines Tiefdruckwerkzeugs.

[0004] Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines Tiefdruckwerkzeugs bereitzustellen, wobei das Tiefdruckwerkzeug einerseits dazu geeignet sein soll, große Auftragsmengen aufzubringen und andererseits auch feinste Details präzise wiederzugeben.

[0005] Gegenstand der Erfindung ist daher ein Tiefdruckwerkzeug zur Aufbringung hoher Auftragsmengen, dadurch gekennzeichnet, dass in die das Druckbild definierenden Vertiefungen des Tiefdruckwerkzeugs Stege in Punktform eingebracht sind.

[0006] Der Anspruch einen Tiefdruckzylinder herzustellen, der auf der einen Seite große Auftragsmengen liefert, jedoch feinste Details wiedergeben kann, schließt sich normalerweise aus. Um große Auftragsmengen zu erreichen, muss ein grober Raster im Bereich von etwa 25-54 1/cm gewählt werden. Dieser Bereich garantiert eine gute Flächendeckung, Ausgleich der Stege und Fließverhalten und eine entsprechende Lackgrammatur auf dem Bedruckstoff..

[0007] Für die Wiedergabe feinster Details wünscht man sich aber einen Raster zwischen 140 & 200 1/cm. Dieser Raster versehen, mit einer Outline, garantiert die Detailtreue und Feinheit der Mikroschriften und Strukturen für den Sicherheitsdruck. Mit dieser Rasterfeinheit kann jedoch nicht die erforderliche Auftragsmenge für beispielsweise einen Schutzlack erreicht werden, der eine entsprechende Porenfreiheit garantiert.

[0008] Es ist bekannt, dass das Entfemen von Stegen zwischen den Zellwänden bei feinen Rastern zu einer größeren Auftragsmenge führt, jedoch sich bei etwas breiteren graphischen Elementen druckfreie Höfe bilden. Auch das umgekehrte Verfahren Hilfsstege in rasterfreie Zonen einzubringen, schließt eine Hofbildung und damit Unterbrechungen im Druckbild' nicht aus. Das Ergebnis ist nicht ausreichend.

[0009] Erfindungsgemäß werden nun Stege in Punktform gleichmäßig in die das Druckbild definierenden Vertiefungen des Tiefdruckwerkzeugs eingebracht. Dadurch wird einerseits die Auftragsmenge nur geringfügig reduziert, andererseits wird das beim Verdrucken auftretende Herausziehen des zu verdruckenden Mediums (Lack oder Farbe) verhindert. Es entstehen keine druckfreien Höfe mehr.

[0010] Die Stege werden in Punktform in die Vertiefungen gesetzt. Die Anzahl der Stege ist abhängig von der Dimension der Vertiefungen. Die Größe der Stege wird vorzugsweise konstant gehalten, kann jedoch auch moduliert werden. Beste Ergebnisse werden jedoch mit einer konstanten Punktgröße erzielt. Die Punktgröße beträgt üblicherweise zwischen 0,01 und 0,1, vorzugsweise 0,03 bis 0,05 mm.

[0011] Die Stege können variabel in Zylinderumfangsrichtung und Zylinderballen angeordnet werden Die einzelnen Stege können auch pro Vertiefung verschieden gesetzt und die Abstände variiert werden.

[0012] Die besten Ergebnisse werden jedoch mit einem konstanten Abstand der Stege erzielt. Der Stegabstand beträgt in Zylinderumfangsrichtung 0,05 bis 0,1 mm und in Zylinderballenrichtung 0,08 bis 0,02 mm.

[0013] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines entsprechenden Druckelements (1) mit den punktförmig ausgeführten Stegen (2).

[0014] Zur Herstellung der Tiefdruckform wird vorzugsweise ein Verfahren verwendet bei dem ein entsprechender Zylinder graviert oder mit Hilfe eines Laser- oder Elektronenstrahlbebilderungsverfahrens, einer Laser oder Elektronenstrahloberflächenstrukturierung oder eines Laserablationsverfahrens (Zylinder wird mit schwarzer Schutzschicht beschichtet (Coating); das zu übertragende Bild wird durch Laser in Beschichtung negativ ablatiert; anschließend wird mit Fe(3)-chlorid) geätzt oder direkt obeiflächenstrukturiert.

[0015] Dazu wird in einem ersten Schritt ein entsprechendes Datenfile generiert.

[0016] Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Tiefdruckwerkzeugs wird vorzugsweise ein Verfahren verwendet, bei dem ein entsprechender Zylinder mit Hilfe der Laser- oder Elektronenstrahltechnologie entsprechend den auf den Bedruckstoff gewünschten Mustern, Bildern, Linien, Buchstaben, Formen und dergleichen entsprechende Formen bebildert wird.

