DE102018217261A1

DE102018217261A1 - Druckverfahren und Bogendruckmaschine

Info

Publication number: DE102018217261A1
Application number: DE102018217261.7A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Lanza; Günter Fuchs
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2019-05-09
Also published as: CN109760409A; CN109760409B

Abstract

Bei einem Druckverfahren wird mit einem Fluid (F), das eine UV-Farbe oder ein UV-Lack ist, ein Haptikrelief auf Bogen (B) gedruckt, indem das Fluid (F) durch eine Kammerrakel (4) auf eine Rasterwalze (3) mit einem Schöpfvolumen von 80 bis 200 cm³/m² aufgebracht wird, durch die Rasterwalze (3) auf eine Flexodruckplatte (9) aufgebracht wird, die durch eine Unterlageplatte (8) mit einer Kompressibilität von mindestens 20% bei Belastung mit 1,18 kg/cm² abgestützt wird und durch die Flexodruckplatte (9) direkt auf die Bogen (B) aufgebracht wird.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drucken eines Haptikreliefs auf Bogen und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Druckmaschine.
Aus der Praxis ist bekannt, Bedruckstoffe mit einer Prägestanze mechanisch zu bearbeiten, um an ihnen dreidimensional strukturierte und somit haptisch wahrnehmbare Oberflächen auszubilden, z. B. für den Sicherheitsdruck oder Dekordruck.
In EP 2 902 201 A2 wird eine Vorrichtung beschrieben, die umfasst: ein Lackwerk zum Auftrag einer Lackschicht auf einen Bedruckstoff, ein dem Lackwerk nachgelagertes Prägewerk zum Übertragen einer dreidimensionalen Struktur in die mit Hilfe des Lackwerks auf den Bedruckstoff aufgetragene Lackschicht vor der Trocknung derselben, eine dem Prägewerk nachgelagerte Trocknungseinrichtung zum Trocknen der mit Hilfe des Lackwerks aufgetragenen und mit Hilfe des Prägewerks strukturierten Lackschicht unter Ausbildung der strukturierten Oberfläche auf den Bedruckstoff. Das Lackwerk kann auf dem Siebdruck-Verfahren beruhen und die Trocknungseinrichtung kann eine UV-Härtungseinrichtung sein.
Nachteil des Siebdruck-Verfahrens ist die damit verbundene Begrenzung der Druckgeschwindigkeit. In der Praxis werden damit nur Geschwindigkeiten von maximal 2.000 Bogen/h erreicht.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Drucken eines Haptikreliefs mit hoher Produktivität und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Druckmaschine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch eine Bogendruckmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Druckverfahren wird mit einem Fluid, das eine UV-Farbe oder ein UV-Lack ist, ein Haptikrelief auf Bogen gedruckt, indem das Fluid durch eine Kammerrakel auf eine Rasterwalze mit einem Schöpfvolumen von 80 bis 200 cm³/m² aufgebracht wird, durch die Rasterwalze auf eine Flexodruckplatte aufgebracht wird, die durch eine Unterlageplatte mit einer Kompressibilität von mindestens 20% bei Belastung mit 1,18 kg/cm² abgestützt wird und durch die Flexodruckplatte direkt auf die Bogen aufgebracht wird.
Hierbei kann das Fluid auf eine erste Temperatur gekühlt und in die Kammerrakel gepumpt werden, so dass eine zweite Temperatur des Fluides in der Kammerrakel unter 25° C liegt.
Die erste Temperatur kann unter 15° C liegen.
Die Höhe des Haptikreliefs kann 7 µm bis 25 µm betragen.
Das Fluid kann bei 25° C eine Viskosität aufweisen, die - auf einen Messbecher mit einer Auslauföffnung von 4 mm bezogen - 60 Sekunden bis 90 Sekunden beträgt.
Die Rasterwalze kann eine labyrinthische Rasterstruktur aufweisen.
Die Flexodruckplatte kann nur in einem nah an ihrer Hinterkante liegenden Bereich gerastert werden.
Die erfindungsgemäße Bogendruckmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen oder einer seiner Weiterbildungen entsprechenden Verfahrens umfasst einen Gegendruckzylinder zum Transportieren von Bogen, einen Druckformzylinder mit einer Unterlageplatte aus Schaumstoff und darauf eine Flexodruckplatte zum Auftragen eines Fluids auf die transportierten Bogen, eine Rasterwalze mit einer Rasterstruktur mit erhabenen Strukturelementen, die zusammen ein Labyrinth für das Fluid bilden, eine Kammerrakel, die an der Rasterwalze anliegt, ein Zuführsystem, an das die Kammerrakel angeschlossen ist, wobei das Zuführsystem eine Pumpe und einen Kühler für das Fluid aufweist, und einen UV-Trockner zum Trocknen des Fluides auf den Bogen durch ultraviolette Bestrahlung.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels nebst zugehöriger Zeichnung, worin zeigt:

