DE10232900A1

DE10232900A1 - Elektrorheologisches Farbwerk

Info

Publication number: DE10232900A1
Application number: DE10232900A
Authority: DE
Inventors: Arndt Oetjen
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Goss International Americas LLC
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2003-05-15
Also published as: US20030084810A1; US6644196B2

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung der Übertragung einer Farbe (11) mit elektrorheologischen Eigenschaften zwischen Walzen (12, 14, 15, 17, 18) einer Druckmaschine (1) sieht vor, dass eine erste Elektrode (25) mit einer ersten Walze (12) verbunden wird, dass eine zweite Elektrode (26) mit einer zweiten Walze (14) verbunden wird und dass die beiden Walzen (12, 14) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen werden. Zwischen der ersten und der zweiten Walze (12, 14) wird eine Drehbewegung erzeugt, um eine Übertragung der Farbe (11) von der ersten Walze (12) auf die zweite Walze (14) über einen ersten Spalt (20) zu ermöglichen. An die erste und zweite Elektrode (25, 26) wird eine Spannung angelegt, um am ersten Spalt (20) ein erstes elektrisches Feld zu erzeugen. Ein Druckwerk zur Steuerung der Übertragung einer Farbe (11) mit elektrorheologischen Eigenschaften umfasst eine erste Walze (12) und eine zweite Walze (14), die dazu geeignet sind, eine Übertragung einer Farbe (11) mit elektrorheologischen Eigenschaften von der ersten Walze (12) zur zweiten Walze (14) über einen Spalt (20) zu ermöglichen, wobei die erste und die zweite Walze (12, 14) jeweils mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen sind. Mit einer elektrisch mit der ersten Walze (12) verbundenen ersten Elektrode (25) und einer elektrisch mit der zweiten Walze (14) verbundenen zweiten Elektrode (26) ist eine erste Spannungsquelle (27) zu Erzeugung eines elektrischen Felds am ersten Spalt (20) elektrisch ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Druckmaschinen im Allgemeinen und insbesondere die Nutzung des elektrorheologischen Effekts in Druckmaschinen.

In einigen Druckmaschinen wird die vom Farbkasten zugeführte Farbe in einem langen, bis zu acht bis 22 Farbwalzen umfassenden Farbwerk dosiert. Die Aufgabe dieses langen Farbwerks besteht darin, die Dicke der Farbschicht auf ein geeignetes Maß zu bringen, welches der gewünschten Farbdichte auf dem Bedruckstoff entspricht.

In anderen Druckmaschinen wird die Farbe stattdessen in einem sog. Kurzfarbwerk oder Aniloxfarbwerk dosiert, welches das lange Farbwerk unnötig macht. In einem Kurzfarbwerk wird die vom Farbreservoir zugeführte Farbe mittels einer gravierten Dosierwalze (der Aniloxwalze) dosiert. Die Farbe sammelt sich in den gravierten Zellen einer Keramikschicht an der Umfangsoberfläche der Dosierwalze und bildet so eine Farbschicht mit einer vorgegebenen Dicke. Im wasserlosen Druck wird die Farbe z. B. anschließend auf eine Auftragswalze und von dieser auf eine auf einem Plattenzylinder aufgebrachte Druckplatte aus Silikon übertragen. In manchen Fällen wir die Farbschicht auch direkt von der Dosierwalze auf die Druckplatte übertragen.

Ein Nachteil sowohl einer Anilox-Dosierwalze als auch eines langen Farbwerks besteht darin, dass die Farbdichte (d. h. die Dicke der Farbschicht auf der Druckoberfläche) nicht auf einfache Weise einstellbar ist. Zur Einstellung der Farbschichtdicke in einem Kurzfarbwerk kann man die Dosierwalze gegen eine andere Dosierwalze mit der gewünschten Gravurtiefe austauschen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Schlupf zwischen der Dosierwalze und der Auftragswalze bzw. den Walzen zu verändern, indem man z. B. die Dosierwalze bezüglich der Auftragswalze schneller oder langsamer dreht. Eine dritte bekannte Maßnahme zur Veränderung der Farbdichte besteht darin, die Temperatur der Dosierwalze und der Auftragswalze zu verändern bzw. in einem langen Farbwerk die Temperatur einiger oder aller aneinandergrenzender Farbwerkswalzen zu verändern. Eine Veränderung der Temperatur der Walzen bewirkt eine Veränderung der Farbtemperatur und damit der Viskosität. Die Viskosität der Farbe bestimmt, wie viel Farbe von der Dosierwalze auf die Auftragswalze übertragen wird.

