DE19948311A1 - Verfahren, Vorrichtung sowie Stoffe - Google Patents

Abstract

In Verbindung mit einem Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität und/oder Standzeiterhöhung von Druckmaschinen wird vorgeschlagen, daß die Oberflächenenergien der mit der Farbe auf dem Weg vom Druckbehälter zum zu bedruckenden Material in Berührung kommenden Oberflächen zumindest an einigen Übergangsstellen so eingestellt sind, daß der Übertritt der Farbe von einer Oberfläche zur nächsten längs des Farbtransportweges gefördert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Verfahren, Vorrich­ tungen und Stoffen, wie sie insbesondere zum Drucken Verwen­ dung finden.

In einem älteren Recht (Europäische Anmeldung von M. Horn­ schuh, offenzulegen am 7. Okt. 1999) werden Tiefdruck, Hoch­ druck und Fachdruck als sich grundlegend unterscheidende Druckarten diskutiert.

Dabei wird erwähnt, daß beim Tiefdruck die "druckenden" Teile eines Motivs tiefer liegen als die Oberfläche des Druckzylin­ ders. Die bevorzugt durch eine Gravur o. ä. in die Zylinderober­ fläche eingebrachten Druckbilder werden mit einer niedrigvis­ kosen Farbe gefüllt und die überschüssige Farbmenge mit einem Rakelmesser von der Zylinderoberfläche abgerakelt. Die Farbübertragung an den Bedruckstoff erfolgt dann durch Pressi­ on, wozu ein weicherer Gegendruckzylinder, der Presseur, gegen den Druckzylinder unter Dazwischenanordnung des Bedruckstoffes gefahren wird. Wichtig ist, daß der Farbübertragung überwie­ gend durch Pression erfolgt, da die Oberflächenspannungen des Formzylinders und der Farbe relativ gleich sind. Wichtig ist weiter, daß die Farbe durch fluidtransportierte und in Harze, Wachse und andere Füllstoffe eingebundenen Pigmente realisiert ist. Diese sind flüchtig und lassen an vielen Stellen der Druckmaschinen die Pigmente zurück, was zu unerwünschten und z. T. nur schwer zu beseitigenden Rückständen führt.

Es wird diskutiert, daß es auch beim Flachdruckverfahren Offset-Druck darauf ankommt, daß die Farbe von den druckenden Partien der Druckplatte, die in einer Ebenen mit den nicht­ druckenden liegen, durch Pression Übertragen wird. Dabei wer­ den z. B. fettabstoßende als nichtdruckende Bereiche auf einer Druckplatte geschaffen, eine fetthaltige Farbe mit Auftrags­ walzen auf ein kompressibles, auf einen Stahlzylinder gespann­ tes Gummituch aufgetragen und dieses dann unter Pression auf den Bedruckstoff gepresst, der auf dem Gegendruckzylinder auf­ liegt. Die Oberflächenspannungen des Gummituches der Platte und der Farbe sind dabei im Niveau relativ gleich.

Ein weiteres diskutiertes Druckverfahren ist das Flexo- oder Hochdruckverfahren, bei dem ein Druckstock aus flexiblem Mate­ rial wie Kautschuk o. ä. verwendet wird. Der Druckstock wird er­ zeugt, indem nicht zu druckende Bereiche gezielt abgetragen werden. Die erhabenen Bildelemente können dann eingefärbt wer­ den, wozu Farbe unter Druck gegen den Bedruckstock gegeben wird. Zum Einfärben des Druckstockes sei es gemäß älterem Recht bekannt, eine Rasterwalze zu verwenden, bei der es sich um einen kleinen Zylinder handelt, in dessen Oberfläche in ho­ mogener Anordnung Näpfchen eingebracht sind, die mittels Dia­ mant in eine Kupfermatrix eingeschlagen oder per Laser in eine Keramikschicht gebrannt werden und so klein sind, daß deren Öffnungsfläche kleiner als der kleinste noch zu druckende Ra­ sterpunkt ist. Auch bei diesen Walzen ist es bekannt, daß durch die Farbe negative Veränderungen auftreten ablagert. Dies geschieht einerseits durch Ablagerung von Farbe in den Näpfchen selbst. Andererseits treten in Keramikwalzen bei der Herstellung der Näpfchen Risse in der Keramik auf. In diese Kapillar-Risse kann Feuchtigkeit eindringen, aufgrund derer dann der Walzenkern rostet, was zur Walzen-Zerstörung führt.

