DE19756327A1 - Form für das rotative Bedrucken, Beschichten oder Prägen von bahnförmigen Materialien und Verfahren zur Herstellung der Form - Google Patents
Form für das rotative Bedrucken, Beschichten oder Prägen von bahnförmigen Materialien und Verfahren zur Herstellung der FormInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Form für das rotative Be
drucken, Beschichten oder Prägen von bahnförmigen Mate
rialien, wobei auf einen Träger mit einer zylindrischen
Mantelfläche eine Elastomerschicht aufgebracht ist, die
nach Aushärtung an ihrem Außenumfang zu einer zylindri
schen Form bearbeitet und graviert ist. Weiter betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Form
für das rotative Bedrucken, Beschichten oder Prägen von
bahnförmigen Materialen, wobei auf einen Träger mit
einer zylindrischen Mantelfläche eine Elastomerschicht
aufgebracht wird, die nach Aushärtung an ihrem Außenum
fang zu einer zylindrischen Form bearbeitet und graviert
wird.
Formen der eingangs genannten Art werden für unterschied
liche Anwendungen eingesetzt. Bei einer Ausführung als
Druckform, z. B. für den Hochdruck, insbesondere Flexo
druck, bildet die äußere Oberfläche der gravierten Ela
stomerschicht die farbübertragende Fläche. Aus diesem
Grund werden an die Elastomerschicht und ihre Oberfläche
vielfältige Anforderungen gestellt; beispielsweise muß
sie eine ausreichende Beständigkeit gegen gegebenenfalls
in der Druckfarbe enthaltene Lösemittel, ein gutes dyna
misches Verhalten und Farbübertragungsverhalten sowie
ein geringes Quellen unter der Einwirkung der Druckfar
ben aufweisen und schnell und einfach nach einem Druck
vorgang von der Druckfarbe gereinigt werden können. Ganz
ähnlich sind die Anforderungen, wenn die Form für Be
schichtungsvorgänge, beispielsweise als Übertragungswal
ze für den Flachdruck, insbesondere Offsetdruck, einge
setzt wird. Unter dem Begriff "Beschichtung" soll hier
insbesondere die Übertragung von Druckfarben innerhalb
von Druckvorgängen, insbesondere beim Flexodruck, sowie
das Übertragen von z. B. Lacken oder Klebstoffen auf bahn
förmige Materialien verstanden werden. Dabei ist je nach
Bedarf sowohl eine vollflächige Übertragung als auch
eine Übertragung nur auf ausgewählten Flächenbereichen
denkbar. Bei einer Verwendung der Form als Prägeform muß
die Elastomerschicht insbesondere eine gute Formbestän
digkeit und Verschleißfestigkeit auch noch bei den bei
Prägeprozessen auftretenden üblichen Temperaturen des zu
prägenden Materials sowie ein gutes Trennverhalten auf
weisen, um bahnförmige Materialien mit ausreichender
Wirtschaftlichkeit mit Prägungen versehen zu können. Un
abhängig von der vorgesehenen Verwendung der Form muß
in jedem Fall die Elastomerschicht gut gravierbar sein.
Die bahnförmigen Materialien, die mit solchen Formen be
druckt, beschichtet oder mit Prägungen versehen werden,
können beispielsweise Papier- oder Textilbahnen, Metall- oder
Kunststoffolien oder aus verschiedenen Stoffen zu
sammengesetzte Verbundmaterialien sein.
Bisher können Elastomerschichten, die sämtliche vorge
nannten Anforderungen an die Form ausreichend gut erfül
len, nur durch eine Vulkanisation von Elastomercompounds
unter Druck und bei hoher Temperatur auf druck- und tem
peraturstabilen Trägern hergestellt werden. Die für die
Vulkanisation erforderlichen Drücke und Temperaturen, in
der Praxis mindestens 140°C, machen die Vorhaltung ent
sprechender Einrichtungen, insbesondere Autoklaven, für
die Herstellung der Formen erforderlich, wobei insbeson
dere große Druckformen, deren Länge bis zu mehrere Meter
und deren Umfang bis zu etwa 2 m betragen kann, sehr auf
wendige Einrichtungen erfordern. Dadurch fallen entspre
chend hohe Anlagen- und Energiekosten für die Herstel
lung der Formen an. Zusätzlich fällt die relativ lange
Vulkanisationszeit von 12 Stunden oder mehr je Form nega
tiv ins Gewicht. Da auch der Träger, auf den die Elasto
merschicht aufgebracht wird, den bei der Vulkanisation
auftretenden Drücken und Temperaturen über die erforder
liche Zeit schadlos standhalten muß, ist man bei der
Materialauswahl für den Träger erheblich eingeschränkt,
nämlich auf zugleich ausreichend druck- und temperatur
stabile Stoffe. Damit kommen in der Praxis fast nur noch
metallische Träger infrage, während Träger aus Kunst
stoff, die an sich wegen ihres geringeren Gewichtes zu
bevorzugen wären, kaum eingesetzt werden können. Ledig
lich hochwertige glasfaserverstärkte Kunststoffe sind in
der Lage, den bei der Vulkanisation auftretenden Drücken
und Temperaturen über die erforderliche Zeitdauer stand
zuhalten. Aus solchen glasfaserverstärkten Kunststoffen
lassen sich zwar hohlzylindrische, leichte Träger her
stellen, auf die die Elastomerschicht aufvulkanisierbar
ist, jedoch tritt hier der Nachteil auf, daß die mögli
che Dickenvariation der Träger sehr begrenzt ist. Es
können deshalb nur relativ geringe Rapportlängenbereiche
bei hohlzylindrischen Formen mit einem bestimmten Innen
durchmesser für einen bestimmten festen Kernwalzen-Außen
durchmesser abgedeckt werden. In der Praxis führt dies
dazu, daß in Betrieben, die die Formen einsetzen, nach
teilig eine sehr große Zahl von unterschiedlichen Kern
walzen bereitgehalten werden muß. Diese Kernwalzen sind
teuer und benötigen viel Lagerraum.
