DE102007062940A1

DE102007062940A1 - Reiber- oder Übertragungswalze

Info

Publication number: DE102007062940A1
Application number: DE102007062940A
Authority: DE
Inventors: Andreas Haakmann; Thomas Rosemann; Achim Siebert; Jörg Dr. Tellenbröker
Original assignee: WEROS Tech GmbH
Current assignee: WEROS Tech GmbH
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-25
Also published as: WO2009080003A1; EP2234815B1; US20110041713A1; EP2234815A1; JP2011506144A; DE112008003739A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reiber- oder Übertragungswalze für Druckmaschinen, insbesondere Offsetdruckmaschinen, wobei die Walze einen zumindest im Wesentlichen starren Kern und einen auf dem Kern aufgebrachten, dauerhaft befestigten Bezug aus einem polymeren Material aufweist, wobei der Bezug, gegebenenfalls mittels einer Haftvermittlerschicht, unmittelbar auf dem Kern oder auf einer hartelastischen Zwischenschicht mit einer Härte von >= 10 Shore D aufgebracht ist. Erfindungsgemäß besteht der Bezug zumindest im Wesentlichen aus einem fluorierten Polymeren und weist eine Härte von >= 15 Shore D auf. Das polymere Material kann ein duroplastisches Material, ein fluoriertes Polyurethanharz, Polyesterharz, Epoxydharz, Acrylatharz und/oder Polyetherharz sein, ein hochvernetztes nicht elastisches Fluorpolymer, ein Fluorthermoplast, ein polymeres, nicht elastisches Fluorsilikon oder ein Fluorpolymerlack sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reiber- oder Übertragungswalze für eine Druckmaschine, insbesondere Offsetdruckmaschine, wobei die Walze einen zumindest im Wesentlichen starren Kern und einen auf dem Kern aufgebrachten, dauerhaft befestigten Bezug aus einem polymeren Material aufweist, wobei der Bezug, gegebenenfalls mittels einer Haftvermittlerschicht, unmittelbar auf dem Kern oder auf einer hartelastischen Zwischenschicht mit einer Härte von ≥ 10 Shore D aufgebracht ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Druckmaschine mit einer erfindungsgemäßen Reiber- oder Übertragungswalze.
Farbwerke von Druckmaschinen dienen dazu, das Verdruckmittel bzw. die zu verdruckende Farbe von einem Reservoir auf eine Druckform zu übertragen, von welcher das zu erzeugende Bild zumeist auf einen Gummituchzylinder und von diesem auf das zu bedruckende Material wie z. B. eine Papierlage übertragen wird. Das Farbwerk besteht hierbei aus einer Vielzahl unterschiedlicher Walzen, die paarweise gegeneinander unter Ausbildung eines Walzenspaltes arbeiten. Ein erster Typ von Walzen sind hierbei Übertragungswalzen mit einer auf dem Walzenkern aufgebrachten elastomeren Beschichtung. Ein zweiter Typ von Walzen sind Reiber- oder harte Übertragungswalzen, bei welchen der Bezug aus einem polymeren Material unmittelbar auf den Walzenkern, der zumeist aus einem metallischen Werkstoff besteht, oder auf einer hartelastischen Zwischenschicht mit einer Härte von größer 10 Shore D aufgebracht ist. Die Reiberwalzen führen beim Betrieb des Farbwerkes eine traversierende Bewegung in Walzenlängsrichtung durch, um durch diese in Zusammenwirken mit. einer weichelastisch bezogenen Übertragungswalze den Farbfilm im Walzenspalt zu homogenisieren. Übertragungswalzen des oben genannten zweiten Typs üben eine derartige traversierende Bewegung nicht aus. Übertragungswalzen des ersten Typs arbeiten hierbei in dem Farbwerk zumeist gegen eine oder mehrere der Reiber- oder harte Übertragungswalzen des zweiten Typs.
Wesentlich für die Funktionsweise des Farbwerkes und eine optimale Homogenisierung des Verdruckmittels, Auftreten von Inhomogenitäten des Verdruckmittelfilms wie z. B. Cording-Effekte usw. und für ein möglichst optimales Druckbild ist hierbei, dass in ihren elastischen Eigenschaften genau aufeinander abgestimmte Walzenpaare jeweils gegeneinander arbeiten. Die dynamischen Eigenschaften der Walzen sind angesichts der sehr hohen Rotationsgeschwindigkeiten und der aufeinander abgestimmten Härten der gegeneinander arbeitenden Walzen in diesem Zusammenhang somit von wesentlicher Bedeutung, aber auch die hydrophilen bzw. hydrophoben Oberflächeneigenschaften der Walzen. Andererseits sind an Reiberwalzen und harte Übertragungswalzen des zweiten Typs besonders hohe Anforderungen hinsichtlich des Abrasionsverhaltens und der mechanischen Stabilität zu stellen. Aus diesen Gründen werden Reiberwalzen oder harte Übertragungswalzen zumeist mit Bezügen aus Hartgummi oder Rilsan eingesetzt. Die oben genannten Erfordernisse werden somit durch die Konstruktion des Farbwerkes mit den oben genannten Walzen des ersten und des zweiten Typs erfüllt, die jeweils eine grundsätzlich unterschiedliche Funktion in dem Farbwerk haben.
Walzen des ersten Typs wurden hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaften bereits vielfältig optimiert, insbesondere auch hinsichtlich der Optimierung des Druckbildes, der Optimierung des Farbmitteltransportes in dem Farbwerk usw. Hierzu wurde verschiedentlich vorgeschlagen, elastomere Materialien enthal tend fluorierte Polyolefine einzusetzen.
Dennoch ist es weiterhin ein Bedürfnis, den Farbmitteltransport in dem Druckwerk weiter in Richtung auf ein optimiertes Druckbild zu verbessern, den Druckprozess weniger störanfällig zu machen, korrigierende Eingriffe in den Druckprozess zu minimieren und insbesondere auch das Emulgierverhalten des Verdruckmittels bei Druckmaschinen, die ein Farbwerk in Kombination mit mindestens einem Feuchtwerk einsetzen, weiter zu verbessern.
Ferner ist aus der EP 942 833 B1 eine Walze für Farbbearbeitung mit einer Beschichtung aus einem elastomeren Material oder reaktivem Harz bekannt, die eine Schichtdicke aufweist, die wesentlich geringer als 500 μm ist. Insbesondere kann die Beschichtung aus einem Polyamid wie Rilsan bestehen. Hierdurch kann ein guter Wärmeübergang vom Verdruckmittel zum Walzenkern erfolgen. Obwohl die Walzenoberfläche eine gewisse Oleophilie aufweist können die oben genannten Probleme nicht gelöst werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Farbwerk bzw. in diesem einzusetzende Walzen bereitzustellen, die die oben genannten Probleme lösen. Diese Aufgabe wird durch eine Walze gemäß Anspruch 1 sowie ein zumindest eine derartige Walze enthaltendes Farbwerk bzw. Druckwerk gelöst, wobei die Walze als Reiberwalze bzw. harte Übertragungswalze ausgeführt ist.
Überraschenderweise wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Walzen eine Verbesserung des Druckbildes und auch des Verdruckmitteltransportes innerhalb des Druckwerkes beobachtet, der auch Unregelmäßigkeiten in dem Druckprozess deutlich vermindert und einen gleichmäßigeren Maschinenlauf ermöglicht. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die erfindungsgemäßen Walzen gegen weichelastische Übertragungswalzen mit einer stark hydrophobisierten Oberfläche arbeiten, z. B. mit einen Bezug bestehend überwiegend oder im wesentlichen vollständig aus Fluorpolymeren oder Fluorelastomeren im Hinblick auf das polymere Material. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die Verreibung bzw. Homogenisierung des fluiden Verdruckmittels in dem Walzenspalt wesentlich dadurch erleichtert wird, dass die gegeneinander arbeitenden Walzen ähnliche Oberflächenenergien aufweisen und nicht mehr stark hydrophobisierte Walzen (z. B. weichelastische Übertragungswalzen) gegen eher hydrophile Walzen wie Rilsan- oder Hartgummireiber arbeiten. Durch die Anpassung der Oberflächenenergien der beiden Walzen am Walzenspalt kann somit die Homogenisierung sowie auch der Verdruckmitteltransport in dem Farbwerk überraschenderweise wesentlich verbessert werden. Dies vermindert Eingriffe in den Druckprozess und ermöglicht eine Erhöhung der Druckgeschwindigkeit und verbesserte Bildung des Fluidfilms.