Es wird im älteren Recht vorgeschlagen ein Druck-Verfahren, bei dem die Farbe auf die druckenden Abschnitte eines Motivs auf dem Druckstock, Druckzylinder oder dergl. übertragen wird, aufgetragen wird, wobei die nicht druckenden Abschnitte, die keine Farbe aufnehmen, mit einem anorganischen Polykondensat und/oder einem Hydrophobierungsmittel zur Oberflächenbehand­ lung, welches als wirksame Komponente ein Silan enthält, bei dem eine zumindest teilweise fluorierte organische Gruppe über einen gesättigten Rest an Silizium gebunden ist, und/oder selbstvernetzende wässrige Zubereitungen von Perfluoralkyl­ gruppen enthaltenden Harzen geringer Stärke überzogen werden, desen Oberflächenspannung eine Farbhaftung verhindert und daß die Farbe auf die druckenden Abschnitte direkt durch Sprühen übertragen wird. Hinsichtlich der anorganischen Polymermate­ rialien wird auf die DE 195 44 763 A1, die WO 14958 der Fa. Siemens betreffend Hydrophobierungsmittel zur Oberflächenbe­ handlung isnbesondere von Tintenstrahldfruckköpfen sowie die EP 0694 551 der Bayer AG Bezug genommen, deren Offenbarungsge­ halt auch in die vorliegende Anmeldung durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen ist. Weiter wird vorliegend Bezug genommen auf die EP 0587 667 B1 betreffend Beschichtungszusam­ mensetzungen auf der Basis von fluorhaltigen anorganischen Polykondensaten, deren Herstellung und Verwendung. Auch diese unter Bezug genommen Veröffentlichung wird hinsichtlich ihres Offenbarungsgehaltes vollumfänglich eingegliedert.

Ein Nachteil der im älteren Recht beschriebenen Erfindung be­ steht darin, daß die Farbe aufgesprüht wird. Damit wird zwar die zum Teil sehr aufwendige Reinigung der Walzen u. ä. mit Far­ be in Kontakt kommender Teile vereinfacht oder vermieden, aber bei bestehenden Druckanlagen sind dazu massive Änderungen er­ forderlich. Bei der Neuplanung von Anlagen sind solche massi­ ven Änderungen zwar zu realisieren, erfordern aber auch dort eine Abwendung von an sich lange bewährten und damit konstruk­ tiv weit entwickelten Anlagen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht.

In einem ersten Aspekt der Erfindung wird somit vorgeschlagen, die Oberflächenenergien der mit der Farbe auf dem Weg vom Druckbehälter zum zu bedruckenden Material in Berührung kom­ menden Oberflächen zumindest an einigen Übergangsstellen so eingestellt sind, daß der Übertritt der Farbe von einer Ober­ fläche zur nächsten längs des Farbtransportweges gefördert wird.