In der eigenen älteren, nicht vorveröffentlichten
DE-Patentanmeldung 197 25 749.2 ist ein Verfahren zur Her
stellung einer nahtlosen Druckform für den rotativen
Hochdruck, insbesondere Flexodruck, beschrieben, wobei
auf einem Träger mit einer zylindrischen Mantelfläche
eine Elastomerschicht aufgebracht wird, die nach Aushär
tung gravierbar ist, wobei zur Bildung der Elastomer
schicht ein kalthärtendes Silikonpolymer oder Silikon
fluorpolymer verwendet wird. Aufgrund der Verwendung
kalthärtender Werkstoffe für die Bildung der Elastomer
schicht benötigt dieses Verfahren für seine Ausführung
den geringstmöglichen technischen Aufwand, so daß die
Herstellung von Formen nach diesem Verfahren relativ
kostengünstig ist. Allerdings müssen bei der Durchfüh
rung des Verfahrens relativ lange Aushärtezeiten der
Elastomerschicht in Kauf genommen werden, wobei die Aus
härtezeit in der Praxis mehrere Stunden beträgt. Dieser
hohe Zeitaufwand für die Aushärtung der Elastomerschicht
führt dazu, daß nur eine begrenzte Produktivität mit dem
Verfahren erreichbar ist oder daß sehr viel Lagerraum
vorgehalten werden muß, der zur Aufnahme der Formen
dient, bei denen die Aushärtung der Elastomerschicht
noch nicht erfolgt ist.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die
Aufgabe, eine Form der eingangs genannten Art zu schaf
fen, deren Elastomerschicht schnell, einfach, kostengün
stig und mit den für den konkreten Einsatzfall jeweils
geforderten Eigenschaften herstellbar ist und bei der
für den Träger unterschiedliche, auch leichte Materia
lien verwendbar sind. Weiter stellt sich die Aufgabe,
ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen,
mit dem die Herstellung einer Form für das rotative Be
drucken, Beschichten oder Prägen von bahnförmigen Mate
rialien möglich ist, das bei seiner Ausführung keinen
hohen Anlagenaufwand benötigt und das bei den für den
Träger verwendbaren Materialien eine größere Auswahl bie
tet. Dabei sollen mit dem Verfahren auch hülsenförmige
Formen herstellbar sein, bei denen mit einer bestimmten
Kernwalze ein großer Rapportlängenbereich abgedeckt wer
den kann, d. h. bei denen die Dicke der Form in relativ
großen Bereichen variieren kann.
Die Lösung des ersten Teils der gestellten Aufgabe ge
lingt erfindungsgemäß durch eine Form der eingangs ge
nannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die
Elastomerschicht aus einem heißhärtenden Einkomponenten- oder
Zweikomponenten-Silikonpolymer gebildet ist.
Die Lösung des verfahrensbezogenen Teils der Aufgabe ge
lingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs
genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß
als Werkstoff zur Bildung der Elastomerschicht ein heiß
härtendes Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Silikon
polymer verwendet wird.
Unter "heißhärtend" soll hier und im folgenden verstan
den werden, daß die bei der Werkstoffhärtung auftreten
den und/oder anzuwendenden Temperaturen zwischen etwa
80°C und 250°C liegen.