1: eine Druckmaschine bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2: einen Ausschnitt der Umfangsoberfläche einer Rasterwalze der Druckmaschine in 1,
3: ein mit der Druckmaschine in 1 erzeugtes Haptikrelief auf einem Druckbogen, und
4: eine Abwicklung einer Flexodruckplatte, die in der Druckmaschine in 1 bei der Durchführung des Verfahrens eingesetzt wird.

1 zeigt eine Bogendruckmaschine mit einem Gegendruckzylinder 1, der einen Bogen B transportiert und dabei an dessen Vorderkante mittels nicht dargestellter Greifer festhält. Der Gegendruckzylinder 1 bildet zusammen mit einem Druckformzylinder 2 einen Druckspalt, in dem der Bogen B vom Druckformzylinder 2 mit einem Fluid F beschichtet wird. Das Fluid F ist eine per ultravioletter Bestrahlung härt- oder trockenbare Farbe, eine sogenannte UV-Farbe, oder ein UV-Lack.
Mit dem Druckformzylinder 2 steht eine Rasterwalze 3 in Abrollkontakt, an der eine Kammerrakel 4 anliegt, um die Rasterwalze 3 mit dem Fluid F zu versorgen. Das Fluid F wird aus einem Vorratstank 5 durch eine Pumpe 6 über einen Kühler 7 in die Kammerrakel 4 gefördert. Dabei wird das Fluid F durch den Kühler 7 auf eine unter der Umgebungstemperatur liegende Temperatur gekühlt, die unter 15° C, vorzugsweise unter 10° C, liegt. Das gekühlte Fluid F vermischt sich in der Kammerrakel 4 mit darin vorhandenem Fluid F, das etwas wärmer ist. Die daraus resultierende Mischtemperatur des Fluids F in der Kammerrakel 4 beträgt weniger als 25° C, vorzugsweise weniger als 20° C.
Der Druckformzylinder 2 trägt eine Unterlageplatte 8 und diese trägt eine Flexodruckplatte 9. Die Unterlageplatte 8 umfasst eine Schicht aus Schaumstoff und ist weniger als 1,5 mm dick, z. B. etwa 1,0 mm. Der Schaumstoff kann auf eine dünne Trägerschicht aufgebracht sein, die weniger als 0,30 mm dick ist, z. B. etwa 0,25 mm. Die Trägerschicht kann aus PET bestehen. Der Schaumstoff kann offenzelliges, mikrozellulares Urethan sein. Bei einer Belastung mit 1,18 kg/cm² zeigt der Schaumstoff eine Kompressibilität von mindestens 25 %.
Die Flexodruckplatte 9 umfasst ein ihr Relief bildendes Photopolymer, z. B. Polyamid, das auf einen Träger, z. B. aus Aluminium, aufgebracht ist. Der Träger kann eine Dicke von ca. 0,3 mm aufweisen. Die Höhe des Reliefs kann zwischen 0,80 mm und 0,90 mm betragen. Das Photopolymer kann eine Shore-A-Härte von ca. 60°, z. B. 62°, aufweisen. Die Gesamtstärke, einschließlich Träger und Polymer, der Flexodruckplatte 9 kann 1,10 mm bis 1,20 mm, z. B. 1,16 mm, betragen.
Wenn sich das Fluid F in dem Vorratstank 5 befindet, hat es eine Viskosität von 65 ± 4 Sekunden, gemessen bei 25° C mit einem Messbecher (Ford-Becher) mit einer Auslauföffnung mit einem Durchmesser von 4mm. Ein solches Fluid ist z. B. der von der Heidelberger Druckmaschinen AG, Deutschland vertriebene Siebdrucklack Saphira® UV-Coating Screen Plastics U8784. Alternativ kann das Fluid F im Vorratstank 5 eine Viskosität von 85 ± 4 Sekunden aufweisen, wie z. B. der ebenfalls von der Heidelberger Druckmaschinen AG, Deutschland vertriebene Siebdrucklack Saphira® UV-Coating HG Screen U8780.
Die Pumpe 6 und der Kühler 7 sind in ein Zuführsystem 13 integriert, über das der Vorratstank 5 mit der Kammerrakel 4 verbunden ist. Durch die Kühlung mit dem Kühler 7 erreicht das Fluid F eine erhöhte Verarbeitungsviskosität von 100 Sekunden bis 160 Sekunden (gemessen mit dem 4 mm-Messbecher).
2 zeigt eine Gravur oder Rasterstruktur 10 der Rasterwalze 3 im Detail. Sie besteht aus erhabenen Strukturelementen 11, die in etwa die Form eines „H“ aufweisen und in Reihen angeordnet sind. Hierbei ist der Querbalken des „H“ verlängert, so dass er einen Vorsprung bildet. Die H-Form weist einen hohen Anteil von Wandbereichen auf, die dem Fluid F genügend Fläche zur Anhaftung bieten und ein Abschleudern wirksam verhindern. Die Reihen sind wechselweise antiparallel angeordnet, so dass die Vorsprünge der „H“ der geradzahligen Reihen in die eine Richtung und die Vorsprünge der „H“ der ungeradzahligen Reihen in Gegenrichtung weisen. Davon abweichend wäre aber auch eine Variante möglich, bei der die Vorsprünge der „H“ aller Reihen - der geradzahligen und der ungeradzahligen Reihen - in ein und dieselbe Richtung weisen.
