DE19911965C2

DE19911965C2 - Druckform, Verfahren zu ihrer Herstellung und Druckformzylinder für einen Nassoffsetdruck

Info

Publication number: DE19911965C2
Application number: DE19911965A
Authority: DE
Inventors: Yufan Jiang; Matthias Riepenhoff
Original assignee: Wifag Maschinenfabrik AG
Current assignee: Wifag Maschinenfabrik AG
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2019-03-18
Also published as: ES2272248T3; EP1036668A1; US6748861B1; ATE339321T1; DE50013444D1; DE19911965A1; EP1036668B1

Description

Die Erfindung betrifft eine feuchtmitteldurchlässige Druckform und einen Druckform zylinder mit einer feuchtmitteldurchlässigen Druckform für einen Nassoffsetdruck. Ferner betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung einer feuchtmitteldurchlässigen Druckform für einen Nassoffsetdruck. Insbesondere wird die Erfindung im Zeitungsoffsetdruck, vorzugs weise Zeitungsoffsetrollendruck, eingesetzt.

Im Zeitungsoffset hat sich infolge der fortschreitenden Entwicklung der Computertechno logie der Vorstufenbereich stark verändert. Arbeitsgänge, die bislang manuell durchgeführt wurden, sind durch sogenannte Computer-To-Technologien ersetzt worden. Die derzeit aktuelle Entwicklungsstufe ist im Zeitungsbereich mit Computer-To-Plate erreicht worden. Die Weiterentwicklung geht in Richtung Computer-To-Press, d. h. in Richtung einer Direktbebilderung in der Maschine.

Ein direkt bebilderbarer Druckformzylinder ist aus der US-PS 5 293 817 bekannt. Der Druckformzylinder weist einen porösen Außenmantel auf. Die Feuchtung erfolgt durch das Innere des Zylinders durch den porösen Außenmantel hindurch. Die Porosität des Zylindermantels liegt zwischen 20 und 45%. Der Durchmesser der Poren des Zylinder mantels nimmt zur Außenseite des Zylindermantels hin ab und liegt zwischen 3 und 100 µm. Die Poren des Zylindermantels kommunizieren miteinander. Die Bebilderung erfolgt über ein Thermotransfer- oder ein Inkjetverfahren mittels einer Bildinformations-Über tragungseinrichtung. Als Alternative wird die Verwendung einer erhitzten Elektrode in Pinform erwähnt, um oleophiles Material auf den Zylindermantel aufzutragen.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Druckform für einen Nassoffset druck zu schaffen, die eine einfache und präzise Feuchtung und Bebilderung ihrer farb übertragenden Oberfläche ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die Erfindung betrifft eine feuchtmitteldurchlässige Druckform und ein Verfahren zur Herstellung solch einer Druckform. Es handelt sich um eine Druckform für den Nassoff setdruck, insbesondere für eine Nassoffset-Rotationsdruckmaschine. Die Druckform weist eine bebilderbare oder bebilderte Oberfläche zur Übertragung von Druckfarbe auf. Die Oberfläche wird im bebilderten und auch im unbebilderten Zustand wegen ihrer Funktion der Übertragung von Farbe im Folgenden als farbübertragende Oberfläche bezeichnet.

Zumindest an ihrer farbübertragenden Oberfläche ist die unbebilderte Druckform feucht mittelfreundlich bzw. -annehmend, vorzugsweise hydrophil. Die Druckform kann, wie bekannte Druckformen auch, beispielsweise eine Druckformplatte oder vorzugsweise eine Druckformschale sein, die auf einem Trägerzylinder befestigt wird, beispielsweise mittels einer bekannten Spannvorrichtung. Solche eigenstabilen, bebilderbaren oder bebilderten Druckformen sind als solche ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Der Trägerzylinder bildet in diesem Fall zusammen mit der befestigten Druckform den Druckformzylinder. Grundsätzlich kann die Druckform auch eine Zylinderhülse sein. Nachteil solch einer Druckformhülse wäre allerdings, dass der Trägerzylinder nur einseitig drehgelagert werden könnte, um die Druckformhülse auf einfache Weise wechseln zu können. Ebenso sind Druckformzylinder Gegenstand der Erfindung, die eine bebilderbare oder bereits bebilderte Druckform an einer Zylindermantelfläche aufweisen, wobei die Druckform nicht entfernt werden kann; zumindest kann die Druckform in dieser Ausbildung nicht zerstörungsfrei entfernt werden.

Die Druckform ist in einer radialen Richtung durchlässig für ein Feuchtmittel. Im Falle einer Druckplatte, die auf einem Trägerzylinder befestigt wird, ist die Richtungsangabe auf den montierten Zustand bezogen. Der Druckformzylinder einschließlich Druckform weist eine Einrichtung auf, mittels der das Feuchtmittel zur Druckform führbar ist. Als Trägerzylinder wird im Sinne der Erfindung derjenige Zylinderkörper der Druckform zylinders verstanden, auf dem die Druckform angebracht ist, entweder als eigenständige Druckplatte oder, wie vorstehend bereits ausgeführt, als fester Bestandteil. In beiden Ausführungsformen wird das Feuchtmittel, insbesondere Feuchtwasser, von der Rückseite der Druckform an die farbübertragende Oberfläche der Druckform gebracht. Da aufgrund der radialen Durchlässigkeit der Druckform an der farbübertragenden Oberfläche Durch lasskanäle für das Feuchtmittel münden, kann die Feuchtung der Druckform, d. h. der farbübertragenden Oberfläche, und damit die Farbannahme oder -abweisung durch ein gezieltes Schließen von Durchlasskanälen an der farbübertragenden Oberfläche bewirkt werden. Im Bereich von geschlossenen Durchgangskanälen kann kein Feuchtmittel an die farbübertragende Oberfläche gelangen, so dass in dem den Durchgangskanal einschließen denden Bereich Farbe angenommen wird.