Es hat sich gezeigt, daß auch die genannten heißhärten
den Werkstoffe für die Erzeugung einer Elastomerschicht
einer Form für das rotative Bedrucken, Beschichten oder
Prägen bahnförmiger Materialien geeignet sind, die alle
gestellten Anforderungen erfüllt. Der wesentliche Vor
teil der erfindungsgemäßen Form und des erfindungsgemä
ßen Verfahrens liegt darin, daß eine sehr gute Qualität
der Elastomerschicht bei sehr kurzen Fertigungszeiten
erreicht wird. Trotz der Verwendung heißhärtender Werk
stoffe entfallen weitgehend temperaturbedingte Einschrän
kungen bei der Auswahl der Materialien für den Träger,
weil die für die Heißhärtung erforderliche Temperatur
nur für jeweils relativ kurze Zeit angewendet werden
muß. Deshalb können für den Träger auch hier Materia
lien zur Verwendung kommen, die bisher für diesen Ein
satzzweck als ausgeschlossen galten. Hier sind insbeson
dere Kunststoffe zu nennen, die wegen ihrer im Vergleich
zu Metallen geringen Wärmebeständigkeit auf diesem Ge
biet der Formenherstellung früher nicht eingesetzt wur
den. Die Verwendung von Kunststoffen anstelle von Metal
len für den Träger liefert erhebliche Gewichtsreduzie
rungen, was den Transport und die Handhabung der Formen
wesentlich erleichtert. Weiterhin ist als Vorteil zu
nennen, daß bei der Herstellung von hülsenförmigen Trä
gern und Formen die Träger mit sehr unterschiedlichen
Wanddicken hergestellt werden können, so daß bei Vorgabe
eines bestimmten Innendurchmessers des Trägers sehr vie
le unterschiedliche Rapportlängen abgedeckt werden kön
nen. Dadurch wird beim Benutzer der hülsenförmigen For
men die Zahl der vorzuhaltenden Kernwalzen reduziert.
Gleichzeitig bleibt aber auch die Möglichkeit bestehen,
metallische Träger zu verwenden, da die Elastomerschicht
aus den genannten heißhärtenden Werkstoffen sowohl auf
einem Träger aus Kunststoff als auch auf einem Träger
aus Metall nach ihrer Aushärtung mit für den betrieb
lichen Einsatz völlig ausreichender Haltbarkeit haftet.
Bevorzugt sind die Formen nahtlose Formen; alternativ
kann die Elastomerschicht auch zunächst flach herge
stellt und dann rundgebogen auf den Träger aufgebracht,
z. B. aufgeklebt, sein.
Wenn der Werkstoff zur Bildung der Elastomerschicht in
Form eines Einkomponentenwerkstoffs eingesetzt wird, ist
er relativ einfach handhabbar und seine Vorhaltung, Auf
bereitung und Auftragung auf den Träger erfordert nur
einen relativ geringen technischen Aufwand. Andererseits
müssen bei Einkomponentenwerkstoffen in der Regel kürze
re Lagerfähigkeitszeiten in Kauf genommen werden.
Alternativ kann der Werkstoff auch in Form eines Zweikom
ponentenwerkstoffs eingesetzt werden. Hierdurch werden
vorteilhaft längere Lagerfähigkeitszeiten ermöglicht,
was eine höhere Produktivität erlaubt und geringere Her
stellungskosten für die Form ermöglicht. Andererseits
erfordert der Einsatz von Zweikomponentenwerkstoffen
einen etwas höheren technischen Aufwand für ihre Aufbe
reitung und Aufbringung, was sich aber bei der Fertigung
von großen Stückzahlen von Formen schnell amortisiert.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Werkstoff zur Bildung
der Elastomerschicht in einem flüssigen oder pastösen
Zustand auf den Träger aufgebracht wird. Durch diesen
Zustand des Werkstoffs während seines Aufbringens auf
den Träger wird eine einfache Handhabung erreicht, was
einer hohen Produktivität des Verfahrens und damit des
sen Wirtschaftlichkeit zugute kommt.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß bei einkompo
nentigem Werkstoff dieser in einer Einkomponenten-Dosier
anlage verarbeitet wird und daß bei zweikomponentigem
Werkstoff dessen Komponenten in einer Mehrkomponenten-
Dosier- und -Mischanlage verarbeitet und aufbereitet
werden. Die Verwendung einer derartigen Anlage macht die
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens technisch
vergleichsweise einfach und zuverlässig und bietet einen
kostengünstigen und gefahrenarmen Betrieb und damit eine
entsprechend kostengünstige Ausführung des Verfahrens.
Für den Mischvorgang kann wahlweise ein dynamisches, an
getriebenes Mischelement oder ein statischer Mischer Ver
wendung finden.
Weiter sieht das Verfahren vor, daß der Werkstoff zur
Bildung der Elastomerschicht im Rotationsgießverfahren
auf die Mantelfläche des Trägers aufgebracht wird. Das
Rotationsgießverfahren für das Aufbringen der Elastomer
schicht auf den Träger ist deshalb besonders vorteil
haft, weil es keinerlei Gießformen erfordert und so mit
einfachen Mitteln die Herstellung einer nahtlosen Form
ermöglicht. Rotationsgießanlagen sind an sich dem Fach
mann bekannt, z. B. aus der Beschichtungstechnik.
Um beim Aufgießen des die Elastomerschicht bildenden
Werkstoffs auf die Mantelfläche des Trägers eine mög
lichst gleichmäßige und reproduzierbare Schichtdicke zu
erzielen, ist bevorzugt vorgesehen, daß das Aufgießen in
Form eines eine Schraubenlinie beschreibenden raupenför
migen Werkstoffstranges erfolgt. Die Schraubenlinienform
läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß der
Träger um seine Längsmittelachse gedreht wird und daß
der Träger und die den Materialstrang ausgebende Vorrich
tung oder Anlage in Längsrichtung des Trägers relativ zu
einander verschoben werden. Für die Verfahrensausführung
genügen hier einfache Vorrichtungen und Antriebsmittel,
die kostengünstig herstellbar und betreibbar sind. Auf
grund des weiter oben angegebenen bevorzugten flüssigen
oder pastösen Zustandes des Werkstoffstranges und der
Drehung des Trägers verlaufen die benachbarten Gänge des
Stranges ineinander und bilden so eine Schicht mit rela
tiv gleichmäßiger Schichtdicke.