Die Oberflächenenergie der erfindungsgemäßen Walze kann < 2–3 N/mm oder < 0,8–1 N/mm betragen, so dass direkt von der Walzenoberfläche kein Wasser adaptiert wird. Hierdurch wird die Emulsion insgesamt wasserärmer. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber den bisher bei derartigen Walzen mit dünner Beschichtung verwendeten Materialien. Obwohl die Beschichtungen zur Hydrophobisierung der Walzenoberfläche dienten, damit diese nicht mehr Wasser sondern Farbe aufnehmen, adaptierten diese anscheinend immer noch in relevantem Umfang Wasser, was auch für Rilsan-beschichtete Walzen gilt. Wie im Rahmen der Erfindung gezeigt wurde, ist dies wahrscheinlich die Ursache für Prozessinstabilitäten, die durch die kein Wasser mehr adaptierenden, erfindungsgemäßen Walzen beseitigt werden können.
Weiterhin wurde überraschenderweise festgestellt, dass Ablagerungen von Siliziumkomplexen auf den erfindungsgemäßen Walzen deutlich verringert werden können. Hierbei ist die Ursache für das Entstehen derartiger siliziumhaltiger Komplexe, die zu instabilen und fehlerhaften Emulsionen des Verdruckmittels führen, letztlich nicht geklärt. Die Entstehung der Siliziumkomplexe hängt in komplizierter Weise von den jeweils verwendeten Verdruckmitteln sowie auch den verwendeten zu bedruckenden Materialien wie z. B. Papiersorten ab. Zugleich wird auch die Entstehung derartiger Siliziumkomplexe auf den weichelastischen Übertragungswalzen, die gegen die erfindungsgemäßen Walzen arbeiten, vermindert, was auf ein gewisses „Impfverhalten" schließen lässt. Weiterhin können mittels der erfindungsgemäßen Walzen überraschenderweise oftmals auch Ablagerungen von Calciiumkomplexen auf den Walzenoberflächen deutlich vermindert werden. Die Verminderung der Ablagerung derartiger Siliziumkomplexe kann teilweise unabhängig von der Verminderung ebenfalls unerwünschter Ablagerungen wie Calciumkomplexen erfolgen, und umgekehrt, bei bestimmten Druckbedingungen können mittels der erfindungsgemäßen Walzen auch Ablagerungen sowohl von Silizium- als auch von Calciumkomplexen auf den Walzenoberflächen verhindert werden. Diese Silizium- und Calciumablagerungen können gemeinsam, teilweise aber auch unabhängig voneinander auftreten, die Ursachen für diese Ablagerungen sind noch nicht verstanden. Diese Vorteile der erfindungsgemäßen Walzen werden insbesondere bei Walzen mit Beschichtungen aus duromerem Material wie z. B. hochvernetzten fluorierten Polyurethanharzen, Epoxydharzen, Polyesterharzen, Polyetherharzen und/oder Acrylatharzen beobachtet. In ähnlicher Weise werden diese Vorteile beobachtet, wenn der Bezug hochvernetzte, nicht-elastische Materialien enthält, welche als Monomeren Fluorvinylether oder Fluoralkylvinylether, insbesondere Perfluorvinylether oder Perfluormethylvinylether, oder gemischt halogenierte Monomeren wie Chlor-Fluor-substituierte Olefine wie Chlortrifluorethylen oder nur teilweise halogenierte Monomeren wie Hydropentafluorpropylen enthalten, sowie für hochpolymere Verbindungen enthaltend oder bestehend aus Tetrapolymeren, die einen Fluorgehalt von > 67 Gew.-% aufweisen, beispielsweise bis 60 Gew.-% Fluor bezogen auf das Polymerengewicht.
Ferner wird durch die erfindungsgemäßen Walzen das Emulgierverhalten des Verdruckmediums in Zusammenhang mit einem eingesetzten Feuchtmittelwerk weiter optimiert und der Wasserver brauch in der Farbeinheit weiter minimiert.
Des Weiteren wird durch die erfindungsgemäße Reiber- oder Übertragungswalze die Reinigbarkeit des Druckstuhls bzw. Farbwerkes insgesamt überraschenderweise wesentlich erleichtert, auch wenn bereits weichelastische Übertragungswalzen mit stark hydrophoben Bezügen mit z. B. hohem Fluorgehalt im Farbwerk eingesetzt werden. Dies wird darauf zurückgeführt, dass gegenüber herkömmlichen Reiberwalzen das Verdruckmittel bzw. das mit diesem verunreinigte Waschmedium bei der Reinigung nicht mehr auf der Reiberwalze verbleibt oder sich sogar auf dieser anreichert, sondern dass aufgrund der sehr niedrigen Oberflächenenergie das Verdruckmedium sehr schnell auch von der harten Reiber- oder Übertragungswalze abtransportiert und somit vollständig aus dem Druckwerk entfernt werden kann.
Der Bezug stellt vorzugsweise die Walzenoberfläche bereit oder ist gegebenenfalls mit einer dünnen Oberflächenbeschichtung versehen, die vorzugsweise keinen wesentlichen Einfluss auf die Oberflächenhärte des Bezuges hat und eine Schichtdicke von ≤ 7–10 μm, ≤ 3–5 μm oder ≤ 1–2 μm aufweisen kann. Der eine Härte von ≥ 15 Shore D aufweisende Bezug kann somit auch aus einem unterschiedlichen Material als die etwaig vorgesehene elastische (hartelastische oder energieelastische) Zwischenschicht bestehen, insbesondere aus einem unterschiedlichen Grundmaterial bzw. unterschiedlichen Polymeren des Grundmaterials. Der der Walzenoberfläche nächst benachbarte Bezug kann allgemein eine größere Härte aufweisen als die elastische Zwischenschicht. Die elastische Zwischenschicht kann hierbei beispielsweise aus einem Hartgummi bestehen, dessen Fluorgehalt wesentlich niedriger als der des Bezuges ist, vorzugsweise < 50%, < 25% oder < 5–10% desjenigen des Bezuges. Vorzugsweise ist die Zwischenschicht fluorfrei bzw. halogenfrei. Insbesondere kann die Zwischenschicht eine geringere Härte als der genannte Bezug aufweisen, gegebenenfalls jedoch auch eine in etwa gleiche oder auch eine größere Härte. Insbesondere ist der jeweils einge setzte Bezug über dessen Schichtdicke und/oder axialen Erstreckung homogen, insbesondere hinsichtlich seiner Zusammensetzung und/oder seiner physikalischen Eigenschaften, z. B. der Härte und/oder des Fluorgehaltes. Es können jedoch selbstverständlich Füllstoffe, Additive und andere vorzugsweise homogen in dem Bezug verteilte Komponenten vorgesehen sein, die vorzugsweise keine Gradienten der Zusammensetzung und/oder der physikalischen Eigenschaften über die Schichtdicke des Bezuges bewirken. Der Bezug kann jeweils mittels einer Haftvermittlerschicht mit der elastischen Zwischenschicht oder dem Kern verbunden sein.
