-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Druckwalze mit einer Laser-gravierten Oberfläche nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Zur Herstellung von dekorativen Oberflächen (beispielsweise unter Nachahmung von Echtholz-, Stein- und anderen Naturvorlagen oder auch künstlerischen Fantasievorlagen) im Rahmen der industriellen Fertigung werden bedruckte Papiere eingesetzt, nämlich sogenannte Dekorfolien. Die Papiere werden dabei in der Regel mittels eines Tiefdruckverfahrens bedruckt. Die zum Drucken benötigten Druckmuster oder Druckzylinder werden mittels der Reproduktionsdaten durch geeignete Verfahren in Form von Vertiefungen in der Oberfläche des Druckzylinders übertragen. Diese in die Druckwalzenoberfläche bzw. in den Druckwalzenmantel eingearbeiteten Vertiefungen nennt man Näpfchen. Bekanntermaßen wird zur Durchführung des Druckvorganges der Druckformzylinder dann mit einer Druckfarbe eingefärbt und die überschüssige Farbe durch ein Rakel vom Zylinder abgestreift, so dass die für den Druck benötigte Farbe in den vertieften Stellen (Näpfchen) des Druckzylinders zurückbleibt (siehe auch: Tiefdruck – Grundlagen und Verfahrensschritte der modernen Tiefdrucktechnik von Bernd Ollech/Handbuch der Printmedien: H. Kipphan).
-
Die Druckqualität hängt dabei von unterschiedlichen Faktoren ab. Neben der Qualität des verwendeten Druckmaterials, beispielsweise der verwendeten Papier-Druckbahnen, hängt die Qualität vor allem auch von der Oberflächenstruktur der Druckwalzen ab, also von der Frage, wie die zugeführte Farbe von der Walze zunächst aufgenommen und nachfolgend an das Druckmedium abgegeben wird. Diese Funktionen werden durch Füllen und Leeren der in der Walze ausgestalteten Näpfchen realisiert. Die räumliche Kontur der Näpfchen bestimmt demzufolge wesentlich die Qualität der Druckerzeugnisse.
-
So ist bereits in der
DE 197 45 104 C2 beschrieben, dass für die Herstellung der Näpfchen verschiedene Technologien bekannt sind. Beispielsweise können bei der elektromechanischen Gravur die Näpfchen mit einem Stichel unter definierten Stichelwinkel in die Zylinderoberfläche eingraviert werden. Bei diesem spanenden Verfahren, das vorzugsweise verwendet wird, wenn Text- und/oder Bildinformationen in großen Auflagen gedruckt werden sollen, ist das Näpfchenvolumen von der Gravurtiefe und vom Verschleißzustand des Stichels abhängig. Weiterhin ist es bekannt, die Näpfchen mit rotierenden Prägewerkzeugen, sogenannten Moletten in die Zylinderoberfläche einzudrücken.
-
Neben Ätzverfahren zur Bearbeitung der Walzenoberfläche und zur Herstellung der Näpfchen sind ansonsten grundsätzlich neben den oben erwähnten mechanischen Verfahren auch sogenannte Laser-Gravurverfahren bekannt geworden. Der Laserstrahl dient hier als Werkzeug, um entsprechend den zuvor ermittelten Daten eines zu reproduzierenden Bildes, Abbildes etc. die Walzenoberfläche entsprechend zu gravieren. Dabei entstehen also in der absolut ebenen Oberfläche (also einer ebenen Zylinderfläche) mehr oder weniger große und tiefe Löcher, die wie bereits oben erwähnt Näpfchen genannt werden. Bei der Laseranwendung wird während der Herstellung der Näpfchen zur Aufnahme der Druckfarbe das betreffende Material verdampft, wobei die Näpfchengeometrie durch die Modifizierung des Laserstrahls und der zugeführten Energiedichte beeinflusst werden kann.
-
Während der Bebilderung der Druckwalze durch den Laser wird also das verdampfte Walzenoberflächenmaterial nach Art eines Plasma aus dem so erzeugten Näpfchen geschleudert und setzt sich zum Teil auf der Oberfläche der Druckwalze fest. Dieser Abbrand haftet an der Walzenoberfläche und muss anschließend exakt entfernt werden.
-
Die Entfernung dieses Abbrandes erfolgt durch Polieren in einer Elektrolytlösung und anschließendem Schleifen mittels eines sich drehenden Steines in einer entsprechenden Vorrichtung, die nachfolgend auch kurz als Poliermaschine bezeichnet wird. Die verschiedenen hier notwendigen Prozessschritte können sich dabei durchaus nachteilig auf die Oberfläche der Druckwalze und damit auf die Stabilität der Gravur auswirken.
-
Ein gattungsbildendes Verfahren sowie eine danach hergestellte Druckwalze ist aus der
US 2004/0029048 A1 bekanntgeworden.