Alternativ zum Rotationsgießverfahren kann der Werkstoff
zur Bildung der Elastomerschicht auch im Formgießverfah
ren auf die Mantelfläche des Trägers aufgebracht werden.
Das Formgießverfahren erfordert zwar die Anfertigung und
den Einsatz einer Gießform, jedoch bietet das Formgieß
verfahren zum Ausgleich den Vorteil, daß die Oberfläche
der Elastomerschicht nach dem Gießvergang schon eine
größere Exaktheit hinsichtlich der zylindrischen Außen
umfangsform aufweist als beim Rotationsgießverfahren.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, daß dem Werkstoff zur
Bildung der Elastomerschicht während seines Aufbringens
und/oder nach seinem Aufbringen auf die Mantelfläche des
Trägers Wärme zugeführt wird und daß durch die Wärme zu
fuhr eine Vernetzung des Werkstoffs gestartet wird. Auf
diese Weise wird sichergestellt, daß der Werkstoff auf
dem Träger zunächst eine relativ gleichmäßige Schicht
bildet und dann erst die Aushärtung einsetzt; dadurch
werden Grenzflächen innerhalb der Elastomerschicht si
cher vermieden. Gleichzeitig wird aber eine schnelle Aus
härtung des Werkstoffs zu der Elastomerschicht sicherge
stellt, was eine hohe Produktivität des Verfahrens und
damit eine hohe Wirtschaftlichkeit ermöglicht.
Bevorzugt wird die Wärme dem Werkstoff mittels Wärme
strahlung berührungslos zugeführt. Beschädigungen der
aufgebrachten Werkstoffschicht werden so vermieden.
Außerdem können auf diese Weise einfache Vorrichtungen
zur Zuführung der Wärme verwendet werden, beispielsweise
elektrisch betriebene Wärmestrahler. Die Wärmequelle für
die Zufuhr der Wärme zum Werkstoff kann wahlweise Teil
der Einrichtung zum Auftragen des Werkstoffs auf den
Träger sein oder auch eine separate Einrichtung sein,
in die der vollständig mit dem Werkstoff beschichtete
Träger nach Abschluß der Beschichtung überführt wird.
Wenn Träger verwendet werden, die besonders wärmeempfind
lich sind, wird vorgeschlagen, daß während der Wärmezu
fuhr zum Werkstoff zur Bildung der Elastomerschicht der
Träger gekühlt wird. Bei Trägern, die innen hohl sind,
ist die Kühlung ohne weiteres durch Hindurchführung
eines Kühlmediums, z. B. Kühlluft oder Kühlwasser, mög
lich; bei an sich massiven Trägern können zum Zweck der
Kühlung beispielsweise speziell dafür angelegte Kühlmit
telkanäle vorgesehen werden, um die gewünschte Kühlung
zu ermöglichen.
Zur Erzielung optimaler Druck-, Übertragungs- oder Präge
qualitäten und Standzeiten der Formen hat es sich als
vorteilhaft herausgestellt, die Elastomerschicht mit
einer Dicke zwischen etwa 1 und 5 mm zu erzeugen. Damit
ist die Elastomerschicht vorteilhaft dünn, was einen
sparsamen Werkstoffverbrauch gewährleistet und mit zu
niedrigen Herstellungskosten für die Formen beiträgt.
Außerdem sorgt die relativ geringe Dicke der Elastomer
schicht für eine Minimierung des Walkens der Elastomer
schicht während des Betriebeinsatzes, was wesentlich da
zu beiträgt, daß lange Standzeiten der Formen erreicht
werden.
Ebenso ist für eine gute Druck-, Übertragungs- oder
Prägequalität eine exakte Geometrie, insbesondere ein
exakter Durchmesser und ein genauer Rundlauf der Formen
wesentlich. Um diese Genauigkeit zu gewährleisten, ist
vorgesehen, daß die Elastomerschicht nach ihrer Aushär
tung zur Bearbeitung auf eine zylindrische Umfangsform
geschliffen wird.
Um die pro Form eingesetzte Menge der relativ teuren Ela
stomerschicht-Werkstoffe reduzieren zu können und um die
Eigenschaften, insbesondere die Härte und Elastizität,
der Elastomerschicht beeinflussen zu können, ist vorgese
hen, daß dem Werkstoff zur Bildung der Elastomerschicht
vor dem Aufbringen auf den Träger mindestens ein Füll
stoff beigegeben wird. Durch Variation des Mengenverhält
nisses zwischen dem Werkstoff an sich einerseits und dem
Füllstoff oder den Füllstoffen andererseits können die
mechanischen und auch chemischen Eigenschaften der Ela
stomerschicht in weiten Bereichen in gewünschter Weise
beeinflußt werden.