Alle diese Verfahren zur Einstellung der Farbdichte sind Zeit- und kostenaufwändig und führen nicht immer zum gewünschten Ergebnis. Z. B. nimmt es viel Zeit in Anspruch, die Temperatur der Walzen zu verändern, und das Verhältnis zwischen Temperatur und Viskosität kann je nach Farbart und Farbton (Zyan, Magenta, Gelb und Schwarz) unterschiedlich sein. Das Austauschen einer Dosierwalze gegen eine andere Walze mit einer anderen Zelltiefe ist kostenaufwändig und erfordert eine relativ lange Stillstandszeit der Druckmaschine. Eine Veränderung des Schlupfes zwischen Walzen erfordert immer ein Experimentieren, da für unterschiedliche Farben der korrekte Schlupf in Abhängigkeit verschiedener weiterer Parameter des Druckvorgangs bestimmt werden muss. Bei diesem Ansatz besteht die Gefahr ungenauer Ergebnisse.

Im Bogenoffsetdruck werden in der Regel wasserlose Druckfarben bevorzugt. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass wasserlose Farben eine höhere Viskosität und Zügigkeit (Tack) aufweisen. Diese Eigenschaften ermöglichen ein 100%iges Ablösen der Farbe von den weitgehend aus Silikon bestehenden nichtdruckenden Bereiche einer Druckplatte. Nach der Übertragung der Farbe vom Bildbereich der Druckplatte auf das Gummituch wird die Farbe auf das Papier übertragen. Durch die hohe Viskosität und Zügigkeit der Farbe kann das Problem des so genannten Rupfens entstehen: Die Farbe zieht Fasern aus der Oberfläche des Papiers, wenn sich die Oberfläche des Gummituchs vom Papier entfernt. Diese Papierfasern sammeln sich auf der Oberfläche des Gummituch- und des Plattenzylinders, beeinträchtigen so die Druckqualität und machen eine häufige Reinigung des Gummituch- und des Plattenzylinders erforderlich. Das Problem des Rupfens tritt besonders bei der Verarbeitung von Papier niedrigerer Qualität auf, z. B. im Zeitungsdruck. Bei Druckvorgängen, bei denen Papier niedrigerer Qualität verwendet wird, entwickeln sich die von der Farbe ausgerupften Papierfasern zu Papierstaub (das Phänomen wird auch als Stauben oder Linting bezeichnet) und machen so einen effizienten Ablauf des Druckvorgangs nahezu unmöglich. Eine Reduzierung der Viskosität der Farbe hat zwar den positiven Effekt, dass das Stauben verringert wird, führt jedoch zu einem Tonen der Farbe.

Tonen bedeutet, dass bei der Übertragung der Farbe von der Farbauftragswalze auf den Plattenzylinder die Farbe aufgrund ihrer geringen Viskosität auch auf den nichtdruckenden Bereichen einer Druckplatte haftet, wo sie nicht haften soll, so dass Farbe auf Bereiche auf dem Papier übertragen wird, in denen keine Farbübertragung erwünscht ist.

Der elektrorheologische Effekt ist ein bekanntes Phänomen. Bestimmte Flüssigkeiten ändern ihre Viskosität und ihre Fließeigenschaften, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird. Bestimmte Flüssigkeiten mit elektrorheologischen Eigenschaften zeigen einen positiven rheologischen Effekt, d. h. wenn man sie einem elektrischen Feld aussetzt, steigt ihre Viskosität. Andere Flüssigkeiten mit elektrorheologischen Eigenschaften zeigen einen negativen elektrorheologischen Effekt, d. h. ihre Viskosität nimmt ab, wenn man sie einem elektrischen Feld aussetzt. Die DE 44 16 822 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung und Trocknung von Beschichtungsstoffen in Maschinen und zur Farbauftragssteuerung in Druckmaschinen. Diese Schrift beschreibt allgemein die Ausnutzung des elektrorheologischen Effekts elektrischer Felder, jedoch nicht, wie die Walzen eines Farbwerks mit einem elektrischen Feld beaufschlagt werden sollen. In Druckmaschinen mit einem Kurzfarbwerk werden in der Regel eine Dosierwalze mit einer nicht leitenden Keramikoberfläche und eine Auftragswalze mit einer nichtleitenden Gummioberfläche verwendet. Das Anlegen eines elektrischen Felds über einen zwischen den Oberflächen derartiger Walzen gebildeten Spalt würde sehr hohe Spannungen erfordern und ist daher nicht praktikabel.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Farbübertragung unter Ausnutzung des elektrorheologischen Effekts zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 12 gelöst. Weiter Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Steuerung der Übertragung einer Farbe mit elektrorheologischen Eigenschaften von einer Walze auf eine andere in einer Druckmaschine. Das Verfahren sieht vor, dass eine erste Elektrode mit einer ersten Walze elektrisch verbunden wird, dass eine zweite Elektrode mit einer zweiten Walze elektrisch verbunden wird, dass die beiden Walzen mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen werden, dass eine Drehbewegung zwischen den beiden Walzen erzeugt wird, um eine Farbübertragung von der ersten Walze auf die zweite Walze über einen zwischen den beiden Walzen gebildeten Spalt zu ermöglichen, und dass an die beiden Elektroden eine Spannung angelegt wird, um am ersten Spalt ein erstes elektrisches Feld zur Beeinflussung des Farbflusses von der ersten zur zweiten Walze zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich selbstverständlich auch auf Druckmaschinen mit mehr als den beiden hier erwähnten Walzen.