Obgleich die farbübertragende Oberfläche grundsätzlich durch Perforation einer zunächst geschlossenen Oberfläche hergestellt werden kann, weist die Druckform vorzugsweise als Druckschicht eine äußere Materialschicht auf, die porös ist.

Die Druckform ist nach der Erfindung schichtweise aufgebaut und weist eine äußere Druckschicht mit der bebilderbaren oder bebilderten Oberfläche und eine angrenzend darunterliegende Unterschicht auf. Vorzugsweise nimmt die Durchströmbarkeit der Druckform an einer Grenzfläche von der Unterschicht in die Druckschicht abrupt um ein Mehrfaches ab. Entsprechend nimmt der Strömungswiderstand zu. Vorteilhafterweise können diese beiden Schichten aus unterschiedlichen Materialien bestehen und auch dadurch optimal erfindungsgemäß unterschiedlichen Funktionen angepasst sein.

Unter Durchströmbarkeit wird im Sinne der Erfindung das Volumen des verwendeten Feuchtmittels verstanden, das durch eine Schicht mit einer ausgeführten Dicke bezogen auf einen über diese Schicht wirkenden Differenzdruck pro Zeit und Fläche hindurch strömt, wobei als Fläche die äußere Oberfläche der Schicht genommen wird. Die Durch strömbarkeit wird als Materialkennwert im Folgenden auf den unbebilderten Zustand der farbübertragenden Oberfläche bezogen.

Unter einer abrupten Abnahme im Sinne der Erfindung wird nicht nur eine plötzliche, für die praktischen Belange als unstetig anzusehende Änderung der Durchströmbarkeit verstanden, sondern auch eine stetige Änderung. Im letzteren Falle weist die Durchström barkeit beim Übergang von der Unterschicht in die Druckschicht einen steilen Gradienten auf. Eine in der Praxis nie gänzlich zu vermeidende Übergangszone von der Unterschicht in die Druckschicht, in der die erfindungsgemäße Änderung der Durchströmbarkeit stattfindet, ist jedenfalls dünner als die Druckschicht. Es wird erfindungsgemäß eine möglichst steile Abnahme der Durchströmbarkeit von der Unterschicht in die Druckschicht angestrebt.

Nach einem Verfahren zur Herstellung solch eines Zylinders wird zuerst die Unterschicht gebildet, vorzugsweise durch ein Vlies aus nichtrostenden Metallfasern. Solch ein Vlies weist vorteilhafterweise eine im Vergleich zu Materialien gleicher Porosität hohe Zug- und Druckfestigkeit auf. Gesinterte und auf eine definierte Dicke gewalzte Vliese aus nicht rostenden Metallfasern sind besonders geeignet. Geeignete Vliese sind aus der Filter technik bekannt.

Die Druckschicht wird durch Beschichtung der Unterschicht, vorzugsweise mittels Plasmaspritzen, erhalten. Sie wird bevorzugt als Keramikschicht gebildet.

Die Unterschicht weist sowohl in radialer Richtung als auch in Axial- und in Umfang richtung eine um ein Mehrfaches größere Durchströmbarkeit als die unmittelbar an grenzende Druckschicht auf. Vorzugsweise ist ihre Durchströmbarkeit um das wenigstens Hundertfache, besonders bevorzugt um wenigstens das Tausendfache größer als die der Druckschicht. Die Unterschicht ist an ihren freien Rändern vorzugsweise gegen Feucht mitteldurchtritt abgedichtet. Vorzugsweise ist die gesamte Druckform an ihren freien Rändern abgedichtet.

Durch den erfindungsgemäß schichtweisen Aufbau der Druckform wird der Strömungs widerstand bzw. die Durchströmbarkeit der Druckform insgesamt in praktischer Näherung ausschließlich durch die Druckschicht bestimmt. Die Druckschicht weist vorzugsweise ein einheitliches Materialgefüge auf und kann nicht zuletzt daher der geforderten Druckfeinheit optimal angepasst hergestellt werden. Ihre Struktur bzw. ihr Gefüge ist derart, dass sie von Kapillarporen durchzogen wird, die sehr fein sind und an der farbübertragenden Oberfläche eine hohe Flächendichte aufweisen. Pro Bildpixel mündet an der Oberfläche wenigstens eine solche Kapillarpore. Gleichzeitig wird die Porosität der Druckschicht gering gehalten. Vorzugsweise liegt sie unter 20%. Es handelt sich um eine offene Porosität.

