DE4235586C2 - Verfahren zur Übertragung flüssiger Medien von einer Anspülwalze auf einen Tiefdruckzylinder sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Übertragung flüssiger Medien von einer Anspülwalze auf einen zweiten Festkörper, der eine Oberflächenstruk­ tur aufweist sowie eine Anspülwalze zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Auftragung von flüssigen Medien auf Festkörper werden üblicherweise Bürsten und Pinsel verwendet. Im Bereich der Drucktechnik werden zur Übertragung von flüssigen Medien, insbesondere Druckfarben, auf die Druckwalzen auch andere walzenförmige Körper verwendet, so zum Bei­ spiel im Tiefdruckverfahren sogenannte Anspülwalzen. Dabei wird das flüssige Druckmedium, üblicherweise Druck­ farbe, aus dem Farbbehälter durch die Anspülwalze aufge­ nommen und auf den Tiefdruckzylinder übertragen. Der so­ genannte Tiefdruckzylinder enthält Oberflächenstrukturen wie beispielsweise "Näpfchen", die mit der betreffenden Druckfarbe gefüllt werden. Sofern im Tiefdruckverfahren die Druckfarbe durch die Anspülwalze an den Tiefdruck­ zylinder verbracht wird, werden dafür plüschbezogene Walzen oder gummierte Walzen mit in Umfangsrichtung ein­ geschliffenem Rillenprofil eingesetzt. Bei den plüschbe­ zogenen Walzen zieht die Druckfarbe in den Plüschbezug ein und überschüssige Farbe wird dann durch Abrollen auf dem Tiefdruckzylinder in die Näpfchen gebracht. Ähnlich verhält es sich mit den Gummiwalzen, die Profile in Um­ laufrichtung aufweisen. In den Rillen des Profils wird Farbe auf den Tiefdruckzylinder transportiert.

Als Nachteil der bisher eingesetzten Anspülwalzen wirkt sich beispielsweise das Ausflusen der plüschbezogenen Walzen aus. Gravierender ist jedoch der Nachteil, daß plüschbezogene Walzen durch den Flüssigkeitsdruck vor dem Walzenspalt durchrutschen. Dadurch ist eine gleichmäßige Anspülung nicht gewährleistet. Außerdem ist das Reinigen und Neubeziehen der Walzen mit Plüschbezügen relativ aufwendig. Bei geschliffenen Profilwalzen, zum Beispiel solchen mit Rillenprofilen, kann das Rillenprofil das Druckbild überlagern, so daß in den Druckerzeugnissen das Rillenprofil abgebildet werden kann.

Aus der DE 37 06 011 A1 geht ein Kurzfarbwerk hervor, bei dem die auf einem Plattenzylinder zu übertragende Farbe entsprechend dem jeweiligen Farbbedarf gesteuert werden kann, indem eine Rasterwalze mit einer kompressiblen Träger­ schicht verwendet wird. Dabei erfolgt durch Deformierung der Näpfchentiefe der Trägerschicht eine Volumenveränderung und somit eine Veränderung der zu übertragenden Farbmenge. Dabei handelt es sich um eine sogenannte Rasterwalze, die nur eine definierte Farbmenge zu übertragen hat. Es handelt sich hierbei um eine Dosiereinrichtung.

Die GB-PS 729 561 betrifft Verbesserungen in Druckverfahren durch Verwendung einer Walze mit stochastischer Oberfläche, wodurch das Entstehen eines Übermuster durch Überlagerung zweier gleichmäßiger Muster verhindert werden soll. Anspül­ walzen für das Tiefdruckverfahren werden jedoch nicht erwähnt.

Die für das Beispiel der Druckindustrie beschriebenen Nachteile ergeben sich für alle entsprechenden Anwen­ dungsbereiche, in denen flüssige Medien von einem Fest­ körper auf einen zweiten Festkörper übertragen werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen und eine Vorrichtung zu schaffen, die die eingangs genannten Nachteile des Stan­ des der Technik vermeidet und eine bessere Übertragung eines flüssigen Mediums von einer Anspülwalze auf den Tiefdruckzylinder ermöglicht.

Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch ein Ver­ fahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Anspruch 2 betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens, wobei die folgenden Unteransprüche bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar­ stellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung flüssiger Medien in eine Anspülwalze auf einen Tiefdruckzylinder nutzt in vorteilhafter Weise die Effekte, die sich aus der stochastischen Oberflächenstruktur der Anspülwalze, die das flüssige Medium auf den Tiedruckzylinder über­ trägt, ergeben. Durch die Vertiefungen in der Oberfläche der Anspülwalze wird ausreichend flüssiges Medium an den Tiefdruckzylinder mit einer Rauhtiefe < 20 µm herange­ bracht, so daß dieser mit flüssigem Medium ausreichend benetzt wird. Durch das elastische Verhalten der Oberflä­ che der Anspülwalze wird das durch die Vertiefungen ge­ bildete Profil der Anspülwalze im Spalt zwischen der An­ spülwalze und dem Tiefdruckzylinder zusammengedrückt. Da­ durch entsteht ein hydrostatischer Druck in diesem Spalt, da das angespülte flüssige Medium nach außen gedrückt wird. Das flüssige Medium wird durch den hydrostatischen Druck in die Vertiefungen des Tiefdruckzylinders gedrückt. Die Voraussetzung dabei ist jeweils, daß das Gesamtvo­ lumen der Vertiefungen des Tiefdruckzylinders geringer ist als dasjenige der Anspülwalze. Dann kann soviel Flüs­ sigkeit übertragen werden, daß sämtliche Vertiefungen gefüllt werden.

Dies bedeutet, daß durch die Vertiefung in den Profilen der Anspülwalze immer ausreichende Mengen an Druckfarbe an den Tiefdruckzylinder gebracht werden, so daß ein zwangsweises Befüllen der Näpfchen des Tiefdruckzylinders gewährleistet wird. Dabei sorgen die hochstehenden Pro­ filteile der Anspülwalze für ein ausreichendes kraft­ schlüssiges Mitnahmeverhalten der Anspülwalze durch den Tiefdruckzylinder. Das elastische Verhalten der elasti­ schen aber formstabilen Oberfläche gewährleistet das Zu­ sammendrücken des Profils im Walzenspalt. Dadurch ent­ steht ein hydrostatischer Druck im Walzenspalt, da die angespülte Farbe nach außen gedrückt wird. Die Druckfarbe wird durch den hydrostatischen Druck in das Näpfchen ge­ preßt. Vorteilhaft wirkt sich dabei aus, daß Restfarbe, die im Näpfchen verblieben ist und nicht auf die Druck­ vorlage übertragen wurde, ausgespült wird. Die Anspül­ walze läßt sich leicht mit entsprechenden Lösemitteln reinigen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist, besteht entweder vollständig aus einem nachgiebigen aber formstabilen Material oder besteht mindestens aus einer Oberflächenschicht aus einem nachgiebigen aber formstabi­ len Material. Dieses Material weist in der Oberfläche Vertiefungen auf, die ein unregelmäßiges, zufälliges (stochastisches) Muster bilden und eine Rauhtiefe R_z < 20 µm aufweist. Der R_z Wert ist gemäß DIN 4768 definiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bildet einen zylindri­ schen Körper wie eine ein- oder mehrschichtige Walze oder Hülse. Dabei ist mindestens die äußerste Schicht des zylindrischen Körpers aus dem nachgiebigen aber formsta­ bilen Material geformt. Als Oberflächenmaterialien haben sich insbesondere elastomere Werkstoffe wie Polyuretha­ ne, Gummis auf synthetischer und natürlicher Basis sowie Blockcopolymerisate bewährt.