Vorzugsweise besteht der Bezug überwiegend oder zumindest im wesentlichen aus einem fluorierten polymeren Material, welches jeweils bezogen auf die polymeren Bestandteile oder auf das Gesamtgewicht des Bezuges in einem Anteil von ≥ 50, ≥ 75–80, ≥ 90, ≥ 95 oder ≥ 98 Gew.-% oder zu zumindest ca. 100 Gew.-% vorliegen kann. Andere polymere Anteile können z. B. nicht-elastische Bestandteile mit ggf. anderer Härte oder anderen Eigenschaften sein.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das fluorierte Polymer des Bezuges ein duroplastisches Material, d. h. das Polymer liegt als thermisch irreversibel bzw. kovalent vernetztes Makromolekül mit amorpher Struktur und großer Vernetzungsdichte vor. Der Polymeranteil mit thermoelastischen Eigenschaften bei Raumtemperatur und/oder der Bereich oder Polymeranteil mit thermoelastischer Erweichung bei üblichen oder noch möglichen Betriebsbedingungen der Walze ist vorzugsweise praktisch vernachlässigbar bzw. nicht vorhanden.
Vorzugsweise weist das duroplastische Polymer einen hohen Vernetzungsgrad auf, beispielsweise bezogen auf eine Zerlegung des Polymergrundgerüstes in Monomereneinheiten, z. B. in Einheiten von Monomeren mit einer C-Atomanzahl von ≤ C4-C6 oder ≤ C7 oder ≤ C8 Monomereneinheiten, ≥ 10–15 oder ≥ 20–25, vorzugsweise ≥ 30–40 Vernetzungsstellen je 100 Monomeren, wobei die Vernetzungsstellen vorzugsweise thermisch irreversibel oder kovalent sind. Es versteht sich, dass die Monomereneinheiten hierbei die retrosynthetisch vorliegenden Monomeren darstellen können, wobei die duroplastischen Polymere wie üblich durch Polymerisation von einer Vielzahl von Monomeren enthaltenden Oligomeren hergestellt werden können.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die duroplastischen Polymere ein oder mehrere Polymere ausgewählt aus der Gruppe der Polyurethanharze, Polyesterharze, Epoxidharze, Polyetherharze, Polycarbonatharze oder Acrylatharze aufweisen. Trotz der Anwesenheit der funktionellen Urethan-, Ester-, Epoxy-, Etter-, Carbonat- bzw. Acrylatgruppen sind derartige Duroplaste aufgrund eines ausreichend hohen Fluorgehaltes stark hydrophob und weisen eine sehr geringe Neigung zur Ablagerung von Siliziumkomplexen auf sowie auch eine geringe Neigung zur Adhäsion des Verdruckmittels. Gegebenenfalls können diese Materialien auch thermoplastische Anteile aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das fluorierte Polymer des Bezuges ein nicht-elastisches hochvernetztes Polymer sein, beispielsweise ein Copolymer (einschließlich Ter- oder Tetrapolymer usw.) enthaltend eines oder mehrere Monomeren aus der Gruppe Vinylidinfluorid (VDF), Hexafluorpropylen (HFP), Chlortrifluorethylen, Hydropentafluorpropylen, Tetrafluorethylen (TFE), Perfluorvinylether, Perfluormethylvinylether. Insbesondere kann das Polymer 1,1-Dihydroperfluorobutylacrylat und/oder Vinylfluorid als Monomereneinheiten umfassen oder aus diesen bestehen. Die Copolymere (Ter-, Tetrapolymere usw.) können jeweils Blockpolymere, statistische Polymere oder Pfropfpolymere darstellen.
Das Polymer des Bezugs kann enthalten oder zumindest im wesentlichen bestehen aus zumindest einem oder mehreren Copolymeren, Terpolymeren und/oder Tetrapolymeren oder höheren Copolymeren, wobei die verschiedenen Co-, Ter- und Tetrapolymere auch in Kombination vorliegen können.
Beispielhaft seien genannt eines oder mehrere der Coplymere Vinylidenfluorid(VDF)-Hexafluorpropylen (HFP), VDF-Chlortrifluorethylen, VDF-Hydropentafluorpropylen, Tetrafluorethylen(TFE)-Propylen, TFE-VDF-Copolymere, TFE-VDF, Vinylidenfluorid-Chlortrifluroethylen-Copolymer.
Das Polymer des Bezugs kann enthalten oder zumindest im wesentlichen bestehen aus Terpolymeren des Typs VDF-HFP-TFE, VDF-TFE-Perfluorvinylether, PFE-Perfluormethylvinylether(PMVE)-Propylen, VDE-TFE-Propylen, VDF-TEE-Hydropentafluorpropylen, Vinylidenfluorid-Tetrafluroethylen-Perfluromethylvinylether-Copolymer.
Das fluorierte Polymer des Bezuges kann ferner Tetrapolymere aufweisen oder aus diesen bestehen, wie z. B. VDF-HFP-TFE-PMVE oder VDE-HFP-TEE-Ethylen.
Die in dem Bezug eingesetzten fluorierten Polymere können somit nicht-perfluorierte Monomereneinheiten aufweisen, beispielsweise Chlortrifluorethylen, Hydropentafluorpropylen oder Ethylen. Alternativ oder zusätzlich können die fluorierten polymeren Monomereneinheiten mit funktionellen Ethergruppen wie Perfluorvinylether und/oder Perfluormethylvinylether enthalten.
Die eingesetzten Copolymere können einen Fluorgehalt von bis zu 65 bis 65,5 Gew.-% Fluor enthalten, z. B. einen Fluorgehalt von bis zu 67 Gew.-% (insbesondere bei Einsatz von Terpolymeren) oder von bis zu 67–69 Gew.-% (insbesondere bei Einsatz von Tetrapolymeren). Die Angaben beziehen sich jeweils auf das entsprechende Polymergewicht.
Enthält das Fluoropolymer des Bezugs Vinylfluorid- und/oder Vinylidenfluorid-Monomer-Einheiten, so kann der Anteil der Monomeren bezogen auf das Polymergesamtgewicht jeweils 5–90 Gew.-% betragen, z. B. ≤ 75 Gew.-%, ≤ 50 oder 30 Gew.-%. Der Gehalt an Vinylfluorid und/oder Vinylidenfluorid in dem Fluoropolymer kann in dem Bereich von 5–40 Gew.-% oder 10–40 Gew.-% oder 10 bis 30 Gew.-% liegen.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Gehalt an Vinylfluorid und/oder Vinylidenfluorid in dem Fluorpolymer kann mindestens ein, zwei oder mehr Monomere einer anderen -C=C- ungesättigten Monomeren Einheit enthalten sein, wobei das Monomere jeweils Fluor enthält, gegebenenfalls neben einem anderen Halogen wie insbesondere Chlor, insbesondere jeweils perfluoriert ist. Die ungesättigten Monomere können ein oder mehrere Monomere ausgewählt aus der Gruppe Tetrafluoroethylen, Trifluoroethylen, Trifluorochloroethylen, Pentafluoropropylen, Pentafluorochloropropylen, Hexafluoropropylen sein. Es können zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere der Monomere ausgewählt sein aus der Gruppe Fluoropropylvinylether, Fluoroethylvinylether oder Fluoromethylvinylether, insbesondere jeweils als Perfluoroverbindung, wobei gegebenenfalls auch ein oder mehrere Fluoratome durch ein anderes Halogen, insbesondere Chlor ersetzt sein können. Ein oder mehrere der Monomere aus den beiden oben genannten Gruppen können jeweils einzeln oder insgesamt in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, gegebenenfalls ≤ 75 oder ≤ 50 oder ≤ 30 Gew.-% bezogen auf jeweils 100 Gewichtsteile Polymer des Bezugs enthalten sein, beispielsweise in einem Bereich von 5–20 Gew.-% oder 10–20 Gew.-%.