Die Druckform hat den weiteren Vorteil, dass mittels einer einzigen dünnen, in sich gleichmäßigen Schicht, der Druckschicht, ein besonders gut definierter Druckabfall durch diese Schicht hindurch einstellbar ist. Die darunterliegende Unterschicht hat in Bezug auf die Feuchtmittelführung die Aufgabe, das Feuchtmittel gleichmäßig unterhalb der Druck schicht über die Fläche zu verteilen. In ihr bildet sich der den Überdruck an der Rückseite der äußeren Druckschicht mitbestimmende Feuchtmittelpegel. Durch die erfindungs gemäße Ausbildung bildet sich an der Rückseite der äußeren Druckschicht eine Art Feuchtmittelsee. Das Feuchtmittel drückt so besonders gleichmäßig gegen die Druck schicht, so dass sich insgesamt definierte Druckverhältnisse einstellen und damit eine präzise Feuchtmittelführung möglich ist. Ferner findet in Beschleunigungs- und Verzöge rungsphasen des Druckformzylinders, beispielsweise beim Hoch- oder Herunterfahren der Maschine, praktisch eine verzugslose Anpassung des Feuchtmitteldrucks an die jeweils benötigten Feuchtmittelzufuhrraten zur Oberfläche statt.

Bevorzugterweise haben die Durchlasskanäle der Druckschicht, die vorzugsweise die vorgenannten Kapillarporen sind, einen mittleren Durchmesser von 0.1 bis 5 µm, ins besondere gemessen an den Mündungsstellen an der farbübertragenden Oberfläche. Die poröse Druckschicht weist an der farbübertragenden Oberfläche vorzugsweise eine Mittenrauhigkeit Ra im Bereich von 0.2 bis 5 µm und vorzugsweise eine gemittelte Rauhtiefe Rz im Bereich von 0.2 bis 10 µm auf.

Die Unterschicht wird von Durchgangskanälen, beispielsweise verbundene Poren, durch zogen, die einen Durchmesser von 10 µm bis 2 mm, vorzugsweise 10-50 µm, haben. Als Durchmesser wird der Durchmesser eines Kreises verstanden, der die mittlere Quer schnittsfläche der Durchlasskanäle der jeweiligen Schicht besitzt. Wird sie durch ein Vlies gebildet, ist zur Charakterisierung der Laminardurchmesser, bestimmt analog zu ASTM F 902, die geeignete Größe. Der Laminardurchmesser beträgt dann zwischen 10 und 100 µm.

Die Dicke der Druckschicht in radialer Richtung liegt vorzugsweise zwischen 50 und 500 µm, und die Dicke der Unterschicht liegt vorzugsweise zwischen 500 µm und 3 mm.

Die Druckschicht weist vorzugsweise einen hohen Absorptionskoeffizienten für Infrarot strahlung auf. Der Absorptionskoeffizient sollte zumindest 0.9 betragen.

Da in einer ersten Verfahrensalternative einer Bebilderung das Feuchtmittel vorzugsweise durch Infrarotbestrahlung verdampft wird und es im nahen Infrarot bei Verwendung von Feuchtwasser als Feuchtmittel nur zu einer geringen Absorption von bevorzugt verwende ter infraroter Laserstrahlung im Feuchtmittelfilm kommt, findet eine Erwärmung und Verdampfung eines Feuchtmittels indirekt über die Erwärmung der Druckschicht statt. Um eine starke lokale Erwärmung der Druckschicht zu erreichen, wird als Material für die Druckschicht vorzugsweise ein Material mit einer Wärmekapazität gewählt, die geringer ist als die Wärmekapazität des Feuchtmittels. Besonders bevorzugt ist die Wärmekapazität der Druckschicht geringer als 1 J/g. Ferner wird die Druckschicht so ausgebildet, dass die Wärmeleitfähigkeit dieser Schicht deutlich geringer als die Wärmeleitfähigkeit des Feucht mittels ist. Vorzugsweise ist die Wärmeleitfähigkeit geringer als 0.2 W/(m.K).

Bevorzugte Materialien für die Druckschicht sind dunkle, keramische Materialien, z. B. eine Al₂O₃-TiO₂ Mischung.

Eine eigenständige Druckform ist vorzugsweise zumindest dreischichtig aufgebaut mit einem Druckformträger, der Feuchtmittel durchleitet, der darauf aufgebrachten Unter schicht und der auf der Unterschicht aufgebrachten Druckschicht. Der Druckformträger ist vorzugsweise aus metallischem Material hergestellt. Er kann als verwölbbare ebene Platte oder als vorgeformte Schale, insbesondere als starre zylindrische Halbschale, ausgebildet sein. Solch einen mehrschichtigen Aufbau kann auch eine am Trägerzylinder fest angebrachte Druckform aufweisen.

Ein perforierter Druckformträger weist Löcher mit einem Durchmesser vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5 mm oder flächengleiche Ausnehmungen auf, die im gesamten Bereich der Druckform voneinander einen Abstand vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 mm haben. Die Lochdichte kann jedoch erheblich verringert werden, indem die Flächen pro Loch vergrößert und/oder an der äußeren Oberfläche des Druckformträgers eine Kanalstruktur ausgebildet wird.

Die Unterschicht wird auf den Druckformträger aufgebracht, insbesondere als Ganzes darauf befestigt, vorzugsweise mittels eines temperaturbeständigen Klebstoffs geklebt oder gebondet.