Als Füllstoff wird bevorzugt mindestens ein Mineralstoff
verwendet, da Mineralstoffe einerseits relativ kosten
günstig sind und andererseits entweder durch Reaktion
mit dem Werkstoff Silikonpolymer oder dessen Komponenten
die Eigenschaften der fertigen Elastomerschicht positiv
beeinflussen oder sich gegenüber dem Werkstoff Silikon
polymer chemisch inert verhalten. Aufgrund ihrer chemi
schen und physikalischen Eigenschaften geeignete Mineral
stoffe für die Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren
sind z. B. Quarzmehl, Kieselsäure, Kalziumcarbonat, Tal
kum, Glimmer oder Aluminiumhydroxid.
Wenn eine Form mit besonders geringem Gewicht herge
stellt werden soll, die einfach handhabbar und insbeson
dere kostengünstig transportierbar ist, wird bevorzugt
als Träger eine Hülse aus Kunststoff verwendet. Die Ver
wendung von Hülsen als Träger für Druckformen ist an
sich bereits bekannt, aber bisher in der Praxis nur auf
dem Gebiet von Tiefdruck- und Offsetdruckformen oder von
Klischeehülsen mit gebogenen und aufgeklebten Klischee
platten. An ihrem Innenumfang können die Hülsen wahlwei
se zylindrisch oder leicht konisch sein, wie ebenfalls
an sich bekannt; der Außenumfang der fertigen Form muß
in jedem Fall zylindrisch sein.
Sofern als Träger eine Kunststoffhülse verwendet wird,
wird diese bevorzugt ein- oder mehrlagig aus elastomeren
und/oder duroplastischen Materialien in Form von Schäu
men und/oder Vergußmassen hergestellt. Dabei können die
se Materialien, sofern die Form nicht als Prägeform bei
der Prägung von heißen Materialien, wie Thermoplastfo
lien, eingesetzt werden soll, durchaus temperaturempfind
lich sein, da eine Vulkanisation für die Aufbringung der
äußeren Elastomerschicht als druckende oder übertragende
oder prägende Oberfläche nicht erforderlich ist; der
Träger muß lediglich der allerdings relativ kurzzeitigen
Wärmeanwendung für die Heißhärtung der Elastomerschicht
standhalten.
Insbesondere Materialien in Form von Schäumen besitzen
ein geringes Raumgewicht und erlauben deshalb die Her
stellung von Hülsen mit relativ großen Wandungsdicken,
ohne daß deren Gewicht unzuträglich hoch wird. Auf diese
Weise kann bei gleichbleibendem Innendurchmesser der
Hülse der Außenumfang der Formen in einem großen Bereich
variieren, wodurch entsprechend große Rapportlängenberei
che abgedeckt werden können. Der Verwender der Formen
muß dann nur noch relativ geringe Zahlen von Kernwalzen,
auf die die hülsenförmigen Formen für den Druck- oder
Übertragungs- oder Prägebetrieb aufgezogen werden, vor
halten.
Wenn Benutzer, die schon Metallhülsen besitzen und wei
terhin benutzen wollen, bedient werden sollen, dann wird
als Träger eine hohlzylindrische Hülse aus Metall verwen
det, wobei das Metall bevorzugt Nickel ist. Metallhülsen
sind vorteilhaft mehrfach verwendbar, indem sie wieder
holt aufgearbeitet, d. h. neu beschichtet werden.
Weiterhin ist auch eine Mischbauweise des Trägers aus
Kunststoff und Metall möglich.
Falls ein geringes Gewicht der Formen keine Rolle spielt
oder falls der Anwender der Formen für die Verwendung
von Hülsenformen technisch nicht ausgerüstet ist, kann
als Träger auch ein Metallzylinder verwendet werden,
z. B. aus Aluminium oder Stahl.
Das Gravieren der ausgehärteten Elastomerschicht erfolgt
vorzugsweise mittels Lasergravur, weil dieses Gravurver
fahren besonders schnell und kostengünstig ausführbar
ist und weil es unter Kontrolle von zuvor digital gespei
cherten Daten ausführbar ist. Versuche haben gezeigt,
daß die Oberfläche der Elastomerschicht einer erfindungs
gemäßen Form mittels Laserstrahlen gravierbar ist. Damit
erfüllen die nach dem beschriebenen Verfahren hergestell
ten Formen auch besonders gut die Forderung nach einfa
cher und schneller Gravierbarkeit. Durch geeignete Aus
wahl von Vernetzungsgrad der Elastomerschicht und Art
und Menge der gegebenenfalls eingesetzten Füllstoffe
läßt sich die Lasergravierbarkeit der Elastomerschicht
in der gewünschten Weise einstellen und optimieren. Im
Idealfall erfolgt beim Auftreffen eines fokussierten
Laserstrahls auf die Elastomerschicht eine unmittelbare
punktuelle Verdampfung und/oder Veraschung ohne nennens
wertes Schmelzen der benachbarten Bereiche.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß das erfindungsge
mäße Verfahren mit seinen Ausgestaltungen die Herstel
lung von Formen für das rotative Bedrucken, Beschichten
oder Prägen von bahnförmigen Materialien ermöglicht, die
alle in der Praxis gestellten Anforderungen erfüllen,
wobei das Verfahren mit geringem technischen Aufwand so
wie schnell und kostengünstig ausführbar ist und hin
sichtlich der Materialauswahl für den Träger und dessen
geometrischer Gestaltung eine große Freiheit bietet.