Eines, zwei oder drei der Copolymere HFP-VDE, TFE-VDF und/oder TFE-HFP-VDF können in dem Bezug in einem Gehalt von 10–100 Gew.-%, z. B. 5–90 Gew.-%, vorzugsweise ≤ 80 oder ≤ 75 oder ≤ 50 Gew.-% bezogen jeweils auf 100 Gew.-Teile Fluorpolymer vorliegen. TFE-VDF, HFP-VDF und/oder TFE-HFP-VDF können jeweils in einem Anteil von ≥ 10 Gew.-% oder ≥ 20 oder ≥ 30 Gew.-% bezogen auf das Polymer des Bezugs enthalten sein.
Das Gerüst des vorzugsweise duromeren Fluorpolymers und/oder anderer polymerer Bestandteile der Beschichtung, vorzugsweise sämtlicher der Polymere, kann jeweils frei von Heteroatomen sein, insbesondere frei von Ethergruppen, frei von O-, N- und/oder Si-Atomen sein. Es kann das Gerüst der Polymere jeweils ein praktisch reines Kohlenstoffgerüst sein. Der Fluorpolymer und andere polymere Komponenten können insbesondere im Wesentlichen oder vollständig frei sein von Seitengruppen, die funktionelle O-, N- und/oder Si-Gruppen enthalten, wie z. B. Ethergruppen, oder frei von Heteroatomen ausgenommen Halogen sein. Dies bezieht sich jeweils vorzugsweise auf das unvernetzte Polymer ohne Berücksichtigung entsprechender Vernetzer oder sonstiger Hilfsstoffe. Vorzugsweise enthält das Fluorpolymer jedoch halogenierte, insbesondere perhalogenierte Alkylseitengruppen, wobei Halogen jeweils Fluor sein kann, insbesondere -CF₃ und -C₂F₅ Gruppen.
Es können weniger als 10 oder 5%, vorzugsweise weniger als 1% oder 2% der Atome des Fluorpolymers jeweils bezogen auf 100 Kohlenstoffatome des Polymers in ungesättigten Gruppen vorliegen, besonders bevorzugt weist das Fluorpolymer praktisch keine ungesättigten Gruppen auf.
Der Bezug kann gegebenenfalls auch nicht fluorierte Polymere enthalten, beispielsweise in einem Anteil von ≤ 20 Gew.-%, vorzugsweise ≤ 10 Gew.-%, besonders bevorzugt ≤ 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polymer.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das fluorierte Polymer ein oder eine Kombination von Fluorsilikonharzen sein. Die Alkyl-, Aryl- und/oder Chloralkylgruppen dieser Silikonharze sind zumindest teilweise fluoriert, gegebenenfalls in Bezug auf einige oder sämtliche der eingesetzten Monomeren perfluoriert. Die Vernetzung dieser Harze kann über trifunktionelle Organosilane, z. B. Organotrichlorsilane, oder Siliziumtetrachlorid erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kön nen die Siloxane durch ungesättigte organische Gruppen, insbesondere ungesättigte C-C-Gruppen, wie Vinylgruppen, Butadinreste oder dergleichen vernetzt sein. Diese Silikonharze können fluorierte Polydiorganosiloxane aufweisen oder aus diesen bestehen, bei welchen die organischen Gruppen teilweise fluoriert oder perfluoriert sein können. So können die polymeren Fluorsilikonkomponenten Polydiorganosiloxane der allgemeinen Formel X-O-(SiO_xR¹R²-(SiO)_yR³R⁴-X aufweisen, wobei die Reste R¹ bis R⁴ fluorierte oder perfluorierte Alkyl-, Aryl oder Alkenylreste darstellen können und x eine geeignete Endgruppe ist, insbesondere Wasserstoff, Methylphenylvinylsilyl- oder Silylreste mit C-C ungesättigten Gruppen, wobei die Polymere über ungesättigte C-C-Gruppen hochgradig vernetzt sein können. Entsprechend können auch weitere Siloxaneinheiten -O-(SiO)_zR⁵R⁶ usw. vorgesehen sein. Die Alkyl-, Aryl- oder ungesättigten Kohlenwasserstoffgruppen können jeweils 1 bis 20 Kohlenstoffatome, vorzugsweise ≥ 2, oder 4 C-Atome, gegebenenfalls auch 2 bis 10 oder 4 bis 6 C-Atome aufweisen. Gegebenenfalls können die entsprechenden Fluorsilikonhomopolymere jeweils auch vinylterminiert oder durch andere ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppen terminiert sein, durch welche die polymeren Stränge vernetzt sind. Die entsprechenden Fluorsilikonpolymere können insbesondere interpenetrierende Netzwerke ausbilden oder es können funktionalisierte Polysiloxane mit organischen Fluorpolymeren, z. B. Fluorpolymeren, vernetzt sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die fluorierten Polymere eines oder mehrere Fluorthermoplaste, beispielsweise ECTFE (Ethylen-Chlorotrifluoroethylen-Copolymere), ETFE (Tetrafluoroethylen-Ethylen-Copolymere), FEP (Tetrafluoroethylen-Hexafluoropropylen-Copolymere), PFA (Tetrafluoroethylen-Perfluorovinylether-Copolymere), PVDF (Polyvinylidenfluorid), PVDF-Copolymere (Copolymere mit Hexafluoropropylen HFP oder Chlorotrifluoroethylen CTFE), PTFE (Polytetrafluoroethylen)/oder THV (Tetrafluoroethylen-Hexafluoropropylen-Vinylidenfluorid-Polymere). Die Thermoplaste können somit all gemein als Monomeren Chlorotrifluoroethylen oder andere gemischt Halogenalkaneinheiten, Tetrafluoroethylen, Hexafluoropropylen, Perfluorovinylether, Polyvinylidenfluorid aufweisen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Als Monomeren können auch Alkyleneinheiten, z. B. Ethylen, Propylen oder Buthylen. Die Monomeren können jeweils teil- oder perhalogeniert bzw. fluoriert sein. Die oben genannten Co- oder Terpolymere können jeweils statistische Polymere, Blockpolymere, Pfropfpolymere oder dergleichen sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform können die eingesetzten fluorierten Polymere Fluoropolymer-Lacke sein, die jeweils Wasser- bzw. Lösemittel basierende Lacke oder Pulverlacke darstellen können. Die Lacke enthalten jeweils zumindest ein oder mehrere Bindemittel und zumeist ferner zumeist geeignet Füllstoffe und Additive.
Die Bindemittel, die jeweils fluoriert oder perfluoriert sind, können beispielsweise eines oder mehrere ausgewählt sein aus der Gruppe Acrylatharze, Aldehydharze, Aklydharze, Amidoharze, Amino-Epoxidharze, Aminoharze, Benzoguanaminharze, Bitumenharze, Celluloseharze, Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat, Celluloseacetopropionat, Cellulosenitrat, Diaminharze, Epoxidacrylate, Epoxidharze, Epoxidharzester, Epoxidharz/Teer-Kombinationen, Epoxymethacrylate, Acetatharze wie Ethylen/Vinylacetate, Fluorpolymerharze, Formaldehydharze, einschließlich modifizierte Harze, Harnstoff/Formaldehyd-Harze, Harnstoffharze, Hydroxyacrylate, Indenharze, Isocyanatharze, Ketonharze, Kohlenwasserstoffharze, Kolophonium-Harzester, Kolophoniumharze, Maleinatharze, Melamin/Formaldehyd-Harze, Melaminharze, Methacrylate, Naturharze, Phenol/Formaldehyd-Harze, Phenolharze, Phenoxyharze, Polyacrylate, Polyacrylsäureester, Polyamidharze, Polyamine, Polyaminoamide, gesättigte und ungesättigte Polyester, Polyesteracrylate, Polyetheracrylate, Polyethylen (auch halogeniert oder chloriert), Polyhydroxyharze, Polyisocyanate, Polymethylmethacrylate, Poly methacrylate, Polyolefine (auch halogeniert oder chloriert), Polyolharze, Polypropylene, Polysiloxanharze, Polystyrole, Polyurethanharze, Polyurethan/Teer-Kombinationen, Polyvinylharze, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral, Polyvinylchlorid (chloriert), Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid, Resinate, Silane, Siliconharze, Siloxanharze, Urethanharze.