Die an der farbübertragenden Oberfläche pro Zeiteinheit austretende Feuchtmittelmenge wird durch Einstellung des Feuchtmitteldrucks geregelt, vorteilhafterweise durch die Einstellung der Feuchtmittelmenge im Druckformzylinder. Durch Erhöhung der Feucht mittelmenge an der Rückseite der Druckform wird aufgrund der Zentrifugalkräfte der Feuchtmitteldruck erhöht. Ferner wird die Feuchtmittelzufuhrrate zum Druckformzylinder proportional zur Druckgeschwindigkeit erhöht und erniedrigt.

Die pro Zeiteinheit an der farbübertragenden Oberfläche austretende Feuchtmittelmenge, d. h. die Durchströmungsrate der Druckform, hängt in einer für die Praxis völlig aus reichenden Näherung nur von der Durchströmbarkeit der äußeren Druckschicht ab. Die Druckdifferenz über die äußere Druckschicht wächst bei konstanter Rotationsgeschwindig keit etwa linear mit dem Feuchtmittelpegel, der sich an der Rückseite der Druckschicht einstellt. Die Durchströmbarkeit der Druckschicht lässt sich allein durch die Dicke der Druckschicht einstellen, da die Druckschicht überall eine im wesentlichen konstante Porosität und Kapillarporendichte aufweist. In diesem Sinne homogen ist auch die Unter schicht. Durch die erfindungsgemäße Zweiteilung der Funktion der gleichmäßigen Ver teilung des Feuchtmittels und der Einstellung der Durchströmbarkeit der Druckform kann eine besonders genaue Dosierung der an der farbübertragenden Oberfläche austretenden Feuchtmittelmenge vorgenommen werden. Die Dicke des Feuchtmittelfilms auf der Oberfläche kann genau, insbesondere sehr klein, eingestellt werden. Bei konstanter Zylindergeschwindigkeit wird genau soviel Feuchtmittel an die Rückseite der Druckform geführt, wie an der farbübertragenden Oberfläche austreten soll. Die Gleichgewichtshöhe des Feuchtmittelpegels in der Unterschicht an der Rückseite der Druckschicht stellt sich dann in Abhängigkeit von der Drehzahl des Druckformzylinders von alleine ein. Die Einstellung bei einem Drehzahlwechsel erfolgt ebenfalls wegen des erfindungsgemäßen Aufbaus der Druckform nahezu verzögerungsfrei.

Der Überdruck an der Rückseite der Druckschicht sollte 100 mbar nicht überschreiten. Der Feuchtmittelpegel an der Rückseite der Druckschicht sollte zumindest im Gleichge wicht von Zu- und Abfluss die Dicke der Unterschicht nicht überschreiten. Entsprechend werden die Dicke der Unterschicht und die Durchströmbarkeit der Druckschicht bevorzugt aufeinander abgestimmt.

Bei einer Bebilderung der Druckform wird an der unbebilderten Oberfläche der Druck form ein Druckbild durch Ausbildung von farbannehmenden und farbabweisenden Stellen erzeugt. Die farbannehmenden Stellen der farbübertragenden Oberfläche werden durch gezielten Verschluss der an der farbübertragenden Oberfläche mündenden Durchlasskanäle gebildet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Zylinder- und Walzenanordnung mit einem Druckformzylinder nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Zylinder- und Walzenanordnung mit einem Druckformzylinder nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 den Druckformzylinder nach Fig. 2,

Fig. 4 die Druckform des Druckformzylinders nach Fig. 3.

In Fig. 1 wird eine Bedruckstoffbahn B zwischen zwei Gummituchzylindern 1 hindurchgeführt und in dem zwischen den beiden Gummituchzylindern 1 gebildeten Druckspalt beidseitig bedruckt. Den beiden Gummituchzylindern 1 ist je ein Druckform zylinder 2 in der für den linken Gummituchzylinder 1 dargestellten Art und Weise zugeordnet. Ebenso ist eine Farbwalze 3 für den linken Gummituchzylinder 1 dargestellt. Die Anordnung von Zylindern und Walzen ist beidseits der Bahn B spiegelsymmetrisch. Vorzugsweise wiederholt sich die in Fig. 1 dargestellte Anordnung für jeden der vielen Gummituchzylinder der Druckmaschine.

Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Zeitungsoffset-Rollenrotationsdruck maschine mit Gummi-Gummi-Produktion, beispielsweise eine WIFAG OF 370. Ebenso kann es sich bei der Maschine jedoch auch um eine Maschine für eine Gummi-Stahl- Produktion handeln, beispielsweise mit einem oder zwei zentralen Stahlzylindern und damit Druckspalte bildenden Gummituchzylindern pro Druckeinheit, beispielsweise eine WIFAG OF 470 oder OF 790.

Die Farbe wird von der Farbwalze 3 auf den Druckformzylinder 2 und von dem Druckformzylinder 2 auf den Gummituchzylinder 1 übertragen, der im Druckspalt die Bahn B mit dem vom Druckformzylinder 2 erhaltenen Bild bedruckt.