Diese Einstellung der Oberflächenenergie kann insbesondere durch eine Beschichtung der beteiligten, etwa im Betrieb an­ einander angrenzenden Teile erzielt werden. Eine Beschich­ tungszusammensetzung mit sehr geringer Oberflächenenergie ist beispielsweise aus der EP 0 587 667 B1 bekannt. Im Hauptan­ spruch dieses vorveröffentlichten Dokumentes wird eine me­ tallorganische Beschichtungszusammensetzung angegeben, die ei­ ne mit im Mittel 5 bis 30 Fluoaratomen perfluorierte Gruppe aufweist, welche an ein oder mehrer aliphatishe Kohlenstoffa­ tome gebunden sind, die durch mindestens zwei Atome von M ge­ trennt sind. Eine solche Beschichtungszusammensetzung weist eine geringe Oberflächenenergie auf. Werden statt einiger oder aller der Fluoratome z. B. Alkylgruppen eingebaut, steigt die Oberflächenenergie der resultierenden Zusammensetzung, und zwar um so weiter, je weniger Fluoratome ausgetauscht werden. Die Oberflächenenergien werden typisch zwischen 10 mJ/m² und 80 mJ/m² eingestellt, bevorzugt zwischen 15 mJ/m² und 70 mJ/m².

Es ist nun möglich, durch Mischung von zwei unterschiedlichen Zusammensetzungen mit unterschiedlichem Fluorgehalt eine ge­ wünschte Oberflächenenergie einzustellen. Alternativ zu einer Beschichtungszusammensetzung kann, obwohl diese bevorzugt ist, auch ein entsprechender, Überzug vorgesehen werden, der die gewünschten Oberflächeneigenschaften mitbringt. Ein solcher Überzug kann bei geringer Dehnbarkeit aufgeblasen werden und auf die Walze aufgezogen werden. In diesen Überzug können Teilchen eingebaut werden, die die Verschleißfestigkeit und Abriebsfestigkeit erhöhen.

Schutz wird im übrigen daher auch beansprucht für eine Be­ schichtungszusammensetzung auf der Basis von Polykondensaten von einer oder mehreren hydrolisierbaren Verbindungen minde­ stens eines Elements M aus den Hauptgruppen III bis V und den Nebengruppen II bis IV des Periodensystems, wobei zumindest ein Teil dieser Verbindungen neben den hydrolisierbaren Grup­ pen A auch nichthydrolisierbare kohlenstoffhaltige Gruppen B aufweist und das Gesamt-Molverhältnis von Gruppen A zu Gruppen B in den Zugrundeliegenden monomeren Ausgangsverbindungen 10 : 1 bis 1 : 2 beträgt, wobei bei einem vorgegebenen Anteil der Zu­ sammensetzung Gruppen B Gruppen B' sind, die durchschnittlich 5 bis 30 Fluoratome aufweisen, die an ein oder mehrere alipha­ tische Kohlenstoffatome gebunden sind, die durch mindestens zwei Atome von M getrennt sind, und wobei weiter bei einem zweiten Anteil der Zusammensetzung die Gruppen B solche Grup­ pen B" sind, die so gewählt sind, daß sich für diesen eine höhere Oberflächenenergie ergibt, die über 25 mJ/m², insbeson­ dere über 60 mJ/m² beträgt. Der untere Wert von 25 mJ/m² un­ terscheidet sich vergleichsweise wenig von dem der hoch flu­ orierten Zusammensetzungsanteile, was eine feine Einstellung erlaubt, während der zweite höhere Wert ein breiteres Spektrum an Einstellmöglichkeiten schafft. Insbesondere kann die Ober­ flächenenergie des zweiten Anteils auch noch höher liegen, wie z. B. bei 70 oder 80 mJ/m². Es sei erwähnt, daß bei der Wahl des zweiten Zusammensetzungsanteils vor allem und primär von Bedeutung ist, daß einerseits die erforderliche hohe Oberflä­ chenenergie gegeben ist und sich andererseits in der Mischung mit dem perfluorierten ersten Anteil noch eine hinreichende beständige und damit insbesondere gut auf einem Substrat ver­ netzende Zusammensetzung ergibt. Weiter wird die Verwendung solchen Zusammensetzungen zur Beschichtung von Teilen einer Druckmaschine beansprucht.