Vorzugsweise beträgt der Anteil der Bindemittel in dem Lack bezogen auf die wasserfreie bzw. lösemittelfreie Zusammensetzung ≥ 25–30 Gew.-%, ≥ 50–55 Gew.-%, vorzugsweise ≥ 60–70 Gew.-%, gegebenenfalls ≥ 75–80 Gew.-% oder auch ≥ 90 Gew.-%.
Es versteht sich, dass jeweils eines oder mehrere der oben genannten fluorierten Polymere in dem Bezug enthalten sein können. Vorzugsweise bildet das mindestens eine der oben beschriebenen fluorierten Polymere eine durchgehende Matrix des Bezuges aus. Der Bezug kann sich jeweils in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung der Walze über zumindest annähernd die gesamte Erstreckung der Walze ausdehnen. Vorzugsweise bildet das genannte fluorierte Polymer den Bezug zumindest im Wesentlichen oder vollständig (bezogen auf die polymeren Bestandteile), abgesehen von üblichen Zusatzstoffen wie Füllstoffe, Additive und/oder Farbmittel usw.
Der Anteil der polymeren Bestandteile, insbesondere der oben genannten fluorierten Polymere, kann ≥ 50 bis 60 Gew.-%, ≥ 70 bis 75 Gew.-%, ≥ 80 bis 90 Gew.-%, ≥ 95 bis 98 Gew.-% oder ca. 100 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der polymeren Bestandteile des Bezuges oder bezogen auf das Gesamtgewicht des Bezuges insgesamt ausmachen.
Der Bezug kann neben Fluor auch andere Halogene, insbesondere Chlor, enthalten. Das fluorierte Polymer des Bezugs kann perhalogeniert oder perfluoriert sein. Vorzugsweise sind ≥ 50%, 60%, ≥ 70%, ≥ 75%, ≥ 80%, ≥ 90%, ≥ 95–85% oder ca. 100% der H-Atome der den Bezug bildenden Polymere durch Halogenatome, insbesondere Fluoratome, ersetzt, vorzugsweise sind ≥ 50%, ≥ 75 bis 80%, ≥ 90% oder ca. 100% der Halogenatome des fluorierten Polymers Fluoratome (jeweils at.-%). Alternativ kann auch ein signifikanter Wasserstoffgehalt, z. B. als kohlenstoffgebundener Wasserstoff, vorliegen. So kann bezogen auf die Summe der C-gebunden Wasserstoff und Halogen- bzw. Fluoratome der Anteil der Wasserstoffatome ≥ 0,5–1 at.-%, ≥ 2–4 at.-%, ≥ 7,5–9 oder bis 10–11 at.-% oder auch ≥ 20–25 at.-% betragen.
Der Fluorgehalt des Fluoropolymers bzw. des Bezuges insgesamt kann ca. 60–ca. 74 Gew.-%, vorzugsweise ca. 64–ca. 72 Gew.-%, z. B. ca. 66 bis ca. 70 Gew.-%, insbesondere ca. 68 Gew.-% betragen.
Das jeweilige fluorierte Polymer des Bezuges bzw. der Bezug insgesamt kann jeweils zusätzlich Füllstoffe, Additive und/oder Farbmittel und ggf. weitere Komponenten enthalten.
Als Füllstoffe können jeweils einer oder mehrere vorgesehen sein aus der Gruppe Aluminiumoxide und -hydroxide, Aluminiumsilikate, Alminiumtrihydrat, anorganische Oxide, Calciumcarbonate (natürlich oder gefällt), Carbonate wie Barium- oder Calciumcarbonat, Christobalithe, Dolomite, Faserstoffen wie Glasfasern, Glas- und Mineralwolle, Graphit, Feldspäte, Fluorpolymer-Pulver (z. B. PTFE und PFA-Pulver), Silikate, Schichtsilikate wie Glimmer, Gerüstsilikate (die Silikate können jeweils als Kation zumindest überwiegend Natrium-, Kalium, Magnesium und/oder Calcium enthalten), Hydrogele, Kaolin, Karbonfasern, Kieselerde, Kieselgele, Kieselkreide, Kieselsäure, Korund, Magnesiumhydroxide, Mikrohohlkugeln, Quarz z. B. als Quarzmehl, Ruße, Sand, Siliciumdioxide, Silikatfüllstoffe, Sulfate wie Barium- oder Calciumsulfat, Superabsorber, Talkum, Titandioxide, Wollastonite, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Die Füllstoffe können gegebenenfalls in oberflächenmodifizierter, z. B. in hydrophobisierter, Form eingesetzt werden. Gegebe nenfalls kann der Bezug frei von Ruß, Silikaten, Sand und/oder Quarz sein. Ferner kann der Bezug frei von Faserstoffen oder faserigen Bestandteilen, Hohlkugeln und/oder grob-partikulären Füllstoffen mit einer Korngröße von ≤ 25 μm oder ≤ 10–20 μm sein. Vorzugsweise beträgt die mittlere oder maximale Korngröße der Füllstoffe ≤ 5–7,5 μm, ≤ 2–3 μm oder besonders bevorzugt ≤ 1–1,5 μm oder ≤ 0,5–0,75 μm, gegebenenfalls auch ≤ 0,3 μm.
Als Additive können jeweils in dem Polymer bzw. Lack oder in dem Bezug allgemein eines oder mehrere aus der folgenden Gruppe vorgesehen sein: Adsorptionsmittel, Algizide, Antioxidantien, Antiablaufmittel, Antiabsetzmittel, Antiausschwimmmittel, Antiblockmittel, Antieindickmittel, Antifoulingmittel, Antigraffitiadditive, Antihaftmittel, Antihautadditive, Antikratermittel, Aufheller (optische), Bakterizide, Dispergieradditive, Emulgieradditive, Entgasungsadditive, Entlüfter, Entschäumungsmittel, Flammschutzmittel, Fungizide, Geliermittel, Glanzverbesserungsmittel, Gleitadditive, Haftvermittler, Hydrophiliermittel, Hydrophobierungsmittel, Katalysatoren, Konservierungsadditive, Korrosionsinhibitoren, Leitfähigkeitsadditive, Lichtschutzmittel, Mattierungsadditive, Netzadditive, Offenzeit-Additive, Photoinitiatoren, Rheologieadditive, Schleifbarkeits-Verbesserungsmittel, Sikkative, Soft-feel Additive, Stabilisatoren, strahlenhärtende Additive, Substratnetzadditive, Thixotropiermittel, Trennmittel, Trockenstoffe, UV-Absorber, UV-Stabilisatoren, Verdickungsmittel, Verlaufsmittel, Vernetzungsmittel, Viskositätsstabilisatoren, Wachse.
Als Farbmittel können jeweils einer oder mehrere vorgesehen sein aus der Gruppe Effektpigmente, anorganische und organische Farbpigmente, lösliche Farbstoffe, funktionale Pigmente, Pigmentpräparationen, Schwarzpigmente, Weißpigmente.
Der Füllstoffgehalt des Bezuges kann ≤ 75 oder 45–50 Gew.-% betragen, vorzugsweise ≤ 30–40 Gew.-%, ≤ 20–25 oder ≤ 19 Gew.-%. Besonders bevorzugt beträgt der Füllstoffgehalt des Bezuges ≤ 7,5–10 Gew.-% oder ≤ 4–5 Gew.-%. Besonders bevorzugt beträgt der Füllstoffgehalt des Bezuges ≤ 1–2 Gew.-% oder der Bezug ist im Wesentlichen füllstofffrei. Die Gewichtsangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht der polymeren Bestandteile des Bezuges oder auf das Gewicht des Bezuges insgesamt. Entsprechendes kann für den Anteil der weiteren Additive oder Farbmittel an der Bezugzusammensetzung gelten, wobei die Summe der Gehalte an Additiven und Farbmitteln vorzugsweise ≤ 25 Gew.-% des Bezugs ausmacht.