Der Druckformzylinder 2 weist einen hohlzylindrischen Trägerzylinder 10 mit einem zentralen, axialen Hohlraum 4 auf, der in Fluidverbindung zu einer Feuchtmittelzufuhrein richtung steht. Die Fluidverbindung wird durch eine Drehverbindung an einem oder beiden Wellenzapfen des Druckformzylinders 2 gebildet. Die Feuchtmittelzufuhr erfolgt durch diesen Wellenzapfen hindurch in den Hohlraum 4. Das Feuchtmittel wird zuvor gefiltert, um störende Ablagerungen innerhalb einer Druckform 12 zu vermeiden. Der Trägerzylinder 10 weist Durchgangskanäle 5 in radialer Richtung auf. Die Durchgangs kanäle 5 sind als gerade, exakt radiale Bohrungen 5 ausgeführt. Im Ausführungsbeispiel weist jede der Bohrungen 5 einen Durchmesser von 6 mm auf. Die Bohrungen 5 münden an einem Außenmantel des Trägerzylinders 10 in einem Abstand von 20 mm voneinander, gemessen zwischen den Zentren der Bohrungen.

Der Außenmantel des Trägerzylinders 10 wird von schalenartig übereinandergeschichte ten, perforierten Stahlblechen umgeben. Die Stahlbleche bilden einen perforierten Druckformträger 13 der mit dem Trägerzylinder 10 ständig verbundenen Druckform 12. Im Ausführungsbeispiel sind vier perforierte Stahlbleche zu solch einem Druckformträger 13 übereinandergeschichtet. Die Unterschicht 14 könnte aber auch unmittelbar am Träger zylinder befestigt sein.

Zur Bildung der Druckform 12 ist auf den Druckformträger 13 eine Unterschicht 14 gebondet, die ihrerseits als Träger für eine Druckschicht 15 dient. Die Druckschicht 15 bildet an ihrer freien äußeren Oberfläche die farbübertragende Oberfläche des Druckform zylinders 2. Die Druckschicht 15 und die Unterschicht 14 sind porös.

In den Hohlraum 4 des Druckformzylinders 2 wird Feuchtmittel eingespritzt. Aufgrund der Fliehkraft wird das Feuchtmittel durch die Bohrungen 5 des Trägerzylinders 10 und den als Verteiler wirkenden, perforierten Druckformträger 13 an die Rückseite der Unterschicht 14 geführt. Durch die Unterschicht 14 und die Druckschicht 15 gelangt das Feuchtmittel an die farbübertragende Oberfläche und bewirkt, dass an den benetzten Stellen keine Druckfarbe angenommen wird.

Als Feuchtmittel wird Wasser verwendet, das mit den im Offsetdruck üblichen Zusätzen versehen ist.

Dem Druckformzylinder 2 ist eine Bildübertragungseinrichtung 20 zugeordnet. Die Bildübertragungseinrichtung 20 umfasst Infrarot-Laserdioden, die auf die Oberfläche des Druckformzylinders 2 gerichtet sind. Die Bildübertragungseinrichtung ist so angeordnet, dass der Druckformzylinder 2 bei seiner Rotation kurz wie möglich vor Erreichen der Kontaktstelle mit der Farbwalze 3 die Bildübertragungseinrichtung 20 überstreicht.

Ferner ist dem Druckformzylinder 2 eine Wascheinrichtung 30 zugeordnet, die im Ausführungsbeispiel in Rotationsrichtung gesehen hinter dem Gummituchzylinder 1 und vor der Bildübertragungseinrichtung 20 angeordnet ist. Mittels der Wascheinrichtung 30 kann Farbe von der Oberfläche des Druckformzylinders 2 abgewaschen werden.

Fig. 2 zeigt den Druckformzylinder 2 im Querschnitt mit zwei Druckformen 12, die eigenständig ausgebildet und mit einem Trägerzylinder 10 des Druckformzylinders 2 mittels einer herkömmlichen Spannvorrichtung 6 lösbar befestigt sind.

Der Trägerzylinder 10 entspricht im wesentlichen dem Trägerzylinder 10 des ersten Ausführungsbeispiels. Allerdings ist der zentrale axiale Zuführkanal bzw. Hohlraum 4 mit einem wesentlich geringeren Durchmesser ausgestattet. Dementsprechend sind die radial abzweigenden Kanäle 5 länger als diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Die radialen Verteilerkanäle 5 münden in axiale Verteilerkanäle, die an der äußeren Mantel fläche des Trägerzylinders 10 ausgenommen sind, um die Verteilung des Feuchtmittels möglichst früh zu vergleichmäßigen.

Die Anordnung des Druckformzylinders 2 der Fig. 2 in einer Druckmaschine entspricht derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, so dass in Bezug auf die Bebilderung und alle weiteren Details und Merkmale der Erfindung stets auf beide Ausführungsbeispiele verwiesen wird.

Eine der beiden Druckformen 12 des zweiten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 3 einzeln dargestellt. Die Druckform 12 wird in der bereits zum ersten Ausführungsbeispiel be schriebenen Art durch einen perforierten Druckformträger 13, eine darauf aufgebrachte poröse Unterschicht 14 und eine darüber geschichtete, poröse Druckschicht 15 gebildet. Der Druckformträger 13 wird durch eine einzige halbzylindrische Stahlplatte mit gleichmäßiger Perforierung gebildet.