Die erste Walze kann als eine Dosierwalze ausgebildet sein, und die zweite Walze kann als eine Auftragswalze ausgebildet sein. Es kann auch die erste Walze als eine Auftragswalze und die zweite Walze als ein Plattenzylinder ausgebildet sein. Alternativ kann auch die erste Walze als ein Gummituchzylinder und die zweite Walze als ein zweiter Gummituchzylinder oder als ein Gegendruckzylinder ausgebildet sein. Bei der Beschichtung der beiden Walzen kann eine Beschichtung der Dosierwalze mit einer elektrisch leitfähigen Keramikschicht und/oder die Beschichtung der Auftragswalze mit einer elektrisch leitfähigen Gummischicht erfolgen.

Das Verfahren kann außerdem vorsehen, dass eine dritte Elektrode elektrisch mit einer dritten Walze verbunden wird, dass die dritte Walze mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen wird, dass eine Drehbewegung zwischen der zweiten Walze und der dritten Walze erzeugt wird, um eine Farbübertragung über einen zwischen der zweiten und der dritten Walze gebildeten Spalt zu ermöglichen, und dass ein zweites elektrisches Feld an dem zweiten Spalt angelegt wird, um den Farbfluss von der zweiten Walze zur dritten Walze zu beeinflussen.

Wenn die Druckmaschine eine dritte Walze umfasst, kann die erste Walze als eine Dosierwalze, die zweite Walze als eine Auftragswalze und die dritte Walze als ein Plattenzylinder ausgebildet sein. Das elektrische Feld kann den Farbfluss durch eine Veränderung der Viskosität der Farbe beeinflussen, indem z. B. die Viskosität der Farbe erhöht oder verringert wird.

Die Erfindung schafft weiterhin ein Druckwerk, das eine erste Walze und eine zweite Walze umfasst, die dazu geeignet sind, eine Übertragung von Farbe mit rheologischen Eigenschaften von der ersten Walze auf die zweite Walze über einen zwischen der ersten und der zweiten Walze gebildeten Spalt zu ermöglichen, wobei die erste und die zweite Walze jeweils mit einer elektronisch leitfähigen Schicht überzogen sind. Das Druckwerk umfasst weiterhin eine mit der ersten Walze elektrisch verbundene erste Elektrode, eine mit der zweiten Walze elektrisch verbundene zweite Elektrode und eine mit den beiden Elektroden elektrisch verbundene Spannungsquelle zur Erzeugung eines elektrischen Felds am ersten Spalt.

Die erste Walze des Druckwerks kann als eine Dosierwalze ausgebildet sein, und die zweite Walze kann als eine Auftragswalze ausgebildet sein. Es kann auch die erste Walze als eine Auftragswalze und die zweite Walze als ein Plattenzylinder ausgebildet sein. Alternativ kann auch die erste Walze als ein Gummituchzylinder und die zweite Walze als ein zweiter Gummituchzylinder oder als ein Gegendruckzylinder ausgebildet sein.

Das Druckwerk kann weiterhin eine dritte Walze umfassen, die dazu geeignet ist, eine Farbübertragung von der zweiten Walze auf die dritte Walze über einen zwischen der zweiten und dritten Walze gebildeten zweiten Spalt zu ermöglichen, sowie eine zweite Spannungsquelle, die dazu geeignet ist, am zweiten Spalt ein elektrisches Feld zu erzeugen. Wenn das Druckwerk eine dritte Walze umfasst, kann die erste Walze als eine Dosierwalze, die zweite Walze als eine Auftragswalze und die dritte Walze als ein Plattenzylinder ausgebildet sein.