Es sei erwähnt, daß in die Beschichtung insbesondere durch hochfrequente Wirbelströme erwärmbare Teilchen eingebracht werden können, vorzugsweise Nanoteilchen, die in der Beschich­ tung verlbeiben. Wenn die Teilchen durch hochfrequente elek­ tromagnetische Wechselfelder erwärmt werden, erwärmt sich die gesamte Schicht mit. So kann eine Aushärtung der Zusammenset­ zung erreicht werden, ohne die gesamte Walze aushärten zu müs­ sen. Alternativ kann die Beschichtung auch mit einem hinrei­ chend leistungsfähigen und für die Erzielung hinreichend hoher Temperaturen ausgelegten Heißluftgebläse und/oder einer In­ frarotlichtquelle erwärmt werden.

Die Oberflächenenergien durch Beschichtung und/oder Überzug können z. B. für den Farbbehälter, die Schläuche usw. erfind­ dungsgemäß eingestellt werden, bevorzugt ist aber, wenn insbe­ sondere die Rasterwalzen, usw. eine Oberfläche mit eingestell­ ter Oberflächenenergie aufweisen. Dabei ist folgendes zu be­ achten: wichtig ist nicht, daß die Gesamtrasterwalze zwingend vollständig beschichtet ist. Vielmehr wird es als aureichend erachtet, wenn die "Näpfchen" beschichtet sind. Dies liegt daran, daß die zwischen den Näpfchen verlaufenden Stege onhe­ hin durch den ständigen Kontakt mit darüber bewegter, abrasi­ ver Farbe und dem gegen die Rasterwalze gepressten Material von Farbresten freigeschmirgelt wird.

Es ist im übrigen Besonders bevorzugt, wenn die Walzen keine glatten Oberflächen besitzen, sondern aufgerauht sind, sei es durch Verchromen mit einer Hartverchromung, durch Sand- oder anderes Strahlen.

Die Erfindung wird nur beispielsweise beschrieben:
Eine mit warziger Chromstruktur versehene Walze einer Druckma­ schine wird mit einer Beschichtung gemäß EP 0587 667 B1 be­ schichtet. Es ergibt sich eine Druck-Walze, die die ersten 14 Betriebstage gar nicht gereinigt werden muß und anschließend etwa ein halbes Jahr mit einem Öllappen leicht zu säubern ist. Dies wird auf die gute Übertragbarkeit der Farbe aufgrund der veränderten Oberflächenenergie zurückgeführt.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei glatten Walzen, also nicht warzig beschichteten Walzen, der Effekt vergleichsweise schnell verschwindet. So war nach 1700 Druckexemplaren kein Effekt mehr zu bemerken. Bei einer sand- bzw. kugelgestrahl­ ten, aber ansonsten glatten Walze war es möglich, bis zu 11 000 Exemplare bis zum Verschwinden des Effektes zu drucken. Beides ist im Vergleich zu der Chrom-Warzen-Struktur womöglich auf die sehr hohe Abrasion der Beschichtung bei einer glatten oder nahezu glatten Walze zurückzuführen, ist aber noch nicht vollständig verstanden.

Werden keine noch unbenutzten Walzen beschichtet, sondern be­ reits betriebene, z. B. lange nach einer vorhergehenden Be­ schichtung, müssen diese gereinigt werden. Diese Reinigung ist per se im Stand der Technik bekannt. Es ist möglich, durch Abstrahlen mit Sand, Backpulver, Kugelstrahlen, Cryostrahlen, Coronastrahlen, Ultraschall usw. Weiter können die aus dem Flugzeugentlacken bekannten Laserscanner verwendet werden. Für Rasterwalzen ist aufgrund der feinen Näpfchen-Strukturen auch die Reinigung durch Abstrahlen mit insbesondere in einem zu­ mindest quasigeschlossenen Kreislauf zu führenden Nanopulver möglich. Die gereinigten Walzen können dann beschichtet wer­ den.