Insbesondere kommen die folgenden elastomeren Materialien in Betracht wie Polyacrylat-Kautschuk (Kurzbezeichnung nach ASTM D-1418-79 ACM), Chlorpolyethylen-Kautschuk (CM), Chlorsulphonyl-Polyethylen-Kautschuk (CSM), Ethy­ len-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Ethylen-Propylen- Kautschuk (EPM) und Fluor-Kautschuk (FKM). Neben den vorgenannten Kautschuken der sogenannten M-Gruppe mit gesättigten Kohlenstoff-Hauptketten kommen insbesondere solche der sogenannten O-Gruppe mit Sauerstoff in der Hauptkette in Betracht wie Epichlorhydrin-Kautschuk (CO), Epichlorhydrin-Copolymer-Kautschuk (ECO) und Propylen­ oxid-(Copolymer-Kautschuk (GPO); weiterhin kommen Kautschu­ ke der sogenannten R-Gruppe in Betracht, die eine unge­ sättigte Kohlenwasserstoffkette aufweisen wie Butadien- Kautschuk (BR), Chlorpren-Kautschuk (CR). Isobuten-Iso­ pren-Kautschuk (IIR), Brombutyl-Kautschuk (BIIR), Chlor­ butyl-Kautschuk (CIIR), Isopren-Kautschuk (IR), Nitril- Butadien-Kautschuk (NBR), Natur-Kautschuk (NR) und Sty­ rol-Butadien-Kautschuk (SBR). Des weiteren kommen. Kaut­ schukarten der sogenannten- Q-Gruppe in Betracht, die Silicon in der Hauptkette aufweisen. Dies sind Fluor- Silicon-Kautschuk (FVMQ), Methyl-Phenyl-Silicon-Kautschuk (PMQ), Methyl-Phenyl-Vinyl-Silicon-Kautschuk (PVMQ), Methyl-Silicon-Kautschuk (MQ) und Methyl-Vinyl-Silicon- Kautschuk (VMQ); daneben kommen aus der sogenannten U- Gruppe der Kautschukarten, die Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff in der Hauptkette aufweisen, die folgenden in Betracht wie Polyester-Urethane (AU) sowie Polyether- Urethane (EU).

Sofern nur die äußerste Schicht aus den genannten Mate­ rialien aufgebaut ist, ist es vorteilhaft, daß die Dicke dieser Schicht größer ist als die Rauhtiefe.

Die Oberflächenstrukturen bilden ein unregelmäßiges zu­ fälliges (stochastisches) Muster. Dabei können Oberflä­ chenstrukturen hinsichtlich der Größe der Vertiefungen und Erhebungen sowie hinsichtlich deren Anordnung auf der Oberfläche unterschieden werden. Von geschlossenen Profi­ len ist dann die Rede, wenn die Erhebungen quasi im Sinne von Höhenlinien in sich nicht unterbrochen sind, während von offenen Profilen gesprochen wird, wenn die Erhebungen grundsätzlich durch Vertiefungen unterbrochen sind. So hat sich herausgestellt, daß zur Übertragung von Flüssig­ keiten mit geringer Oberflächenspannung geschlossene Profilstrukturen besser geeignet sind, wohingegen offene Feinprofile für Flüssigkeiten mit höherer Oberflächen­ spannung günstiger sind. Geschlossene Profilstrukturen bauen auch den Druck zur Übertragung des flüssigen Me­ diums in den zweiten Festkörper besser auf, da das flüs­ sige Medium aus den Rillen nicht ohne weiteres entweichen kann. Auf der anderen Seite findet sich bei offenen Ril­ lenstrukturen ein besserer Mitnahmeeffekt des flüssigen Mediums.

Vorteilhafterweise beträgt die Aufnahmefähigkeit der Oberfläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der stochastischen Oberflächenstruktur etwa das Doppelte Volumen des letztlich zu übertragenden Mediums. Vorzugs­ weise beträgt die Aufnahmefähigkeit der Oberfläche min­ destens 10 ml/m².