Das Druckwerk kann außerdem einen Farbkasten umfassen, welcher die Farbe enthält, wobei die Dosierwalze dazu geeignet ist, die vom Farbkasten aufgenommene Farbe zu dosieren. Die zweite Spannungsquelle kann elektrisch mit der zweiten und dritten Walze verbunden sein. Die elektrisch leitfähige Schicht der ersten Walze kann als eine elektrisch leitfähige Keramikschicht ausgebildet sein, und die elektrisch leitfähige Schicht der zweiten Walze kann als eine elektrisch leitfähige Gummischicht ausgebildet sein.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Zusammenhang mit den beigefügten, nachfolgend aufgeführten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaubild, welches das Verhältnis zwischen der Viskosität und der Scherrate einer elektrorheologischen Flüssigkeit bei verschiedenen Feldstärken darstellt;
Fig. 2 ein Schaubild, welches das Verhältnis zwischen der Druckdichte und der Viskosität der Farbe bei unterschiedlichen Zellvolumina einer Farbe z. B. in einer Flexodruckmaschine darstellt;
Fig. 3 eine schematische Querschnitts-Teilansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckmaschine mit einer Anilox-Dosierwalze;
Fig. 4 eine schematische Querschnitts-Teilansicht einer Auftragswalze und eines Plattenzylinders in einer erfindungsgemäßen Druckmaschine; und
Fig. 5 eine schematische Querschnitts-Teilansicht einer Auftragswalze und einer Dosierwalze in einer erfindungsgemäßen Druckmaschine.
Fig. 1 zeigt das Verhalten elektrorheologischer Flüssigkeiten. Das Anlegen eines elektrischen Felds unterschiedlicher Stärke zwischen 1,0 kV/mm und 6,0 kV/mm bewirkt eine Veränderung der Viskosität der Flüssigkeit. Je höher die elektrische Feldstärke, desto höher die Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit.
Fig. 2 zeigt das Verhältnis zwischen der Viskosität einer Farbe und der Druckdichte. Wie zu erkennen ist, sinkt die Druckdichte für ein vorgegebenes Farbvolumen (hier gemessen als das Farbvolumen in einer Zelle einer Anilox-Dosierwalze) mit steigender Viskosität.
Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckmaschine 1. Ein Farbkasten 10 enthält einen Vorrat an Farbe 11. Eine den Farbkasten 10 kontaktierende Dosierwalze 12 umfasst eine Außenschicht 13 aus Keramik, die einzelne auf der Dosierwalze 12 verteilte Zellen bildet. Bei Drehung der Dosierwalze 12 im Gegenuhrzeigersinn dosiert die Dosierwalze 12 eine Menge an Farbe 11, welche die Zellen in der Keramikschicht 13 füllt, mit der die Dosierwalze 12 überzogen ist. Die Keramikschicht 13 der Dosierwalze 12 ist an einem ersten Spalt 20 in Rollkontakt mit einer Gummischicht 24, mit der eine Auftragswalze 14 überzogen ist. Die Auftragswalze 14 dreht sich im Uhrzeigersinn. Die Drehbewegung zwischen der Dosierwalze 12 und der Auftragswalze 14 bewirkt eine Übertragung der Farbe 11 von der Keramikschicht 13 auf die Gummischicht 24 über den ersten Spalt 20.
Auf einen Plattenzylinder 15 ist eine Druckplatte 16 aufgebracht. Der Plattenzylinder 15 steht in einem zweiten Spalt 21 in Rollkontakt mit der Gummischicht 24 der Auftragswalze 14 und dreht sich im Gegenuhrzeigersinn. Die Drehbewegung zwischen der Auftragswalze 14 und dem Plattenzylinder 15 bewirkt eine Übertragung von Farbe 11 über den zweiten Spalt 21 von der Gummischicht 24 der Auftragswalze 14 auf die Druckplatte 16 auf dem Plattenzylinder 15.
Ein Gummituchzylinder 17 steht an einem zwischen der Druckplatte 16 und einem Gummituch gebildeten dritten Spalt 22 in Rollkontakt mit dem Plattenzylinder 15 und dreht sich im Uhrzeigersinn. Die Drehbewegung zwischen dem Plattenzylinder 15 und dem Gummituchzylinder 17 bewirkt eine Übertragung von Farbe 11 über den dritten Spalt 22, wobei ein Bild von der auf dem Plattenzylinder 15 angeordneten Druckplatte 16 auf den Gummituchzylinder 17 übertragen wird.
Eine Materialbahn 19, z. B. eine Papierbahn, kann zwischen dem ersten Gummituchzylinder 17 und einem zweiten Gummituchzylinder 18 hindurch geführt werden. Die beiden Gummituchzylinder 17, 18 bilden einen vierten Spalt 23. Der zweite Gummituchzylinder 18 dreht sich im Gegenuhrzeigersinn. Ein (nicht gezeigter) zweiter Plattenzylinder kann mit dem zweiten Gummituchzylinder 18 zusammenwirken. Eine Drehbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Gummituchzylinder 17, 18 bewirkt, dass sich die Materialbahn 19 durch den vierten Spalt 23 bewegt, wobei Farbe 11 (und damit das Bild) vom ersten Gummituchzylinder 17 auf die Bahn 19 übertragen wird. Es kann auch vom zweiten Gummituchzylinder 18 Farbe auf die gegenüberliegende Seite der Materialbahn 19 übertragen werden. Bei einseitigen Druckanwendungen kann der zweite Gummituchzylinder auch als ein Gegendruckzylinder ausgebildet sein, dem kein Plattenzylinder zugeordnet ist.
Zur Ausnutzung des elektrorheologischen Effekts sollte die Farbe 11 im Farbkasten 10 elektrorheologische Eigenschaften aufweisen. Über den ersten Spalt 20 kann ein elektrisches Feld erzeugt werden, indem eine erste Elektrode 25 mit der Dosierwalze 12 und eine zweite Elektrode 26 mit der Auftragswalze 14 elektrisch verbunden wird und indem (entweder mittels Wechselstrom oder mittels Gleichstrom) an die erste und zweite Elektrode 25, 26 eine Spannung angelegt wird. Hierzu wird z. B. eine erste Spannungsquelle 27 mit der ersten und der zweiten Elektrode 25, 26 verbunden. Auf ähnliche Weise kann ein elektrisches Feld über den zweiten Spalt 21 erzeugt werden, indem eine dritte Elektrode 28 mit dem Plattenzylinder 15 elektrisch verbunden wird und an die zweite und dritte Elektrode 26, 28 eine Spannung angelegt wird. Hierzu kann z. B. eine zweite Spannungsquelle 29 mit der zweiten und dritten Elektrode 26, 28 verbunden werden. Auch über den zwischen den Gummituchzylindern 17, 18 gebildeten dritten Spalt 22 kann ein elektrisches Feld erzeugt werden, indem eine Spannung an eine vierte und eine fünfte Elektrode 40, 41 angelegt wird. Hierzu wird z. B. eine dritte Spannungsquelle 42 mit der vierten und der fünften Elektrode 40, 41 verbunden. Alternativ kann das elektrische Feld auch zwischen dem Gummituchzylinder 17 und der Materialbahn 19 erzeugt werden, indem die Materialbahn 19 geerdet oder mit einer Spannungsquelle verbunden wird.
Ein Nachteil bei der Anwendung des elektrorheologischen Effekts auf die Farbübertragung in Druckmaschinen war bisher die erforderliche hohe elektrische Feldstärke und damit die erforderliche hohe Spannung. Die elektrische Feldstärke E ist abhängig von dem Abstand zwischen den Elektroden 1 und der angelegten Spannung U:

E = U/l
Das zur Erzeugung eines signifikanten elektrorheologischen Effekts bei Flüssigkeiten erforderliche elektrische Feld muss eine Stärke im Bereich von kV/mm aufweisen. Da die Gummibeschichtung einer Auftragswalze bis zu 10 mm dick sein kann und die gravierte Keramikschicht auf einer Dosierwalze bis zu 1 mm dick sein kann, kann der Abstand zwischen dem leitfähigen Metall der Walzen gemessen im Spalt 11 mm betragen. Daher beträgt die Spannung, die zur Erzeugung eines wirksamen elektrischen Felds von 1 kV/mm erforderlich ist, 11 kV. Diese Spannung ist zu hoch, um in einer modernen Druckmaschine in der Praxis umgesetzt zu werden. Daher wurde der elektrorheologische Effekt in der Praxis bisher nicht zur Regelung der Farbübertragung in Druckmaschinen verwendet.
Eine Verringerung des Abstands zwischen den leitenden Anteilen der Walzen wurde zu einer Reduzierung der benötigten zu erzeugenden Spannung führen. Der Abstand kann reduziert werden, indem man ein leitfähiges Material für die Gummischicht der Auftragswalze oder der Gummituchwalze und für die Keramikschicht der Dosierwalze verwendet. Durch die Verwendung eines leitfähigen Materials anstelle der gegenwärtig verwendeten isolierenden Gummi- oder Keramikaußenschicht kann der Abstand zwischen der Auftragswalze und der Dosierwalze (gemessen am Spalt) auf die Farbschicht (und den druckenden bzw. nichtdruckenden Bereich der Druckplatte) reduziert werden. Auf diese Weise wird die benötigte zu erzeugende Spannung wesentlich reduziert. Wenn z. B. die Dicke der Farbe ungefähr 10 µm beträgt, reduziert sich die zur Erzeugung eines elektrischen Felds mit einer Stärke von 1 kV/mm aufzubringende Spannung auf 10 V:

U = E × l = 1 kV/mm × 10 × 10^-3 mm = 10 V
Es sind verschiedene Materialien als Ersatz für nichtleitende Materialien bekannt. Z. B. können leitfähige Füllstoffe wie Ruß-, Aluminium-, Eisen-, oder Silberpulver als Füllmaterial in eigentlich nichtleitendem Gummimaterial wie Polyurethan, Silikonkautschuk, NBR oder EPDM verwendet werden. Es können auch leitfähige Füllstoffe können in Verbindung mit ansonsten nichtleitenden keramischen Materialien verwendet werden, um diesen Materialien Leitfähigkeit zu verleihen. Darüber hinaus können auch inhärent leitfähige Polymere (inherently conductive polymers, ICP) anstelle der Gummi- oder Keramiküberzüge der Walzen verwendet werden. Beispiele hierfür sind Polyacetylen, Polyanilin, Polypyrrol und Polythiophen zusammen mit einem Dotiermittel, z. B. Lithium-, Natrium- oder Kalziumpercholat, Fluorborat oder Phenylsulfat.
Fig. 4 zeigt eine Teilansicht der Auftragswalze 14 und des Plattenzylinders 15 am zweiten Spalt 21, an dem die beiden Walzen in Rollkontakt zueinander stehen. Der Plattenzylinder 15 umfasst eine Druckplatte 16, die an der Umfangsoberfläche 32 des Plattenzylinders 15 angeordnet ist. Die Auftragswalze 14 umfasst eine Gummischicht, die an der Umfangsoberfläche 31 der Auftragswalze 14 angeordnet ist. Eine Farbschicht 11 haftet an der Oberfläche der Gummischicht 13. Die zweite Spannungsquelle 29 ist schematisch dargestellt.
Wenn eine elektrorheologische Farbe in Verbindung mit einem elektrischen Feld verwendet wird, um auf erfindungsgemäße Weise die Viskosität der Farbe zu erhöhen, können Farben niedrigerer Viskosität verwendet werden. Daher kann das oben erwähnte Problem der Papierstaubbildung oder des Linting vermieden werden. Gleichzeitig wird auch das Problem des Tonens, das mit der Verwendung von Farben niedriger Viskosität einhergeht, vermieden, da die Farbe zum Zeitpunkt ihrer Übertragung von der Auftragswalze auf den Plattenzylinder ein elektrisches Feld passiert. Das elektrische Feld erhöht die Viskosität der Farbe und verbessert auf diese Weise das Ablösen der Farbe von der Auftragswalze und die Übertragung der Farbe auf den Plattenzylinder und verhindert, dass die Farbe auf nichtdruckenden Bereichen der Druckplatte haftet. Außerhalb des elektrischen Felds wird der elektrorheologische Effekt der Farbe aufgehoben und die Farbe erhält wieder ihre ursprüngliche Viskosität. Bei der Übertragung der Farbe auf das Papier (oder einen anderen Bedruckstoff) ist die Viskosität niedrig, so dass keine Papierstaubbildung auftritt.
Druckfarben auf Lösungsmittelbasis bestehen aus Pigmenten, Harz, einem Lösungsmittel und Zusatzstoffen. Alle diese Inhaltsstoffe sind bis zu einem gewissen Grad hydrophob und diese Farben weisen keinen elektrorheologischen Effekt auf. Farben auf Wasserbasis, wie sie z. B. von Sun Chemical erhältlich sind, enthalten ähnliche Arten von Inhaltsstoffen wie Farben auf Lösungsmittelbasis. Die Inhaltsstoffe haben jedoch eine eher hydrophile Tendenz. Eine Kombination aus einigen Inhaltsstoffen der Farben auf Lösungsmittelbasis und der Farben auf Wasserbasis kann eine Flüssigkeit mit elektrorheologischen Eigenschaften ergeben. Die elektrorheologische Flüssigkeit kann ein Lösungsmittel, "hydrophile Substanzen", einen Aktivator und einen Stabilisator enthalten. Als Lösungsmittel in einer elektrorheologischen Farbe kann z. B. ein Mineralöl, ein Pflanzenöl oder ein Polyol verwendet werden. Als hydrophile Substanzen können z. B. Pigmente mit einem hydrophilen Bestandteil und/oder spezielle Inhaltsstoffe wie ein Verdickungsmittel (z. B. Maisstärke), eine komplexe Aluminiumseife (s. z. B. DE 41 39 065 A1), ein ionisches Polymer als Harz oder andere Materialien mit elektrorheologischen Eigenschaften verwendet werden. Der Aktivator kann als eine polare Flüssigkeit ausgebildet sein, z. B. Wasser, Alkohol, (Amino- oder Alkohol-) Ethylenglykol oder eine andere Flüssigkeit. Der Stabilisator kann eine grenzflächenaktive Substanz enthalten, das jedoch nicht unbedingt nötig ist, wenn die anfängliche Viskosität der Farbe hoch genug ist.