Die poröse Unterschicht 14 wird durch ein Stahlfaservlies gebildet, dessen Fasern zu sogenannten Wirrfasern vervliest sind. Nach dem Vervliesen ist das Vlies im Verbund mit einem Drahtgewebe im Vakuum gesintert und auf eine definierte Dicke, nämlich die Schichtdicke in der Druckform 12, gewalzt worden. Aufgrund der sehr hohen Porosität des Stahlfaservlieses von vorzugsweise mehr als 60%, ergibt sich im Vergleich zum Materialanteil eine extrem große Summe von Porenquerschnitten. Im Vergleich zum Teilchengrößenspektrum von Pulvern, ist der Durchmesserbereich der Fasern sehr einheitlich, so dass auch die Porengrößenverteilung sehr eng ist. Auf diese Weise ergeben sich die gewünschten Eigenschaften der hohen Durchströmbarkeit und des geringen Druckabfalls durch die Unterschicht 14. Ferner ist das Vlies porenformstabil durch den Sinterprozess.

Das Stahlfaservlies ist mittels eines temperaturbeständigen Klebstoffs auf den Druckform träger 13 gebondet. Mittels Plasmaspritzgießen, vorzugsweise im Vakuum, ist die Unter schicht 14 mit der Druckschicht 15 beschichtet worden. In den Ausführungsbeispielen ist die Druckschicht 15 eine keramische Schicht.

Bevorzugte Materialangaben und Kennwerte für erfindungsgemäße Druckformen, ins besondere für die Druckformen 12 der Ausführungsbeispiele, sind in den nachstehenden Tabellen zusammengestellt. Ein dreischichtiger Aufbau wird zwar bevorzugt, ein Aufbau mit mehr als drei Schichten und auch ein nur zweischichtiger Aufbau sind jedoch ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Besonders bevorzugte Kennwerte bzw. Kennwertbereiche sind jeweils in den zweiten Spalten angegeben. Dabei muss die jeweilige Schicht nicht allen Angaben gleichzeitig entsprechen, obgleich dies bevorzugt ist.

TABELLE 1

Druckschicht 15

TABELLE 2

Unterschicht 14

TABELLE 3

Druckformträger 13

Die Feuchtmitteldurchströmbarkeit der Druckform 12, bezogen auf den unbebilderten Zustand, weist einen Wert auf, der in dem Bereich von 2-20 l/(hm²mbar) liegt. Sie entspricht in einer für die Praxis ausreichenden Näherung auch dem Wert der Durch strömbarkeit der Druckschicht 15.

Durch die hohe, isotrope Durchströmbarkeit der Unterschicht 14 wird die homogene Verteilung des Feuchtmittels in der Unterschicht 14 und somit an der Rückseite der Druckschicht 15 erreicht.

Die vorstehend und auch in den Tabellen angegebenen Werte und Wertebereiche für die Durchströmbarkeit sind auf Feuchtwasser als Feuchtmittel bezogen. Sie gelten jedoch für andere geeignete Feuchtmittel mit gleichen oder ähnlichen Strömungseigenschaften ebenso. Ferner sind die Werteangaben zu den Durchströmbarkeiten auf den unbebilderten Zustand der Druckform bezogen.

Um eine Durchströmung zu erreichen, muss das Feuchtmittel mit einem Druck zugeführt werden, der den Strömungswiderstand der einzelnen Schichten überwindet, insbesondere den Kapillardruck der feinporigen Druckschicht 15. Dieser Druck entsteht durch die Fliehkräfte, die bei der Rotation des Druckformzylinders 2 auf das Feuchtmittel wirken. Die Druckdifferenz wächst in etwa linear mit dem Wasserpegel, der sich an der Rückseite der Druckform, d. h. in guter praktischer Näherung an der Rückseite der Druckschicht 15 einstellt.

Da der Differenzdruck hauptsächlich an der Druckschicht 15 auftritt, weil der Strömungs widerstand hier am größten ist, kommt es zu einer Zugbelastung der Unterschicht 14. Aus Festigkeitsgründen sollte diese Belastung gering sein. Aus bekannten Zusammenhängen zwischen Fliehkraft, Zylinderradius, Zylinderumfang, Rotationsgeschwindigkeit und Oberflächengeschwindigkeit ist zu erkennen, dass die Zugbelastung der Unterschicht bei konstanter Oberflächengeschwindigkeit mit steigendem Radius kleiner wird. Daher ist die Erfindung besonders vorteilhaft, wenn Zylinder mit großem Radius verwendet werden, wie dies beispielsweise in Zeitungsdruckmaschinen mit doppeltem Umfang der Fall ist. Das Eigengewicht der Druckschicht 15 sollte ebenfalls nicht vernachlässigt werden. Verglichen mit dem in der Unterschicht 14 vorhandenen Feuchtmittelsee, der z. B. 1 mm tief ist, ist jedoch die Masse der Druckschicht 15 wegen ihrer geringeren Dicke, von beispielsweise 100 µm, klein. Aus den gleichen Überlegungen erkennt man, dass die Verwendung einer dicken Druckschicht weniger vorteilhaft wäre. Es müsste in solch einem Fall entweder sehr poröses Material bzw. ein Material mit großen Poren verwendet werden, was sich ungünstig auf die Festigkeit der Druckschicht und auch auf die Druck qualität auswirken würde. Oder es müsste ein hoher Überdruck an der Rückseite einer dicken Druckschicht erzeugt werden, was bei konstanter Zylindergeschwindigkeit Zylinder mit sehr kleinen Radien und damit einhergehende hohe Fliehkräfte voraussetzt oder eine Feuchtmittelzufuhr unter Druck, was jedoch Dichtungsprobleme bei der Einführung des Feuchtmittels in den rotierenden Zylinder hervorrufen würde.