[0017] Dazu wird in einem ersten Schritt ein entsprechendes Datenfile generiert. Hierzu wird das entsprechende Graustufenbild beispielsweise ein 8 bit Graustufenbild über ein entsprechendes Erfassungsgerät, beispielsweise einen Scanner, wie einen EBV-Scanner, wie z.B. Hell Graphics Systems S3300 in ein elektronisches Bildverarbeitungsprogramm wie z.B. Hell Linocolor oder Adobe Photoshop eingelesen. Das entsprechende Graustufenbild kann aber auch elektronisch mittels geeigneter Software, z.B. Adobe Illustrator, Corel Draw, Freehand usw. erstellt werden.

[0018] Das gewünschte Graustufenbild wird anschließend in einem geeignetem Softwareprogramm, beispielsweise in Barco Fortuna, mit den entsprechenden geometrischen Formen, zB. Gulliochen, Sinus-Waves, Stripes usw. verbunden. Über die von der entsprechenden Software bereitgestellte Linienstärkenfunktion, z.B. Variable Linewith Generator wird nun das geometrische Element in Abhängigkeit des Graustufenwerts moduliert.

[0019] Das auf diese Weise hergestellte Bild wird nun in einem entsprechenden Belichtungssystem auf einen vorbereiteten Zylinder belichtet. Beispielsweise wird mit Hilfe eines Laser- oder Elektronenstrahls eine auf dem Zylinder, beispielsweise einem Tiefdruckzylinder mit einem Kern aus Eisenrohr mit Wandstärke 20 mm, und folgenden Schichten: 5-7µm Nickelschicht, etwa 300µm Kupferschicht; vorhandene fotoempfindliche Schicht mit den entsprechenden Mustern; Formen, Linien, Buchstaben in Form des vorher definierten Rasters bebildert, entwickelt und geätzt.

[0020] Die Beschichtung des Zylinders erfolgt auf übliche Weise mit einem Kunststoffübertragungsrad, oder durch Sprühen, Walzen, Streichen, Tauchen, oder mittels eines Vorhangauftragsverfahrens, vorzugsweise in einer Schichtdicke von 2 - 10 µm mit einer handelsüblichen fotoempfindlichen Zusammensetzung -beispielsweise LD 100, Fa. OHKA Kogyo Ltd.

[0021] Es sind aber auch alle anderen bekannten und handelsüblichen Zusammensetzungen geeignet. Anschließend wird der Zylinder mit einem Overcoat mit einer Schichtdicke von 1 - 5 µm versehen, beispielsweise mit OC-40 (Fa. OHKA Kogyo Ltd) oder mit einer analogen ähnlichen handelsüblichen Zusammensetzung.

[0022] Die Entwicklung erfolgt nach der Belichtung auf übliche Weise, beispielsweise kontaktlos mit Natriumcarbonat (0,5% Lösung), daran schließt üblicherweise ein Reinigungsvorgang mit Wasser an, worauf der Zylinder getrocknet wird.

[0023] Durch ein anschließendes auf die Laser- bzw. Elektronenstrahlbebüderung folgendes konventionelles Ätzverfahren wird das durch die Laser- bzw. Elektronenstrahlbebilderung definierte Bild, Muster, Formen und dergleichen auf der Oberfläche des Zylinders wiedergespiegeft. Die Ätzung kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer Fe(lll)chlorid-Lösung oder einer Cu(II)chlorid-Lösung gegebenenfalls unter Zusatz von HCl oder H₂SO₄. Der Ätzlösung können gegebenenfalls auch handelsübliche und bekannte Additive für den Flankenschutz beigegeben werden.

[0024] Die Dauer der Einwirkung des Ätzmittels ist abhängig vom verwendeten Ätzmittel und beträgt beispielsweise bei Verwendung einer Cu-Chloridlösung unter Zusatz einer Säure etwa 90- 2400 sec.

[0025] Es kann aber auch ein elektrochemisches Ätzverfahren verwendet werden.

[0026] Der Zylinder wirkt nach dem Ätzvorgang stumpf und optisch dunkel. Durch eine Oberflächenbehandlung mit elektrolytischen bzw. chemischen Glänzen kann die Abformstruktur veredelt und eine brillante Oberfläche erzeugt werden.

[0027] Es sind aber auch alle bekannten Gravurverfahren anwendbar.