Es sei erwähnt, daß während vorliegend die Erfindung anhand von Druckmaschinen und zu Übertragender Farbe beschrieben wur­ de, sich entsprechende Vorteile seltener erforderlich werden­ der Reinigung auch bei anderen kontinuierlich und/oder zy­ klisch arbeitenden Maschinen ergeben, bei welchen gut haften­ de, schwer entfernbare Materialien übertragen oder übergeben werden sollen. Ein Beipiel hierfür sind PVC-Folien erzeugende Maschinen, bei denen derzeit auf den durch das Ausgangsfluid geführten Heizwalzen in großem Maße Silikonöle aufgebracht werden müssen, um den Transfer des PVC-Materials zu gewährlei­ sten. Auch hier ist eine erfindugsgemäße Beschichtung vorteil­ haft. Weiter ist eine erfindungsgemäße Beschichtung vorteilhaft bei den dort verwendeten Bandsieben usw.

Claims (14)

1. Verfahren zur Verbesserung der Dtuckqualität und/oder Standzeiterhöhung von Druckmaschinen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberflächenenergien der mit der Farbe auf dem Weg vom Druckbehälter zum zu bedruckenden Mate­ rial in Berührung kommenden Oberflächen zumindest an ei­ nigen Übergangsstellen so eingestellt sind, daß der Übertritt der Farbe von einer Oberfläche zur nächsten längs des Farbtransportweges gefördert wird.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberflächenenergien durch Be­ schichten eingestellt werden.

3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberflächenenergien durch Auftra­ gen von fluorierten Substanzen eingestellt werden.

4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Lösungen mehrfach fluorierter Substan­ zen aufgetragen werden.

5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß unterschiedliche Lösungen mehrfach fluorierter Substanzen auf unterschiedliche, im Farbweg aufeinander folgende Oberflächen aufgetragen werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Oberflächenenergien der auf dem Weg vom Druckbehälter zum zu bedruckenden Mate­ rial mit Farbe in Berührung kommenden Oberflächen einge­ stellt werden, indem Substanzen aufgetragen werden, de­ ren Fluorierungsgrad unterschiedlich gewählt ist und/oder oder die Stoffe enthalten, deren Fluorierungs­ grad unterschiedlich gewählt und/oder deren Gehalt an fluorierten Stoffen unterschiedlich gewählt ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche vor dem Auftra­ gen der Substanz gereinigt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine mechanische Grundreini­ gung vorgenommen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Reinigung, insbesondere bei Leitspindeln im Rollenoffsetdruck, mit Ultraschall erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ultraschallfrequenz an das Material und/oder die Oberflächenstruktur angepaßt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Reinigung vorgenommen wird, indem vorhandene Oberflächenschichten und/oder Verunreinigungen mittels Strahlung entfernt werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Reinigung mittels Strah­ lung Laserablation verwendet wird.

13. Beschichtungszusammensetzung auf der Basis von Polykon­ densaten von einer oder mehreren hydrolisierbaren Ver­ bindungen mindestens eines Elements M aus den Hauptgrup­ pen III bis V und den Nebengruppen II bis IV des Peri­ odensystems, wobei zumindest ein Teil dieser Verbindun­ gen neben den hydrolisierbaren Gruppen A auch nichthy­ drolisierbare kohlenstoffhaltige Gruppen B aufweist und das Gesamt-Molverhältnis von Gruppen A zu Gruppen B in den zugrundeliegenden monomeren Ausgangsverbindungen 10 : 1 bis 1 : 2 beträgt, wobei bei einem vorgegebenen An­ teil der Zusammensetzung Gruppen B Gruppen B' sind, die durchschnittlich 5 bis 30 Fluoratome aufweisen, die an ein oder mehrere aliphatische Kohlenstoffatome gebunden sind, die durch mindestens zwei Atome von M getrennt sind, und wobei weiter bei einem zweiten Anteil der Zu­ sammensetzung die Gruppen B solche Gruppen B" sind, die so gewählt sind, daß sich für diesen eine höhere Ober­ flächenenergie ergibt, die über 25 mJ/m², insbesondere über 60 mJ/m² beträgt.

14. Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung nach den vorhergehenden Ansprüchen zur Beschichtung von Teilen einer Druckmaschine.