Bei einem Pegel von 0.1 mm ergibt sich bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 36.000 Umdrehungen/h und einem Zylinderradius von 200 mm durch die Fliehkräfte ein Feucht mitteldruck von etwa 0.55 mbar an der Rückseite der Druckschicht 15. Der maximale Differenzdruck über die Druckform 12 sollte 100 mbar nicht übersteigen. Da bei ver minderter Maschinengeschwindigkeit entsprechend weniger Feuchtmittel an der farbüber tragenden Oberfläche vorhanden sein muss und sollte, kann der Druck bei Verminderung der Zylindergeschwindigkeit, insbesondere linear, mit der Geschwindigkeit abnehmen. Der Feuchtmittelpegel an der Rückseite der Druckschicht 15 darf die Dicke der dar unterliegenden Schichten nicht übersteigen. Er sollte bei der beispielhaft dreischichtigen Druckform 12 höchstens so hoch wie die Dicke der Unterschicht 14 sein. Bei einem Feuchtmittelpegel von 3 mm ergibt sich für den angenommenen Zylinderradius von 200 mm bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 5.000 Umdrehungen/h ein Differenzdruck von etwa 0.45 mbar an der Rückseite der Druckschicht 15. Dieser Überdruck, der durch die Druckschicht 15 abgebaut wird, sollte über der Druckdifferenz liegen, die für eine ausreichende Durchströmung der Druckschicht 15 erforderlich ist. Die Druckschicht 15 sollte dementsprechend eine Materialstruktur aufweisen, die zumindest bei dem sich aus der Dicke der Unterschicht 14 ergebenden maximalen Differenzdruck zur ausreichenden Versorgung der farbübertragenden Oberfläche mit Feuchtmittel ausreicht, so dass auch bei niedriger Rotationsgeschwindigkeit ein Drucken möglich ist.

In der nachstehenden Tabelle sind Rechenbeispiele zur Darstellung der Abhängigkeit des Feuchtmitteldrucks von der Zylindergeschwindigkeit und dem Feuchtmittelpegel an der Rückseite der Druckschicht 15 zusammengefasst:

Mit abnehmender Rotationsgeschwindigkeit wird der Einfluss der Schwerkraft größer und muss daher berücksichtigt werden. Die Fliehkraft erzeugt bei einem Feuchtmittelpegel von 2 mm für den angenommenen Zylinderradius von 200 mm bei einer Rotationsgeschwin digkeit von 5,000 U/h einen Differenzdruck von etwa 0.2 mbar an der Rückseite der Druckschicht 15. Damit überwiegt die Fliehkraft die Gravitationskraft noch um etwa 30%. Durch die Kapillarwirkung der kleinen Poren in der Druckschicht 15 kommt es vorteilhaf terweise zu einem Ausgleich der Schwankungen des Feuchtmitteldrucks. Daher wird auch bei geringen Geschwindigkeiten eine gleichmäßige Benetzung der Außenseite der Druck schicht 15 erreicht. Der mittlere, auf die Rückseite der Druckschicht 15 wirkende hydro statische Druck aufgrund der Gravitation beträgt 1 mbar pro 10 mm Feuchtmittelpe gel.Porosität der Unterschicht 14. Bei einer Zylindergeschwindigkeit von etwa 4.500 U/h oder darunter wird an der Rückseite der Druckschicht 15 der Gravitationsdruck größer als der durch die Fliehkräfte erzeugte Druck. Das Feuchtmittel fließt daher nach unten und bewirkt einen Anstieg des Feuchtmittelpegels im untenliegenden Bereich der Unterschicht 14. Feuchtmittel wird dort in den Druckformträger 13 zurückgedrängt. Es steigt damit nicht nur der Gravitationsdruck, sondern auch die Fliehkraft im unteren Bereich des Druckformzylinders 2. Daher sollte auch bei geringen Geschwindigkeiten eine Feuchtung zumindest des unteren Zylinderbereichs möglich sein.

Aufgrund der vorstehend erläutenden Zusammenhänge wird die Bildübertragungsein richtung 20 bevorzugterweise dem unteren Bereich des Druckformzylinders 2 zugewandt angeordnet. Hierdurch ist eine präzise Bebilderung der Druckform 12 bis in den unteren Drehzahlbereich des Zylinders hinein möglich. Eine Untergrenze für die Zylinderdrehzahl bei der Bebilderung liegt im Zeitungsoffset mit zwei Druckformen 12 pro Druckform zylinder 2 in etwa bei 3.000 U/h.