-
Gemäß dieser Vorveröffentlichung wird bei einer Druckwalze zunächst auf deren Oberfläche eine Schutzschicht beispielsweise aus Zink aufgetragen. Anschließend werden die Näpfchen zur Erzeugung eines späteren Druckbildes eingearbeitet, wobei ein Abbrand entstehen kann. Dieser Abbrand schlägt sich dann auf der zuvor aufgebrachten aus Zink bestehenden Schutzschicht nieder.
-
Vor Durchführung eines Druckverfahrens wird dann die Schutzschicht mit dem darauf befindlichen Abbrand entfernt. Dabei wird die Zinkschicht in einem nachfolgenden chemischen Reinigungsprozess von der Oberflächenschicht der Druckwalze abgetragen.
-
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausgehend vom gattungsbildenden Stand der Technik ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer vorzugsweise mittels Lasergravur bearbeiteten Druckwalzenoberfläche sowie eine zugehörige Druckwalze zu schaffen, die Vorteile beim Aufbringen und Entfernen der Schutzschicht aufweist.
-
Die Aufgabe wird bzgl. des Verfahrens entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Durch die vorliegende Erfindung wird mit einem überschaubaren und vertretbaren Aufwand, eine deutliche Qualitätsverbesserung bei der Herstellung einer mit einer Oberflächengravur versehenen Druckwalze erzielt.
-
Die erfindungsgemäßen Vorteile werden im Wesentlichen dadurch erzielt, dass vor Durchführung des Laser-Gravur-Verfahrens zur Erzeugung einer dreidimensional strukturierten Walzenoberfläche zur späteren Erzeugung eines Druckbildes zunächst eine Chromschicht aufgetragen wird, und zwar bevorzugt auf galvanischem Wege. Diese Chromschicht lässt sich dann nach Einarbeiten der Näpfchen als ablösbare Trennschicht auf der Oberfläche der Druckwalze entfernen, und zwar im Falle der verwendeten Chromschicht in besonders günstiger Weise dadurch, das die Chromschicht in einem elektrolytischen und/oder mechanischen Verfahren entfernt wird, also durch besonders effiziente Verfahrensschritte.
-
Dadurch lassen sich mehrere Vorteile realisieren, nämlich:
- – Durch die Aufbringung einer metallischen Schicht auf der eigentlichen Oberfläche des Druckzylinders vor Einarbeitung der Druckbild-Struktur unter Ausbildung der einzelnen Näpfchen wird die eigentliche Druckwalzenoberfläche vor negativen Einflüssen während der Bebilderung des Lasers, also während der Lasergravur geschützt.
- – Der während der Lasergravur bei der Herstellung der Näpfchen abgeschiedene Abbrand, der sich auf der erfindungsgemäß vorgesehenen metallischen Schutzschicht ablagert, wird dadurch zunächst einmal von der eigentlichen Druckzylinder-Oberfläche getrennt.
- – Schließlich lässt sich durch die erfindungsgemäß zuvor aufgebrachte metallische Chromschicht dann eine rückstandsfreie Ablösbarkeit nicht nur der Schutzschicht, sondern vor allem auch des entstandenen Abbrandes von der eigentlichen Walzenoberfläche durch Anwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen elektrolytischen und/oder mechanischen Verfahrensschritte realisieren und sicherstellen.
-
Mit anderen Worten wird also durch die Erfindung sichergestellt, dass die eigentliche Druckwalzenoberfläche durch die zuvor aufgebrachte Trenn- oder Schutzschicht geschützt und die während der Lasergravur an sich eintretenden Walzen-Oberflächen-Beeinträchtigungen minimiert oder ausgeschlossen werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs-Beispieles näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
-
1: eine auszugsweise vergrößerte schematische Axialschnittdarstellung durch eine Druckwalze mit einer auf der Druckwalzenoberflächen im Rahmen der Erfindung aufgebrachten Schutzschicht;
-
2: eine ähnlich Darstellung zu 1 nach der Einarbeitung von Näpfchen in den Oberflächenbereich der Druckwalze; und
-
3: eine entsprechende Darstellung zu 2 bei einer Druckwalze, die nach dem Stand der Technik in herkömmlicher Weise mittels Lasergravur bearbeitet worden ist.
-
Anhand von 3 wird ein auszugsweise schematischer Axiallängsschnitt durch den Oberflächenbereich einer Druckwalze 1 gezeigt, in die bereits eine dreidimensional strukturierte Oberfläche 3 mittels Lasergravur in herkömmlicher Weise nach dem Stand der Technik eingearbeitet ist.
-
Die Oberfläche 3 der Druckwalze 1 weist deshalb entsprechend des später herzustellenden Druckbildes eines Vielzahl von Vertiefungen 5 auf, die nachfolgend auch als Näpfchen bezeichnet werden. Diese Näpfchen 5 werden bekanntermaßen während des späteren Druckvorgangs mit Druckfarbe befüllt, um dann die Druckfarbe auf ein zu bedruckendes Trägermaterial, beispielsweise eine Papierbahn oder Folie etc. aufzudrucken.