Die Schichtdicke des Bezuges des fluorierten Polymers kann ≤ 200 μm betragen, vorzugsweise ≤ 90–100 μm, besonders bevorzugt ≤ 70–80 μm oder ≤ 50–60 μm. Die Schichtdicke des Bezuges kann ≥ 2–3 μm oder ≥ 5–10 μm, vorzugsweise ≥ 20–30 μm, betragen. Die Schichtdicke des Bezuges kann insbesondere im Bereich von 40–70 μm liegen. Der Bezug kann hierbei über seine Dicke homogen ausgeführt sein, d. h. keinen Gradienten hinsichtlich einer Eigenschaft wie z. B. Vernetzungsgrad, Härte, Gehalt an anderen Komponenten oder dergleichen über seine Dicke aufweisen. Die Schichtdicke ist vorzugsweise derart gewählt, dass diese eine möglichst gute Wärmeabfuhr von der Walzenoberfläche zum Walzenkern hin ermöglicht.
Die Schichtdicke einer Zwischenschicht zwischen dem fluoropolymeren Bezug und dem Walzenkern wie z. B. einer Haftvermittlerschicht kann ≤ 50–75 μm, vorzugsweise ≤ 40–45 μm oder ≤ 30–35 μm betragen, besonders bevorzugt ≤ 20–25 μm. Die Schichtdicke der Zwischenschicht kann ≥ 2–3 μm oder ≥ 5–7 μm, beispielsweise ≥ 10 μm betragen. Allgemein kann die Schichtdicke der Zwischenschicht kleiner als die des fluorpolymeren Bezuges sein.
Die Schichtdicke des Gesamtbezuges aus fluorpolymeren Bezug und Zwischenschicht kann ≤ 200 μm, vorzugsweise ≤ 180–150 μm, besonders bevorzugt ≤ 120–100 μm oder auch kleiner ≤ 75–90 μm betragen.
Vorzugsweise ist der fluorpolymere Bezug unmittelbar oder gegebenenfalls mittels einer Zwischenschicht, insbesondere einer Haftvermittlerschicht, deren Dicke vorzugsweise geringer als die des Bezuges ist, auf dem starren, undeformierbaren Walzenkern aufgebracht. Der Walzenkern kann aus einem Metall bestehen. Die Zwischenschicht weist vorzugsweise keine Faserbestandteile und/oder Füllstoffe auf. Vorzugsweise ist nach einer Ausführungsform zwischen dem fluoropolymerem Bezug und dem Walzenkern außer der Haftvermittlerschicht keine weitere Zwischenschicht vorgesehen.
Weist die erfindungsgemäße Walze eine hartelastische Zwischenschicht auf, so ist die Schichtdicke derselben vorzugsweise gleich oder größer der des Bezuges mit einer Härte von ≥ 15 Shore D. Die Schichtdicke der Zwischenschicht kann hierbei bis zu 100 μm oder bis 200–300 μm oder bis 500 μm, bis 1–2 mm oder bis 5 mm oder mehr betragen. Gegebenenfalls kann die Schichtdicke der Zwischenschicht auch kleiner als die des Bezuges sein. Eine solche Zwischenschicht verschlechtert den Wärmetransport von der Walzenoberfläche zum Walzenkern, was meist unerwünscht ist, sie kann jedoch vorgesehen sein, wenn ein optimaler Wärmetransport nicht zwingend notwendig ist und andere Eigenschaften des Walzenbezuges insgesamt optimiert werden sollen. Die hartelastische Zwischenschicht kann eine Härte im Shore D-Bereich aufweisen, beispielsweise ≥ 10–15 Shore D oder ≥ 20 Shore D.
Die Härte des oberflächennahen fluorpolymeren Bezugs kann ≥ 20–25 Shore D oder ≥ 30–35 Shore D betragen. Vorzugsweise liegt die Härte des Bezugs im Bereich von 25–90 Shore D, z. B. im Bereich von 30–80 Shore D, besonders bevorzugt im Bereich von 30 oder 40 bis 60 oder 70 Shore D.
Die Härte der hartelastischen Zwischenschicht kann ≥ 10–15 Shore D betragen, z. B. auch ≥ 20–30 Shore D, vorzugsweise ist die Härte ≤ 50–60 Shore D. Die Härte der hartelastischen Zwischenschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 30–40 Shore D.
Die Härte der hartelastischen Zwischenschicht ist vorzugsweise geringer als die Härte des auf diese aufgebrachten fluoropolymeren Bezuges, sie kann gegebenenfalls auch zumindest ungefähr gleich derselben sein, beispielsweise mit einer relativen Abweichung von ≤ ±15–20% oder ≤ ±5–10%. Der Begriff "hartelastisch" kann hier auch im Sinne von „duromerelastisch" oder „energieelastisch" verstanden werden, so dass die Zwischenschicht also „nicht entropieelastisch" ist.
Der fluoropolymere Bezug der erfindungsgemäßen Walze kann „nicht" oder „praktisch nicht" elastisch sein und unterscheidet sich daher grundlegend von herkömmlichen elastomeren Bezügen. Der Begriff „nicht elastisch" kann hier im Sinne von „nicht entropieelastisch" oder „nicht gummi- bzw. weichelastisch" verstanden werden, der Bezug kann somit gegebenenfalls eine „Energieelastizität" aufweisen. Ausgehend von einem T (Temperatur)- vs. logE (Elastiziätsmodul) Diagramm (xy-Darstellung) ist hierbei bei Temperaturen unterhalb des Glasübergangs der energieelastische Bereich, bei Temperaturen oberhalb des Glasübergangs der entropieelastische Bereich. Bestehen mehrere Glasübergangstemperaturen so kann hier gegebenenfalls der der Raumtemperatur nächst benachbarte Glasübergang verstanden werden, insbesondere der der Raumtemperatur nächst benachbarte Glasübergang mit einer höheren Übergangstemperatur als Raumtemperatur. Insbesondere kann das Bezugsmaterial so gewählt sein, dass die Glasübergangstemperatur oberhalb Raumtemperatur und/oder oberhalb der Betriebstemperatur des Walzenbezuges liegt. Die Glasübergangstemperatur (gegebenenfalls durch den Wendepunkt definiert) kann ≥ 20–30°C, ≥ 40–50°C oder ≥ 60–70°C oder ggf. auch ≥ 80–90°C betragen, bei den Temperaturen von 20–30°C, 40–50°C, 60–70°C oder ggf. auch 80–90°C kann der fluoropolymere Bezug somit energieelastisch sein. Ist eine Zwischenschicht aus einem polymeren Material zwischen dem fluoropolymeren Bezug und dem Walzenkern vorgesehen (die somit von der Haftvermittlerschicht verschieden ist), so kann diese ebenfalls bei den Betriebsbedingungen der Walze oder bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen von 20–30°C, 40–50°C, 60–70°C oder ggf. auch 80–90°C „hartelastisch" oder „energieelastisch" sein und sich somit von herkömmlichen weichelastischen („entropieelastischen") Zwischenschichten unterscheiden. Das Elastizitätsmodul der polymeren (hartelastischen) Zwischenschicht kann bei Raumtemperatur, bei 30°C, bei 50°C, bei 70°C und/oder der Betriebstemperatur der Walze größer sein als das des fluoropolymeren, oberflächennahen Bezuges, der somit eine geringere Elastizität aufweisen kann.
Es versteht sich, dass der Bezug vorzugsweise unmittelbar auf der hartelastischen Zwischenschicht aufgebracht sein kann, vorzugsweise unter Verwendung einer Haftvermittlerschicht.