Im folgenden wird ein Beispiel für eine Werkstoff-Zusam
mensetzung angegeben, die zur Bildung einer Elastomer
schicht geeignet ist. Die folgenden Prozentangaben sind
immer Gewichtsprozente.
AL=L<Komponente A: | ||
Vinylgruppenhaltige Polysiloxane | 40-90% | |
Amorphe Kieselsäure | 0,2-10% | |
Füllstoff | 0-70% | |
Platinkatalysator | 0,01-3% | |
Mehrfunktionelle Vinylverbindung | 0,2-4% | |
Ethin-Verzögerer | 0-5% | |
Zeolith | 0,5-10% | |
AL=L CB=3<Komponente B:@ | Mehrfunktionelle Silanverbindungen | 2-20% |
Sowohl die Komponente A als auch die Komponente B dieses
Werkstoffs gemäß dem vorstehenden Beispiel sind getrennt
voneinander über viele Monate lagerfähig. Werden die
Komponente A und die Komponente B zur Bildung des Werk
stoffs, aus dem die Elastomerschicht erzeugt werden
soll, gemischt, so tritt zunächst noch keine oder prak
tisch keine Reaktion der Komponenten miteinander auf,
d. h. es tritt noch keine Aushärtung oder Vernetzung auf.
Erst durch eine Erwärmung auf über etwa 80°C wird, so
fern kein oder nur sehr wenig Ethin-Verzögerer einge
setzt wird, die Vernetzung gestartet, so daß auch erst
dann die Aushärtung des Werkstoffs beginnt. Durch eine
Erhöhung des Anteils des Ethin-Verzögerers wird die Ver
netzungs-Starttemperatur angehoben.
Nach der im Beispiel dargelegten Rezeptur kann durch Ver
mischung der Komponente A und der Komponente B auch ein
Einkomponenten-Silikonpolymer-Werkstoff hergestellt wer
den, der allerdings nur relativ kurze Zeit, d. h. einige
Wochen, lagerfähig ist. Auch bei Ausführung als Einkom
ponenten-Werkstoff tritt, sofern kein oder nur sehr we
nig Ethin-Verzögerer eingesetzt wird, erst nach einer
Erwärmung auf über etwa 80°C eine Vernetzung und damit
Aushärtung des Werkstoffs auf. Ein höherer Ethin-Verzö
gerer-Anteil erhöht auch hier die Vernetzungs-Starttem
peratur.
Die übliche Temperatur zur Vernetzung und Aushärtung der
Silikonpolymer-Werkstoffe gemäß Beispiel liegt bei etwa
180°C; eine Aushärtung ist aber möglich in einem Tempera
turbereich, der sich von etwa 80°C bis maximal etwa
250°C erstreckt. Die Zeitdauer, über die diese Tempera
tur innerhalb der Werkstoffe vorliegen muß, ist relativ
kurz; in der Praxis beträgt diese Zeitdauer selbst bei
großen Formen nicht mehr als etwa 30 Minuten. Wenn eine
schnellere Aushärtung gewünscht wird, ist dies durch Er
höhung der Temperatur erreichbar; umgekehrt muß bei ge
ringeren Temperaturen eine längere Aushärtezeit kalku
liert werden.
Abschließend wird im folgenden anhand einer Zeichnung
eine Anlage beschrieben, mit der Formen gemäß der vorlie
genden Erfindung herstellbar sind. Die Figuren der Zeich
nung zeigen:
Fig. 1 eine Anlage zur Herstellung von Formen in einer
vereinfachten Frontalansicht und
Fig. 2 die Anlage aus Fig. 1 im Querschnitt entlang
der Linie II-II in Fig. 1.
Gemäß Fig. 1 besteht die Anlage 1 aus einem Maschinen
bett 10, auf dem, ähnlich wie an einer Drehmaschine, am
linken Ende ein Spindelstock 11 und am rechten Ende ein
Reitstock 13 angeordnet sind. Der Spindelstock 11 ist
auf dem Maschinenbett 10 fest angeordnet; nach rechts
ragt aus dem Spindelstock 11 eine drehantreibbare Spin
del 12 vor. Der Reitstock 13 am entgegengesetzten Stirn
ende des Maschinenbetts 10 ist in einer Gleitführung 13'
in Längsrichtung des Maschinenbetts 10 verschiebbar und
in gewünschten Stellungen festlegbar. Am Reitstock 13
ist in Flucht mit der Spindel 12 eine Mitläuferspitze 14
drehbar gelagert.
Zwischen der Spindel 12 und der Mitläuferspitze 14 ist
eine Kernwalze 30 mittels ihrer Achsstummel 31, 32 ein
gespannt, so daß sich bei Drehung der Spindel 12 die
Kernwalze 30 ebenfalls im Sinne des Drehpfeiles 39 um
ihre Längsmittelachse dreht.