[0028] Der Gravurstichel ist vorzugsweise ein Diamantstichel. Üblicherweise werden symmetrisch geschliffene Diamantstichei zur Herstellung der Oberflächenstrukturen eines Tiefdruckwerkzeugs eingesetzt, wobei die Stichel jeweils symmetrisch üblicherweise in einem Winkel von 90°, 105°, 110°, 120°, 130° oder 140° geschliffen ist. Üblicherweise werden mit diesem Gravurstichel kleine Näpfchen in den Zylinder (beispielsweise einen Kupferzylinder) graviert. Der Gravurstichel ist bei allen Herstellern von Gravurmaschinen, (z.B. Ohio Engravers, Hell, Dätwyler) in einen Gravurkopf eingebaut, an dem 2 verschiedenen Steuerungseinheiten angebracht sind. Das Stellglied für die Gravurtiefe wird über eine angelegte Gleichspannung angesteuert. Die Frequenz der Näpfchenerzeugung wird über eine angelegte Wechselspannung gesteuert.

[0029] Je nach Funktion der Gravurmaschine arbeiten die Gravurköpfe zwischen 2800 und 15000 Hz. Das heißt, die Gravurmaschine ist in der Lage bei 8000 Hz, 8000 Näpfchen in den Kupferzylinder zu schlagen. Die Tiefe der Näpfchen wird durch die Intensität der Gleichspannung geregelt. Für die Steuerung der Gleichspannung wird vorzugsweise ein 256 Streifenmodus (8 bit) verwendet. Damit wird die Erzeugung von verschiedenen Farbstärken in 256 Abstufungen möglich.

[0030] Es können jedoch auch, insbesondere abhängig von der gewünschten Struktur, Tiefe, Abstand und Form der einzelnen Bestandteile der optisch wirksamen Struktur, asymmetrisch geschliffene Diamantstichel verwendet werden.

[0031] Dabei werden die entsprechenden Winkel des Stichels abhängig von den oben genannten gewünschten Eigenschaften der gewünschten Struktur gewählt.

[0032] Ferner kann die Wechselspannung deaktiviert oder moduliert werden. Die Modulation der Wechselspannung kann dabei Amplituden- oder Hüllkurven moduliert erfolgen. Dadurch ist es möglich durch Modulation der Gleichspannung unterschiedlich tiefe Linien, in beispielsweise 256 verschiedenen Tiefen, in den Zylinder einzubringen: Durch diese Modifikation werden nicht mehr im Raster angeordnete Näpfchen erzeugt, sondern der Zylinder wird strukturiert. Dadurch können die entsprechenden Stege in Punktform eingebracht werden.

[0033] Das Tiefdruckwerkzeug kann auf einem bekannten Gravursystem, beispielsweise auf einem Ohio Gravursystem hergestellt werden.

[0034] Dabei wird z.B. ein TransScribe-Intagliokopf mit Gleichspannungsansteuerung verwendet. Die üblicherweise vorhandene Wechselspannungszuführung zum Gravurkopf kann deaktiviert bzw. moduliert werden.

[0035] Anschließend wird der Vorschub des Gravurkopfs berechnet.
Durch das Anlegen der Gleichspannung kann nun die gewünschte Struktur, in Abhängigkeit von der Höhe der Gleichspannung des Gravurkopfes in die Beschichtung des Zylinders, vorzugsweise in eine Kupferbeschichtung eingebracht werden.

[0036] Gegebenenfalls kann der Zylinder anschließend auf übliche Weise vernickelt oder verchromt werden.

[0037] Eine Oberflächenbehandlung mit dem etektrotytischen bzw. chemischen Glänzen veredelt die Abformstruktur und erzeugt eine brillante Oberfläche. Die Druckqualität wird dadurch ebenfalls verbessert.

[0038] Das erfindungsgemäße Tiefdruckwerkzeug erlaubt die Darstellung feinster Details bei großen Auftragsmengen und ist daher beispielsweise zum Einsatz bei der Aufbringung von partiellen Schutzlackschichten, zum Verdrucken von Zusammensetzungen mit großen Pigmenten, leitfähigen polymeren Pigmenten und Lacken, verwendbar für Sicherheitsdruck auf Wertdokumenten, Verpackungen usw. geeignet.

Ansprüche

1. Tiefdruckwerkzeug zur Aufbringung hoher Auftragsmengen, dadurch gekennzeichnet, dass in die das Druckbild definierenden Vertiefungen des Tiefdruckwerkzeugs Stege in Punktform eingebracht sind.

2. Tiefdruckwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege konstante Größe aufweisen.

3. Tiefdruckwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Stege moduliert ist.

4. Tiefdruckwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege in den Vertiefungen konstanten Abstand voneinander aufweisen.

5. Tiefdruckwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Stege variiert ist.

Zeichnung