Der nahe oder an der Walzenoberfläche vorgesehene fluoropolymere Bezug erstreckt sich vorzugsweise über zumindest annähernd die gesamte Breite der beim Druckvorgang aktiven Nutzfläche, die z. B. beim Reibervorgang aktiv ist oder als Druckmittelübertragungsfläche dient. Vorzugsweise erstreckt sich der fluoropolymere Bezug vollumfänglich um die Walze.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Druckmaschine mit zumindest einer oder mehreren erfindungsgemäßen Walzen. Vorzugsweise sind sämtliche Reiberwalzen und/oder sämtliche Übertragungswalzen mit einem Bezug mit einer Härte von ≥ 15 Shore D als erfindungsgemäße Walzen ausgebildet. Die erfindungsgemäßen Walzen können zudem in der Reinigungsvorrichtung des jeweiligen Farbwerkes bzw. der Druckmaschine vorgesehen sein, vorzugsweise sind sie jedoch in dem Farbwerk der Druckmaschine angeordnet.
Vorzugsweise arbeiten in der jeweiligen Druckmaschine bzw. dem Farbwerk die erfindungsgemäßen Walzen jeweils gegen zumindest eine oder mehrere Walzen mit einem Bezug aus einem polymeren Material geringerer Härte. Diese Walzen können jeweils ebenfalls mit einem stark hydrophoben Bezug versehen sein, insbesondere mit einem elastischen Fluorpolymeren oder mit einem Be zug, der derartige elastische Fluorpolymere enthält, insbesondere als Matrixmaterial des Bezugs. Die Bezüge dieser Walzen weisen hierbei in der Regel eine Härte von ≤ 80 bis 90 Shore A auf, vorzugsweise im Bereich von 30 oder 50 Shore A bis 80 Shore A.
Vorzugsweise besteht der Bezug der erfindungsgemäßen Walze im Wesentlichen vollständig aus dem beschriebenen fluorierten Polymeren, abgesehen von etwaigen Füllstoffen, Additiven und/oder Farbmitteln oder sonstigen Hilfsstoffen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft beschrieben und anhand der Figur erläutert.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Reiberwalze einen auf einem starren Kern, beispielsweise einem Stahlkern mittels einer Haftvermittlerschicht aufgebrachten Bezug mit einer Schichtdicke von 80 μm und einer Härte von 50 Shore D auf. Der Bezug besteht aus einem fluorierten Polymeren in Form eines Duroplasten, welcher ein Polyurethanharz, Polyesterharz, Epoxidharz, Acrylatharz oder Polyetherharz sein kann. 95% der Kohlenstoff-gebundenen Wasserstoffatome des Polymers sind durch Fluoratome substituiert. Bezogen auf 100 Monomeren des polymeren Materials liegen ca. 30 kovalente Vernetzungsstellen vor.
Ein zweites Ausführungsbeispiel betrifft eine Walze nach dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Bezug hier auf einer hartelastischen Zwischenschicht aus Hartgummi aufgebracht ist, die eine Schichtdicke von 500 μ und eine Härte von 20 Shore D aufweist. Eine derartige Walze kann insbesondere als Übertragungswalze in der Druckmaschine eingesetzt werden.
Nach einem dritten Ausführungsbeispiel weist eine Reiberwalze einen auf einem starren Walzenkern mittels einer Haftvermittlerschicht aufgebrachten Bezug mit einer Schichtdicke von 60 bis 80 μm und einer Härte von 55 Shore D auf. Der Bezug besteht aus einem hochvernetzten PFE-PMVE-Propylen-Terpolymer, wobei bezogen auf 100 Monomereneinheiten ca. 30 Vernetzungsstellen vorliegen. Der Fluorgehalt des Bezuges beträgt 65 Gew.-% bezogen auf das Polymerengewicht. Der Bezug kann insbesondere in Form einer wässrigen Dispersion oder einer Lösung mit organischen Lösemitteln auf dem Walzenkern aufgebracht sein.
Das vierte Ausführungsbeispiel stellt eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels dar, wobei zwischen dem Walzenkern und dem Bezug eine hartelastische Zwischenschicht in einer Schichtdicke von 200 μm mit einer Härte von 30 Shore D aufgebracht ist.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist auf dem starren Kern ein Bezug aus einem hochvernetzten Fluorsilikonpolymer in einer Schichtdicke von 50 μm und einer Härte von 40 Shore D aufgebracht. Die C6-C12 Alkylsubstituenten des Silikonpolymers sind jeweils perfluoriert. Das Silikonpolymere ist dreidimensional über ungesättigte Seitengruppen, insbesondere Vinylgruppen, und/oder trifunktionelle Si-Atome vernetzt. Gegebenenfalls kann der Bezug auch auf einer hartelastischen Zwischenschicht aus Hartgummi aufgebracht sein, die eine Schichtdicke von ca. 1 mm und eine Härte von ca. 35 Shore D aufweisen kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist eine vorzugsweise als Reiberwalze einsetzbare Walze einen unmittelbar auf dem starren Walzenkern in geeigneter Weise aufgebrachten Bezug auf, der aus einem Fluorthermoplast, beispielsweise ECTFE oder PVDF besteht und eine Schichtdicke von ca. 50 μ sowie eine Härte von ca. 40 Shore D aufweisen kann.
Die Bezüge nach den Ausführungsbeispielen können jeweils Füllstoffe und weitere Additive enthalten, wobei die Füllstoffe beispielsweise bis zu 10–40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Bezugmaterials vorgesehen sein können, ohne hierauf beschränkt zu sein. Der Bezug kann jeweils aber auch füllstoff frei sein. Weiterhin können die Bezüge übliche Additive aufweisen, die in einem Anteil bis 10–25 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Bezugsmaterials vorliegen können, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Ist bei den Walzen nach den Ausführungsbeispielen der Bezug – gegebenenfalls mittels einer Haftvermittlerschicht – unmittelbar auf dem Walzenkern aufgebracht, so stellen diese Walzen besonders bevorzugt Reiberwalzen dar, die mit einer Kühlungseinrichtung versehen sein können. Ist zwischen Walzenkern und Bezug eine hartelastische Zwischenschicht vorgesehen, so können diese Walzen besonders bevorzugt als Übertragungswalzen eingesetzt werden, welche gegen mit elastischem Material bezogene Übertragungswalzen arbeiten können, gegebenenfalls jedoch auch als Reiberwalzen.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Druckmaschine mit einer erfindungsgemäßen Walze. Die erfindungsgemäße Walze kann gegen zumindest eine Gegenwalze mit einem Bezug aus einem elastischem, polymeren Material geringerer Härte arbeiten. Das elastische, polymere Material der Gegenwalze kann hierbei ein Fluorelastomer sein oder der Bezug der Gegenwalze kann ein solches Fluorelastomer enthalten. Die erfindungsgemäße Reiber- oder Übertragungswalze kann Bestandteil eines Farbwerkes sein. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Walze einsetzbar im wasserlosen Offset, vorzugsweise in Offsetmaschinen ohne Feuchtwerk.
In der Figur ist schematisch eine Druckmaschine mit erfindungsgemäß ausgebildeten Reiber- und Übertragungswalzen dargestellt.