Auf der Kernwalze 30 ist eine Hülse 33 angeordnet, die
beispielsweise mittels eines Druckmediums auf die Kern
walze 30 aufgezogen ist und auf gleiche Weise von dieser
abgezogen werden kann.
Weiterhin umfaßt die Anlage 1 eine Auftragseinrichtung 2,
die an einem Tragrahmen 25 gehaltert ist. Der Tragrahmen
25 ist an seinem unteren Ende auf einem Längssupport 26
befestigt, der entlang einer hier verdeckten Gleitfüh
rung 26' parallel zur Gleitführung 13' in Längsrichtung
des Maschinenbetts 10 verfahrbar ist. Am oberen Ende des
Tragrahmens 25 ist als Teil der Auftragseinrichtung ein
Mischkopf 22 gehaltert, der ein dynamisches Mischelement
mit einem elektromotorischen Antrieb 23 aufweist. Zu dem
Mischkopf 22 führen mehrere Leitungen 21, im vorliegen
den Beispiel zwei Zuführleitungen und zwei Rezirkula
tionsleitungen, durch die die Komponenten eines Zweikom
ponenten-Elastomerwerkstoffs aus Vorratsbehältern über
zumindest teilweise elastisch-flexible Leitungsbereiche
zum Mischkopf 22 transportiert und bei Bedarf, insbeson
dere bei Unterbrechungen des Austrags, zurückgeleitet
werden. Im Mischkopf 22 erfolgt eine Aufbereitung und
Mischung des Elastomerwerkstoffs, der dann anschließend
in Form eines Materialstranges 34' durch eine unter dem
Mischkopf 22 angeordnete Düse 24 auf den Außenumfang der
Hülse 33 aufgetragen wird. Das Auftragen erfolgt in Form
einer Schraubenlinie, wobei die Kernwalze 30 mit der
Hülse 33 in Richtung des Drehpfeiles 39 rotiert und die
Auftragseinrichtung 2 mittels des Längssupports 26 in
Richtung des Bewegungspfeiles 29 verfahren wird. Die
Drehgeschwindigkeit der Kernwalze 30 mit der Hülse 33,
die Vorschubgeschwindigkeit des Längssupports 26 und der
Materialdurchsatz durch die Düse 24 sind dabei so auf
einander abgestimmt, daß sich die einzelnen Windungen
des Materialstranges 34' unmittelbar aneinander anlegen,
bevor eine Aushärtung oder Vernetzung auftritt, so daß
eine gleichmäßige, vollflächige Beschichtung 34 der Hül
se 33 erzielt wird. In der Fig. 1 ist der rechte Teil
der Hülse 33 bereits mit der Beschichtung 34 versehen;
dieser Beschichtungsvorgang, wie zuvor beschrieben,
setzt sich fort, bis der linke Endbereich der Hülse 33
erreicht ist.
Schließlich umfaßt die Anlage 1 noch einen mit dem Trag
rahmen 25 verbundenen Wärmestrahler 27, der unterhalb
des bereits beschichteten Teils der Hülse 33 angeordnet
ist und der sich zusammen mit dem Längssupport 26 in
Richtung des Bewegungspfeils 29 bewegt. Der Wärmestrah
ler 27 gibt seine Wärmestrahlung auf die Oberfläche der
Beschichtung 34 ab, wodurch diese erwärmt wird. Sobald
die Beschichtung 34 eine vorgegebene Temperatur, bei
spielsweise 100°C, erreicht oder überschreitet, wird in
dieser Beschichtung 34 die Aushärtung oder Vernetzung
gestartet. Wie Fig. 1 deutlich zeigt, läuft der Wärme
strahler 27 der Düse 24 in Axialrichtung der Hülse 33
gesehen nach, so daß für die Beschichtung 34 zunächst
noch ausreichend Zeit bleibt, nach dem Austritt aus der
Düse 24 auf der Hülse 33 eine gleichmäßige Schicht zu
bilden, bevor die Erwärmung einsetzt.
Die Fig. 2 zeigt in ihrem unteren Teil im Querschnitt
das Maschinenbett 10. Auf dem vorderen, d. h. in der
Zeichnung rechten Teil seiner Oberseite trägt das Ma
schinenbett 10 die Gleitführung 13' für den Reitstock
13, der im Hintergrund erkennbar ist. Hinten am Maschi
nenbett 10, d. h. in der Zeichnung links, ist die Gleit
führung 26' für den Längssupport 26 angebracht, wobei
die Gleitführung 26' hier aus insgesamt drei Führungs
schienen gebildet ist. Auf der Oberseite des Längssup
ports 26 ist der Tragrahmen 25 befestigt, der sich gal
genartig nach oben und dann nach vorne, d. h. in der
Zeichnung nach rechts, erstreckt. Am freien oberen Ende
des Tragrahmens 25 ist die Auftragseinrichtung 2 befe
stigt. Die Verbindung zwischen der Auftragseinrichtung 2
und dem Tragrahmen 25 erfolgt dabei am Mischkopf 22. In
den Mischkopf 22 münden die Zuführleitungen 21, von de
nen hier nur zwei sichtbar sind. Oberhalb des Mischkop
fes 22 ist der dessen Antrieb 23 bildende Elektromotor
sichtbar.