Unter der Voraussetzung, dass die Druckfarbe elektrorheologische Eigenschaften aufweist, kann zwischen der Dosierwalze und einer Auftragswalze ein elektrisches Feld erzeugt werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist, um die Farbdichte auf die gewünschte Weise zu verändern. Die anfängliche Viskosität der Farbe sollte nur so hoch sein wie nötig, um Probleme wie Stauben (Linting) oder Rupfen zu vermeiden. Nach der Erzeugung des elektrischen Felds kann die Viskosität sehr schnell gesteuert werden. Ohne elektrisches Feld oder mit einem schwachen elektrischen Feld ist die Viskosität niedrig, wodurch eine vollständigere Leerung der Zellen der gravierten Dosierwalze und eine höhere Druckdichte erreicht wird. Andererseits ist die Viskosität der Druckfarbe unter dem Einfluss eines starken elektrischen Felds (z. B. im Bereich von 1 bis 10 kV/mm, vorzugsweise jedoch von weniger als 3 kV/mm) hoch, was zu einer weniger vollständigen Entleerung der gravierten Zellen der Dosierwalze und zu einer geringeren Druckdichte führt. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich, die Druckdichte entlang axialen Zonen der Walzen und über Umfangszonen zu steuern, indem die elektrische Feldstärke in Abhängigkeit vom Bild verändert wird.
Fig. 5 zeigt eine Teilansicht einer Auftragswalze 14 und einer Dosierwalze 12 am ersten Spalt 20, an dem sie miteinander in Rollkontakt stehen. Die Dosierwalze 12 umfasst eine an ihrer Umfangsoberfläche 30 angeordnete Keramikschicht 13, die graviert ist und Farbe 11 enthält. Die Auftragswalze 14 umfasst eine auf ihrer Umfangsoberfläche 31 angeordnete Gummischicht. Eine Farbschicht 11 haftet an der Oberfläche der Gummischicht 13. Die erste Spannungsquelle 27 ist schematisch dargestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können auch Farben verwendet werden, die einen negativen elektrorheologischen Effekt aufweisen, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, was eine Reduzierung der Viskosität der Farbe bewirkt. Dies kann vorteilhaft sein, wenn z. B. zum verbesserten Ablösen der Farbe z. B. von der Auftragswalze auf den Plattenzylinder oder von dem Plattenzylinder auf den Gummituchzylinder am Spalt zwischen den betreffenden Walzen ein elektrisches Feld erzeugt wird. Außerdem kann der negative elektrorheologische Effekt auch zur Verbesserung des Ablösens der Farbe vom Gummituch auf den Bedruckstoff, z. B. Papier, genutzt werden. Dies kann durch die Erzeugung eines elektrischen Felds zwischen dem Gummituchzylinder und einem an der gegenüberliegenden Seite des Bogens oder der Bahn angeordneten zweiten Gummituchzylinder bzw. zwischen dem Gummituchzylinder und einem an der gegenüberliegenden Seite der Bahn angeordneten Gegendruckzylinder erreicht werden. Der negative elektrorheologische Effekt kann z. B. auch im Bogendruck vorteilhaft genutzt werden, indem man z. B. ein elektrisches Feld zwischen dem Gummituchzylinder und dem Gegendruckzylinder im Widerdruckbereich der Bogendruckmaschine erzeugt, um eine Trennung innerhalb der Farbe zu erreichen und so den Gegendruckzylinder zur Verbesserung des Ablösens der Farbe mit einer dünnen Schicht eines Lösungsmittels (z. B. Mineralöl) zu überziehen.
Die vorliegende Erfindung kann sich für drucktechnische Anwendungen aller Art als nützlich erweisen, insbesondere, aber nicht ausschließlich, auch für den Flexodruck und den Tiefdruck. Liste der Bezugszeichen 1 Druckmaschine
10 Farbkasten
11 Farbe
12 Dosierwalze
13 Keramikschicht
14 Auftragswalze
15 Plattenzylinder
16 Druckplatte
17 Gummituchzylinder
18 zweiter Gummituchzylinder
19 Materialbahn
20 erster Spalt
21 zweiter Spalt
22 dritter Spalt
23 vierter Spalt
24 Gummischicht
25 erste Elektrode
26 zweite Elektrode
27 erste Spannungsquelle
28 dritte Elektrode
29 zweite Spannungsquelle
30 Umfangsoberfläche der Dosierwalze
31 Umfangsoberfläche der Auftragswalze
32 Umfangsoberfläche des Plattenzylinders
40 vierte Elektrode
41 fünfte Elektrode
42 dritte Spannungsquelle