Wie in 2 zu sehen, ergeben die H-Reihen zusammen eine Art Schachbrettmuster, in welchem die Strukturelemente 11 angeordnet sind. Die Kanäle zwischen den Strukturelementen 11 verlaufen in Mäanderform. Die Reihen der Strukturlemente 11, speziell H-Reihen, verlaufen parallel mit der Rotationsachse der Rasterwalze 3, wobei diese Verlaufsrichtung der Horizontalrichtung in 2 entspricht. Davon abweichend wäre aber auch eine relativ zur Rotationsachse schräge, z. B. unter einem Winkel von 45°, Verlaufsrichtung der Reihen der Strukturelemente 11 möglich.
Die Stegbreite und Steghöhe der Strukturelemente 11 und die Rasterweite, in der die Strukturelemente 11 angeordnet sind - sind so dimensioniert, dass sich ein flächenbezogenes Schöpfvolumen der Rasterstruktur 10 ergibt, das 80 bis 200 cm³/m² und vorzugsweise 100 bis 180 cm³/m² beträgt. Beispielsweise kann die Stegbreite 50 µm bis 100 µm, die Steghöhe (in Abhängigkeit vom erforderlichen Schöpfvolumen) 80 µm bis 250 µm und die Breite der Druckausgleichsöffnungen - d. h. die Breite der Kanäle zwischen den Stegen - 100 µm bis 200 µm betragen.
3 zeigt den Bogen B nach dem Auftrag und der Trocknung des Fluidfilms darauf. Der Fluidfilm bildet ein Haptikrelief 12, das invers zu dem Relief der Photopolymerschicht der Flexodruckplatte 9 ist. Das Haptikrelief 12 hat erhabene Reliefelemente mit einer Höhe H, die 7 µm bis 25 µm betragen kann. Somit ist das Haptikrelief 12 mit dem menschlichen Tastsinn deutlich wahrnehmbar. Das Haptikrelief 12 kann beispielsweise ein narbiges Lederdekor oder dergleichen auf dem Bogen B bilden.
4 zeigt die zum Drucken des Haptikreliefs 12 verwendete Flexodruckplatte 9 in vom Druckformzylinder 2 abgenommenen und ausgerollten Zustand. Auf der Flexodruckplatte 9 befinden sich mehrere Bildelemente 16. Manche davon haben ein Motiv, das weniger Fluid F erfordert; diese Bildelemente 16 sind beispielhaft als Rahmen dargestellt. Andere Bildelemente 16 erfordern viel Fluid F; diese Bildelemente 16 sind als ausgefüllte Rechtecke dargestellt. Alle Bildelemente 16 sind ungerasterte Volltonelemente, mit Ausnahme eines der viel Fluid F erfordernden Bildelemente 16, das nah an einer Hinterkante 15 der Flexodruckplatte 9 liegt. Bei diesem Bildelement 16 bestünde ohne wirksame Gegenmaßnahme die Gefahr eines Fluidüberschusses, der die Druckqualität beeinträchtigen könnte. Als wirksame Gegenmaßnahme ist besagtes Bildelement 16 teilweise gerastert. Das Bildelement 16 hat einen hinteren Bereich 17, der gerastert ist.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist es möglich, normalerweise für den Siebdruck verwendete Fluide im Flexodruck mit hoher Druckgeschwindigkeit zu verdrucken, um Haptikreliefs herzustellen. Die dafür verwendete Druckmaschine kann eine Offset-Druckmaschine mit Offsetdruckwerken und einem Lackierwerk sein, welches zum Inline-Verdrucken des Fluids F verwendet wird. Hierbei kann das Haptikrelief 12 mit aus dem Bogenoffsetdruck bekannten Druckgeschwindigkeiten, die zwar vom Bogenformat, der Papierart und anderen Einflussfaktoren abhängen, aber typischerweise höher als im Siebdruck sind, hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Gegendruckzylinder
2: Druckformzylinder
3: Rasterwalze
4: Kammerrakel
5: Vorratstank
6: Pumpe
7: Kühler
8: Unterlageplatte
9: Flexodruckplatte
10: Rasterstruktur
11: Strukturelement
12: Haptikrelief
13: Zuführsystem
14: UV-Trockner
15: Hinterkante
16: Bildelement
17: Bereich
B: Bogen
F: Fluid
H: Höhe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2902201 A2 [0003]