Nach unten ragt aus dem Mischkopf 22 die Düse 24 vor,
aus der nach unten der Materialstrang 34' zur Erzeugung
der Elastomerschicht 34 austritt. Die Düse 24 befindet
sich dabei in einem geringen Abstand von der äußeren Um
fangsfläche der Hülse 33, die auf der Kernwalze 30 ange
ordnet ist. Wie die Fig. 2 verdeutlicht, besteht die
Kernwalze 30 aus Metall, vorzugsweise Stahl, während die
Hülse 33 aus Kunststoff besteht und damit nur ein gerin
ges Gewicht aufweist. Durch den Drehpfeil 39 ist die
Drehrichtung der Kernwalze 30 mit der Hülse 33 während
der Aufbringung der Elastomerschicht 34 angegeben.
Unterhalb der Kernwalze 30 mit der Hülse 33 und der Ela
stomerschicht 34 ist der Wärmestrahler 27 erkennbar, der
über einen nicht eigens bezifferten Ausleger mit dem
Tragrahmen 25 verbunden ist.
Nach Fertigstellung der Beschichtung 34 kann die Hülse
33 zusammen mit der zugehörigen Kernwalze 30 oder auch
getrennt von dieser unmittelbar einer weiteren Bearbei
tung, insbesondere Schleifen und Gravieren der Elastomer
schicht 34, zugeführt werden.
Claims (19)
1. Form für das rotative Bedrucken, Beschichten oder
Prägen von bahnförmigen Materialien, wobei auf einen
Träger (33) mit einer zylindrischen Mantelfläche ei
ne Elastomerschicht (34) aufgebracht ist, die nach
Aushärtung an ihrem Außenumfang zu einer zylindri
schen Form bearbeitet und graviert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elastomerschicht (34) aus einem heißhärten
den Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Silikon
polymer gebildet ist.
2. Verfahren zur Herstellung einer Form für das rotati
ve Bedrucken, Beschichten oder Prägen von bahnförmi
gen Materialien, wobei auf einen Träger (33) mit ei
ner zylindrischen Mantelfläche eine Elastomerschicht
(34) aufgebracht wird, die nach Aushärtung an ihrem
Außenumfang zu einer zylindrischen Form bearbeitet
und graviert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Werkstoff zur Bildung der Elastomerschicht
(34) ein heißhärtendes Einkomponenten- oder Zweikom
ponenten-Silikonpolymer verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkstoff zur Bildung der Elastomerschicht
(34) in einem flüssigen oder pastösen Zustand auf
den Träger (33) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei einkomponentigem Werkstoff dieser
in einer Einkomponenten-Dosieranlage verarbeitet
wird und daß bei zweikomponentigem Werkstoff dessen
Komponenten in einer Mehrkomponenten-Dosier- und
-Mischanlage (2) verarbeitet und aufbereitet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Werkstoff zur Bildung der Elasto
merschicht (34) im Rotationsgießverfahren auf die
Mantelfläche des Trägers (33) aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufgießen in Form eines eine Schraubenlinie
beschreibenden raupenförmigen Werkstoffstranges (34)
erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Werkstoff zur Bildung der Elasto
merschicht (34) im Formgießverfahren auf die Mantel
fläche des Trägers (33) aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Werkstoff zur Bildung der
Elastomerschicht (34) während seines Aufbringens
und/oder nach seinem Aufbringen auf die Mantelfläche
des Trägers (33) Wärme zugeführt wird und daß durch
die Wärmezufuhr eine Vernetzung des Werkstoffs ge
startet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärme dem Werkstoff mittels Wärmestrahlung
berührungslos zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß während der Wärmezufuhr zum Werkstoff
zur Bildung der Elastomerschicht (34) der Träger (33)
gekühlt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elastomerschicht (34) mit
einer Dicke zwischen etwa 1 und 5 mm erzeugt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elastomerschicht (34) nach
ihrer Aushärtung zur Bearbeitung auf eine zylindri
sche Außenumfangsform geschliffen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Werkstoff zur Bildung der
Elastomerschicht (34) vor dem Aufbringen auf den Trä
ger (33) mindestens ein Füllstoff beigegeben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß als Füllstoff mindestens ein Mineralstoff verwen
det wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß als Träger (33) eine Hülse aus
Kunststoff verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hülse ein- oder mehrlagig aus elastomeren
und/oder duroplastischen Materialien in Form von
Schäumen und/oder Vergußmassen hergestellt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß als Träger (33) eine Hülse aus
Metall, vorzugsweise Nickel, verwendet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß als Träger (33) ein Metallzylin
der verwendet wird, der vorzugsweise aus Aluminium
oder Stahl besteht.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gravieren der ausgehärteten
Elastomerschicht (34) mittels Lasergravur erfolgt.
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