Betrachtet man die Fliehkräfte, die an der Druckform 12 auftreten, so wirkt die größte Kraft auf die Halterungen der Druckform 12, mit denen die Druckform 12 in der Spann vorrichtung 6 des Druckformzylinders 2 befestigt ist. Weiterhin wirkt eine Kraft auf die geklebte oder gebondete Verbindung zwischen der Unterschicht 14 und dem Druckform träger 13. Eine geringere Kraft wirkt auf die Verbindungsfläche zwischen der Druck schicht 15 und der Unterschicht 14. Bei einem Druckformzylinder 2 mit einem Radius von 200 mm, bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 36,000 U/h und einer Druckform 12 mit einer Oberfläche von 400 mm.600 mm ergibt sich pro Druckform 12:

In diesem Berechnungsbeispiel ergibt sich eine Gesamtkraft von etwa 8.7 kN die von den Halterungen der Druckform 12 aufgenommen werden muss. Auf die geklebte oder gebondete Verbindung zwischen dem Druckformträger 13 und der Unterschicht 14 wirkt eine Kraft von 1,121 N. Diese entspricht einer Zugbelastung von 5 mN/mm². Die Fasern der Unterschicht 14 werden an der Verbindung zur Druckschicht 15 mit etwa 1 mN/mm² belastet. Diese entspricht einem Druck von 10 mbar. Größere Drücke entstehen mit zunehmender Tiefe des Feuchtmittelsees oder bei schnellerer Rotation.

Bezugszeichenliste

1

Gummituchzylinder

2

Druckformzylinder

3

Farbwalze

4

axialer Hohlraum

5

radiale Kanäle, Bohrungen

6

Spannvorrichtung

7-9

-

10

Trägerzylinder

11

-

12

Druckform

13

Druckformträger

14

Unterschicht

15

Druckschicht

16-19

-

20

Bildübertragungseinrichtung

30

Wascheinrichtung

Claims

1. Druckform für einen Druckformzylinder für einen Nassoffsetdruck, wobei die Druckform (12) eine bebilderbare oder bebilderte, farbübertragende Oberfläche und an der farbübertragenden Oberfläche mündende Durchlasskanäle für ein Feuchtmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (12) mehrschichtig aufgebaut ist.

2. Druckform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (12) eine äußere Druckschicht (15) mit der farbübertragenden Oberfläche und eine angrenzend darunterliegende Unterschicht (14) aufweist und die Durchströmbar keit der Druckform (12) von der Unterschicht (14) in die Druckschicht (15) abrupt abnimmt, wobei die Durchströmbarkeit der Unterschicht (14) mehrfach größer ist als die Durchströmbarkeit der Druckschicht (15).

3. Druckform nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmbarkeit der Unterschicht (14) um das wenigstens Hundertfache, bevor zugt um wenigstens das Tausendfache, größer ist als die Durchströmbarkeit der Druckschicht (15).

4. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform eine äußere Druckschicht (15) mit der farbübertragenden Oberfläche und eine angrenzend darunterliegende Unterschicht (14) aufweist, wobei die Druckschicht (15) eine offene Porosität aufweist, in der die Durchlasskanäle von Kapillarporen gebildet werden, und die Unterschicht (14) eine Material struktur aufweist, derart, dass das Feuchtmittel in der Unterschicht (14) gleich mäßig an einer Rückseite der Druckschicht (15) verteilt wird.

5. Druckform nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der Druckschicht (15) 3-30% beträgt und die Kapillarporen der Druck schicht (15) einen mittleren Durchmesser haben, der zwischen 0,1 bis 5 µm beträgt.

6. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (12) eine Unterschicht (14) aufweist, die durch ein Vlies, insbesondere ein Metallfaservlies, gebildet wird oder ein solches Vlies umfasst.

7. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschicht (14) eine Porosität aufweist, die zwischen 50 und 80% beträgt, mit Durchlasskanälen mit einem Laminardurchmesser, der, bestimmt analog zu ASTM F 902, zwischen 10 und 100 µm beträgt.

8. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (12) einen auf dem Druckformzylinder (2) befestigten oder befestigbaren, feuchtmitteldurchlässigen, beschichteten Druckformträger (13) auf weist.

9. Druckformzylinder für eine Rotationsdruckmaschine für einen Nassoffsetdruck, der eine Druckform (12) mit einer bebilderbaren oder bebilderten, farbübertragenden Oberfläche und an der farbübertragenden Oberfläche mündenden Durchlasskanälen für ein Feuchtmittel und eine Einrichtung (4, 5) aufweist, mittels der das Feucht mittel der Druckform (12) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (12) nach einem der vorhergehenden Anspruche ausgebildet ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Druckform für einen Nassoffsetdruck, wobei die Druckform (12) eine poröse Druckschicht (15) mit einer farbübertragenden Ober fläche und an der farbübertragenden Oberfläche mündende Durchlasskanäle für ein Feuchtmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Druckformträger (13) eine feuchtmitteldurchlässige Unterschicht (14) aus einem ersten Material und auf die Unterschicht (14) mittels Plasmaspritzen die poröse Druckschicht (15) aus einem zweiten, anderen Material aufgebracht wird.

11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für die Unterschicht (14) Vliesmaterial verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass für die Druckschicht (15) Keramikmaterial verwendet wird.