-
Während der Übertragung der Reproduktionsdaten mittels Lasergravur auf die Oberfläche 3 der Druckwalze 1 werden die erwähnten Näpfchen 5 mit einer entsprechenden Vertiefung im Oberflächenbereich 3', also im Walzenmantel 3' eingearbeitet, wobei das entsprechende Oberflächenmaterial der Druckwalze, welches aus Metall oder einer Metalllegierung besteht, verdampft und das dadurch erzeugte Plasma sich in Form eines Abbrandes 7 an anderer Stelle der Oberfläche 3 der Druckwalze 1 niederschlägt.
-
Vor dem Einsatz der Druckwalze muss also dieser Abbrand 7 von der Oberfläche 3 der Druckwalze 1 sauber entfernt werden, wodurch die zum Stand der Technik dargestellten Nachteile eintreten.
-
Anhand der 1 und 2 wird nunmehr das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Aufgabe einer Druckwalze geschildert.
-
In 1 ist ein entsprechender auszugsweiser Detaillängsschnitt durch eine Druckwalze 1 gezeigt, und zwar nur ein vergrößerter Detailausschnitt im Oberflächenbereich 3.
-
Daraus ist zu ersehen, dass zunächst auf der eigentlichen die Nutzfläche darstellenden Oberfläche 3 eine Schutzschicht 11 vollflächig auf die Oberfläche 3 des Druckwalzenmantels 3' aufgebracht wird, und zwar bevorzugt in Form einer metallischen Schutzschicht 11, die auf galvanischem Wege aufgetragen wird. Zumindest muss die Schutzschicht 11 in den Bereich auf der Oberfläche 3 der Druckwalze 1 aufgetragen werden, in dem später die Laserbearbeitung der Oberfläche der Walze bei der entsprechenden Übertragung der Reproduktionsdaten unter Herstellung der Vertiefungen oder Näpfchen 5 durchgeführt werden soll.
-
Die Dicke dieser Schutzschicht kann sehr gering sein und liegt üblicherweise in einem Bereich von 2 bis 4 μm.
-
Wie anhand von 2 schematisch dargestellt ist, werden anschließend mit einem Laser-Gravur-Verfahren entsprechend eines in den Druckwalzen-Mantel einzuarbeitenden negativen Druckbildes die entsprechenden Näpfchen 5 eingearbeitet, wobei sich durch die Erhitzung des Metalls im Bereich der Näpfchen 5 ein gasförmiges Plasma bildet, das sich als Abbrand 7 dann an anderer Stelle auf der Oberfläche 12 der Schutzschicht 11 niederschlägt.
-
Mittels der Lasergravur werden dabei die entsprechenden Näpfchen 5 so tief eingearbeitet, dass nicht nur das Material der Schutzschicht 11 im Bereich der Näpfchen 5, sondern auch das Metall im Oberflächen-Mantelbereich 3' der Druckwalze 1 ausgearbeitet und entfernt wird, um hier – wie üblich – während des Druckvorganges Druckfarbe aufzunehmen.
-
Gemäß der Darstellung nach 2 ist dabei auch zu ersehen, dass die Tiefe der Näpfchen 5 in der Regel durchaus zumindest das 2-, 3-, 4- oder mehr als das 5-Fache der Dicke der Schutzschicht 11 beträgt, vorzugsweise mehr als das 6-, 7-, 8-, 9- oder sogar mehr als das 10-Fache der Dicke der Schutzschicht 11. Die Tiefe dieser Näpfchen 5 ist aber in der Regel geringer als das 20-, 18-, 16-, 14-, 12-, oder 10-Fache der Schutzschicht 11. Die Tiefe dieser Näpfchen 5 ist in der Regel geringer als 50 μm.
-
Aus der Darstellung gemäß 2 ist schon zu ersehen, dass die Schutzschicht 11 letztlich eine Trennschicht darstellt, die sicherstellt, dass der Abbrand 7 sich nicht auf der zu schützenden Oberfläche 3 der Druckwalze 1 ablagern kann.
-
Nachdem die entsprechenden Näpfchen 5 zur Herstellung eines gewünschten Druckbildes in den Oberflächen-Mantelbereich der Druckwalze eingearbeitet sind, kann in einem abschließenden Schritt nunmehr die Walze so behandelt werden, dass nicht nur der Abbrand 7, sondern auch die Schutzschicht 11 entfernt wird, bis die ursprüngliche Oberfläche 3 des Oberflächen-Mantelbereiches wieder frei liegt.
-
Der Abtrag des Abbrandes 7 und der Schutzschicht 11 kann durch geeignete Maßnahmen erfolgen, beispielsweise durch einen elektrolytischen und/oder mechanischen Vorgang. Letztlich lässt sich dadurch die gesamte Oberfläche der Druckwalze rückstandslos freilegen.