Claims

Druckverfahren, a) bei dem mit einem Fluid (F), das eine UV-Farbe oder ein UV-Lack ist, ein Haptikrelief (12) auf Bogen (B) gedruckt wird, indem das Fluid (F) b) durch eine Kammerrakel (4) auf eine Rasterwalze (3) mit einem Schöpfvolumen von 80 bis 200 cm³/m² aufgebracht wird, c) durch die Rasterwalze (3) auf eine Flexodruckplatte (9) aufgebracht wird, die durch eine Unterlageplatte (8) mit einer Kompressibilität von mindestens 20 % bei Belastung mit 1,18 kg/cm² abgestützt wird, und d) durch die Flexodruckplatte (9) direkt auf die Bogen (B) aufgebracht wird.
Druckverfahren nach Anspruch 1, wobei das Fluid (F) auf eine erste Temperatur gekühlt und in die Kammerrakel (4) gepumpt wird, so dass eine zweite Temperatur des Fluides (F) in der Kammerrakel (4) unter 25 °C liegt.
Druckverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Temperatur unter 15 °C liegt.
Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Höhe (H) des Haptikreliefs (12) 7 µm bis 25 µm beträgt.
Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Fluid (F) bei 25 °C eine Viskosität aufweist, die, auf einen Messbecher mit einer Auslauföffnung von 4 mm bezogen, 60 bis 90 Sekunden beträgt.
Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Rasterwalze (3) eine labyrinthische Rasterstruktur (10) aufweist.
Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Flexodruckplatte (9) nur in einem nah an ihrer Hinterkante (14) liegenden Bereich (17) gerastert wird.
Bogendruckmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend - einen Gegendruckzylinder (1) zum Transportieren von Bogen (B), - einen Druckformzylinder (2) mit einer Unterlageplatte (8) aus Schaumstoff und darauf eine Flexodruckplatte (9) zum Auftragen eines Fluids (F) auf die transportierten Bogen (B), - eine Rasterwalze (3) mit einer Rasterstruktur (10) mit erhabenen Strukturelementen (11), die zusammen ein Labyrinth für das Fluid (F) bilden, - eine Kammerrakel (4), die an der Rasterwalze (3) anliegt, - ein Zuführsystem (13), an das die Kammerrakel (4) angeschlossen ist, wobei das Zuführsystem (13) eine Pumpe (6) und einen Kühler (7) für das Fluid (F) aufweist, und - einen UV-Trockner (14) zum Trocknen des Fluids (F) auf den Bogen (B) durch ultraviolette Bestrahlung.