Die Druckmaschine 10 (insbesondere Offset-Druckmaschine) weist ein Feuchtwerk 11 sowie ein Druckwerk 12 zur Bedruckung eines Druckträgers wie einer Papierbahn auf. Das Feuchtwerk 11 weist ein Feuchtmittelreservoir 14 auf, aus welchem mittels einer Tauchwalze 15 ein Feuchtmittel wie mit Hilfsstoffen versetztes Wasser gefördert wird. Die geförderte Feuchtmittelmenge wird durch eine gegen die Tauchwalze arbeitende Dosierwalze 16 dosiert. Der hierdurch erzeugte Feuchtmittelfilm wird anschließend auf mindestens eine Feuchtauftragwalze 17 übertragen und anschließend von dem Feuchtwerk 11 auf den Plattenzylinder 18 (auch Druckformzylinder genannt) des Feuchtwerks 12 übertragen. Anstelle des Plattenzylinders kann selbstverständlich in entsprechender Weise auch eine Druckplatte eingesetzt werden, die gegebenenfalls unmittelbar den jeweiligen Gegenstand bedrucken kann. Auf den Plattenzylinder 18 wird ferner durch die Walzen 26 eines Farbwerkes 25 eine Druckfarbe oder allgemein ein Verdruckmittel aufgebracht. Das Verdruckmittel wird hierbei aus einem Reservoir 27 mittels einer Duktorwalze 28 oder einer anderen Fördereinrichtung gefördert und mittels einer zumeist Elastomer beschichteten Heberwalze 29 auf eine Reiberwalze 30 übertragen. Die Heberwalze 29 wird hierbei zwischen der Duktorwalze 28 und der Reiberwalze 30 oszillierend hin- und herbewegt. Ein Teil oder sämtliche der Reiberwalzen können hierbei erfindungsgemäß ausgeführt sein, beispielsweise nach den zuvor genannten Ausführungsbeispielen. Die Reiberwalzen 30 können teilweise als nicht oszillierende Übertragungswalzen ausgeführt sein. Ein Teil oder sämtliche der Walzen 26 können weichelastisch beschichtet sein. Zwischen den nachfolgenden Farbwalzen 26 und den Reiberwalzen 30 wird jeweils ein homogener Verdruckmittelfilm gewünschter Dicke erzeugt, der auf den Plattenzylinder 18 übertragen wird. Die erfindungsgemäßen Walzen können einen Bezug mit einer Beschichtung von ≥ 15 Shore D aufweisen. Diese Walzen können gegen elastisch beschichtete Übertragungswalzen arbeiten, deren Oberflächenbezug beispielsweise eine Härte von 20 bis 60 Shore A, beispielsweise ca. 30 Shore A aufweisen kann. Der Bezug der elastischen Übertragungswalzen kann ein fluoriertes Polymer enthalten oder vollständig aus einem Material auf Basis eines fluorierten Polymers bestehen.
Es versteht sich, dass alternativ das Farbwerk 25 auch als Filmfarbwerk ausgeführt sein kann, in welchem der Duktor abge rakelt wird und keine direkte Berührung zu einer mit Maschinengeschwindigkeit laufenden nicht-elastomer beschichteten Filmwalze hat.
Allgemein werden die als Reiberwalzen ausgebildeten erfindungsgemäßen Walzen traversierend, d. h. in Walzenlängsrichtung oszillierend betrieben und arbeiten gegen Übertragungswalzen, die vorzugsweise elastisch beschichtet sind. Die erfindungsgemäßen Reiberwalzen können jeweils mit einer Kühleinrichtung versehen sein. Die Reiberwalzen sind hierbei in der Regel dauerhaft aber austauschbar in dem Druckwerk montiert, da die Reiberwalzen eine sehr hohe Lebensdauer aufweisen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Übertragungswalzen üben hierbei keine traversierende Bewegung aus.
In üblicher Weise wird das auf dem Plattenzylinder 18 erzeugte Druckbild, welches durch eher hydrophile und eher hydrophobe Bereiche auf dem Plattenzylinder erzeugt wird, anschließend über den Gummituchzylinder 20 auf den Druckträger 13 übertragen, wobei der Druckträger 13 zwischen dem Gummituchzylinder 20 und einem Gegendruckzylinder 21 durchgeführt wird.
Allgemein ist bei einem Farbwerk einer Druckmaschine somit ein Verdruckmittelreservoir vorgesehen, aus welchem Verdruckmittel mittels einer geeigneten Einrichtung gefördert und mittels einer Heberwalze oder einer anderen Übertragungseinrichtung dem Farbwerk zugeführt wird. Über die Walzen des Farbwerkes, die elastisch beschichtete Übertragungswalzen, erfindungsgemäße harte Übertragungswalzen und Reiberwalzen aufweisen, wird das Verdruckmittel dann einem Druckformzylinder oder anderen Druckform übertragen, welche zur Erzeugung eines entsprechenden Bildes hydrophile und hydrophobe Oberflächenbereiche aufweist, und anschließend zumeist von dem Druckformzylinder über einen Gummituchzylinder einem zu bedruckenden Gegenstand wie z. B. einer Papierlage übertragen. Die erfindungsgemäßen Reiber- und Übertragungswalzen sind somit vorzugsweise zwischen der Heber walze und dem Druckformzylinder bzw. der Druckplatte angeordnet. Die erfindungsgemäße Reiber- oder Übertragungswalze kann hierbei gegen eine oder mehrere mit einem elastischen Bezug versehene Walzen arbeiten. Gegebenenfalls können Farb- und Feuchtmittelwerk auch in Kombination ausgeführt sein, so dass dem Plattenzylinder 18 bestimmungsgemäß eine Farbmittel-Feuchtmittel-Emulsion zugeführt wird. Die erfindungsgemäße Walze ist jedoch insbesondere auch im wasserlosen Offset, vorzugsweise in Offsetmaschinen ohne Feuchtwerk, einsetzbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 942833 B1 [0006]

Claims

Reiber- oder Übertragungswalze für Druckmaschinen, insbesondere Offsetdruckmaschinen, wobei die Walze einen zumindest im Wesentlichen starren Kern und einen auf dem Kern aufgebrachten, dauerhaft befestigten Bezug aus einem polymeren Material aufweist, wobei der Bezug, gegebenenfalls mittels einer Haftvermittlerschicht, unmittelbar auf dem Kern oder auf einer hartelastischen Zwischenschicht mit einer Härte von ≥ 10 Shore D aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezug zumindest überwiegend oder im wesentlichen aus einem fluorierten Polymeren besteht und dass der Bezug eine Härte von ≥ 15 Shore D aufweist.
Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorierte Polymer ein duroplastisches oder energieelastisches Material ist.
Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorierte Polymer bezogen auf das Polymergrundgerüst mit einer Kohlenstoffzahl entsprechend 100 C4-C8 Monomeren mehr als 10 bis 20 Vernetzungsstellen aufweist.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorierte Polymer mindestens eines oder mehrere aus der Gruppe von jeweils fluoriertem Polyurethanharz, Polyesterharz, Epoxydharz, Acrylatharz, Polycarbonat und Polyetherharz ist.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein hochvernetztes nicht-elastisches (nicht-entropieelastisches) Fluorpolymer ist.
Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorpolymer ein Copolymer, einschließlich Terpolymer oder Tetrapolymer, ist, welches Vinylidenfluorid-, Hexafluorpropylen-, Chlortrifluorethylen-, Hydropentafluorpropylen-, Tetrafluorethylen-, Perfluorvinylether-, Perfluormethylvinylether- und/oder Ethylen-Monomereneinheiten enthält.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorierte Polymer ein polymeres, nicht-elastisches Fluorsilikon ist oder polymere, nicht-elastische Fluorsilikoneinheiten enthält.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein Fluorthermoplast ist.
Walze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorthermoplast mindestens eines oder mehrere der Polymere der ECTFE, ETFE, FEP, PFA, PVDF, PTFE und/oder THV enthält.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorierte Polymer ein Fluorpolymer-Lack ist.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorierte Polymer einen Fluorgehalt aufweist, so dass ≥ 50 Atomprozent der Wasserstoffatome des Polymers durch Fluoratome ersetzt sind.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoffgehalt des Bezugs ≤ 75 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Bezugsmaterials beträgt.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Bezuges ≤ 200 μm beträgt.
Walze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Bezugs ≤ 80 μm beträgt.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des Bezuges im Bereich von 25 bis 80 Shore D beträgt.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der hartelastischen Zwischenschicht im Bereich von 20 bis 50 Shore D liegt.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Zwischenschicht kleiner/gleich der Härte des fluoropolymeren Bezuges ist und/oder das die Elastizität der Zwischenschicht größer/gleich der Elastizität des fluoropolymeren Bezuges ist.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die hartelastische Zwischenschicht aus Hartgummi besteht.
Druckmaschine mit zumindest einer Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 18.