Claims

1. Verfahren zum Steuern der Übertragung einer Farbe (11) mit elektrorheologischen Eigenschaften zwischen Walzen (12, 14, 15, 17, 18) in einer Druckmaschine (1) mit den folgenden Schritten:
elektrisches Verbinden einer ersten Elektrode (25) mit einer ersten Walze (12);
elektrisches Verbinden einer zweiten Elektrode (26) mit einer zweiten Walze (14);
Überziehen der ersten und der zweiten Walze (12, 14) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (13);
Erzeugen eine Drehbewegung zwischen der ersten und der zweiten Walze (12, 14), um eine Übertragung der Farbe (11) von der ersten Walze (12) auf die zweite Walze (14) über einen zwischen den beiden Walzen (12, 14) gebildeten ersten Spalt (20) zu ermöglichen;
Anlegen einer Spannung an die erste und die zweite Elektrode (25, 26) zur Erzeugung eines ersten elektrischen Felds am ersten Spalt (20) zur Beeinflussung des Farbflusses von der ersten Walze (12) zur zweiten Walze (14).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze als eine Dosierwalze (12) und die zweite Walze als eine Auftragswalze (14) ausgebildet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überziehen der beiden Walzen (12, 14) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht die Dosierwalze (12) mit einer elektrisch leitfähigen Keramikschicht (13) überzogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überziehen der beiden Walzen (12, 14) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht die Auftragswalze (14) mit einer elektrisch leitfähigen Gummischicht überzogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze als eine Auftragswalze (14) ausgebildet ist und die zweite Walze als ein Plattenzylinder (15) ausgebildet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze als ein Gummituchzylinder (17) ausgebildet ist und die zweite Walze als ein Gummituchzylinder (18) oder ein Gegendruckzylinder ausgebildet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 mit folgenden weiteren Schritten:
elektronisches Verbinden einer dritten Elektrode (28) mit einer dritten Walze (17);
Überziehen der dritten Walze (17) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht;
Erzeugen einer Drehbewegung zwischen der zweiten Walze (14) und der dritten Walze (17) zur Übertragung der Farbe (11) über einen zwischen der zweiten und der dritten Walze (14, 17) gebildeten zweiten Spalt (21); und
Erzeugen eines zweiten elektrischen Felds am zweiten Spalt (21) zur Beeinflussung des Farbflusses von der zweiten Walze (14) zur dritten Walze (17).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze als eine Dosierwalze (12) ausgebildet ist, die zweite Walze als eine Auftragswalze (14) ausgebildet ist und die dritte Walze als ein Plattenzylinder (15) ausgebildet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld den Farbfluss durch eine Veränderung der Viskosität der Farbe (11) beeinflusst.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld den Farbfluss durch eine Erhöhung der Viskosität der Farbe (11) beeinflusst.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld den Farbfluss durch eine Reduzierung der Viskosität der Farbe (11) beeinflusst.

12. Druckwerk mit
einer ersten Walze (12) und einer zweiten Walze (14), welche derart ausgebildet sind, dass sie die Übertragung einer Farbe (11) mit elektrorheologischen Eigenschaften über einen zwischen den beiden Walzen (12, 14) gebildeten ersten Spalt (20) von der ersten Walze (12) auf die zweite Walze (14) ermöglichen, wobei die beiden Walzen (12, 14) jeweils mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen sind;
mit einer elektrisch mit der ersten Walze (12) verbundenen ersten Elektrode (25);
mit einer elektrisch mit der zweiten Walze (14) verbundenen zweiten Elektrode (26);
und mit einer elektrisch mit der ersten und der zweiten Elektrode (25, 26) verbundenen ersten Spannungsquelle (27) zur Erzeugung eines elektrischen Felds an dem ersten Spalt (20).

13. Druckwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze als eine Dosierwalze (12) ausgebildet ist und die zweite Walze als eine Auftragswalze (14) ausgebildet ist.

14. Druckwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze als eine Auftragswalze (14) ausgebildet ist und die zweite Walze als ein Plattenzylinder (15) ausgebildet ist.

15. Druckwerk nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch
eine dritte Walze (17), welche derart ausgebildet ist, dass sie eine Übertragung von Farbe (11) von der zweiten Walze (14) auf die dritte Walze (17) über einen zwischen der zweiten Walze (14) und der dritten Walze (17) gebildeten zweiten Spalt (21) ermöglicht; und
eine zweite Spannungsquelle (29), welche dazu geeignet ist, an dem zweiten Spalt (21) ein elektrisches Feld zu erzeugen.

16. Druckwerk nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze als eine Dosierwalze (12) ausgebildet ist, die zweite Walze als eine Auftragswalze (14) ausgebildet ist und die dritte Walze als ein Plattenzylinder (15) ausgebildet ist.

17. Druckwerk nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Farbkasten (10), welcher die Farbe (11) enthält, wobei die Dosierwalze (12) dazu geeignet ist, die vom Farbkasten (10) zugeführte Farbe (11) zu dosieren.

18. Druckwerk nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannungsquelle (29) mit der zweiten und dritten Walze (14, 15) elektrisch verbunden ist.

19. Druckwerk nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht der ersten Walze (12) als eine elektrisch leitfähige Keramikschicht (13) ausgebildet ist.

20. Druckwerk nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht der zweiten Walze (14) als eine elektrisch leitfähige Gummischicht (13) ausgebildet ist.