Die erfindungsgemäße Anspülwalze wird mit einer elastis­ chen Beschichtung,(Gummi oder Kunststoff) bekleidet, die so dick ist, daß die elastischen Eigenschaften des Mate­ rials, die das flexible Ausweichen des Stoffes auf Druck­ belastung aus der Anstellung gegen einen härteren Körper gewährleistet, genutzt werden können. Die Oberfläche der Anspülwalze wird so strukturiert, daß eine bestimmte Menge des zu übertragenden flüssigen Mediums in den Ver­ tiefungen der Oberfläche der Anspülwalze mitgenommen werden kann. Vorzugsweise sind die erhabenen Teile in der Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Anspülwalze so dimensioniert, daß sie nicht in die Vertiefungen der Struktur des Tiefdruckzylinders eindringen können, um die Näpfchen des Tiefdruckzylinders nicht auszuquetschen.

Der Anstellweg der erfindungsgemäßen Anspülwalze und dem Tiefdruckzylinder zueinander wird so gewählt, daß die elastische Oberfläche der erfindungsgemäßen Anspülwalze flexibel ausweicht und der Anstellspalt zwischen Anspül­ walze und Tiefdruckzylinder verbreitert wird.

Durch das Ausweichen der elastischen Beschichtung im An­ stellspalt, vor allem der relativ kleinen erhabenen Ele­ mente der Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen An­ spülwalze gerät das Medium zwangsweise in die Vertiefun­ gen der Oberflächenstruktur des Tiefdruckzylinders. Das mitgeschleppte flüssige Medium erfährt eine Erhöhung des hydrostatischen Druckes gegenüber dem Normalzustand. Dadurch wird das zu übertragende flüssige Medium zwangs­ weise in die Vertiefungen der Oberflächenstruktur des Tiefdruckzylinders gepreßt. Durch die Wahl der Oberflä­ chenbeschaffenheit, insbesondere der Aufnahmefähigkeit der Oberfläche der erfindungsgemäßen Anspülwalze, läßt sich die Menge des zu übertragenden flüssigen Mediums einstellen. Darüber hinaus gewährleistet die Struktur in der Oberfläche der erfindungsgemäßen Anspülwalze (Profi­ lierung) ein kraftschlüssiges Mitnehmen durch den Tief­ druckzylinder.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene Oberflächenmuster der erfindungsgemäßen Anspülwalze. Dabei zeigt Fig. 1 ein Grobprofil mit einer Profiltiefe von 0,5 bis 1,0 mm als geschlossenes stochastisches Oberflächenmuster. Die Fig. 2 und 3 zeigen hingegen offene Kornmuster als offene stochastische Oberflächenstruktur. Dabei zeigt das in Fig. 2 dargestellte offene Kornraster eine feinere Struktur als dasjenige in Fig. 3.

Die Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Anspülwalze wird vorzugsweise mittels laseroptischen Verfahren her­ gestellt. Dabei wird eine ein stochastisches Muster auf­ weisende Vorlage durch Markieren mittels eines Lasers­ trahls auf die Oberfläche der erfindungsgemäßen Anspül­ walze übertragen. Alternativ kann die äußere Oberfläche mit einer stochastischen Oberfläche versehen werden, um danach mit anderen Teilen zur erfindungsgemäßen Anspül­ walze zusammengefügt zu werden.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Anspülwalze in der Druckindustrie haben sich die folgenden Kriterien als positiv herausgestellt: Im Lichterbereich ist die Menge der fehlenden Rasterpunkte im Vergleich zu Anspülwal­ zen mit regelmäßiger Oberflächenstruktur geringer; die Verwendung der Anspülwalzen führen zu einer höheren Farb­ dichte (durch Reflektion gemessene Schichtdicke der Far­ be) des Drucks, die bis zu 20% höher liegt als bei der Verwendung ohne erfindungsgemäße Anspülprofil; die erfin­ dungsgemäßen Vorrichtungen als Anspülwalzen können bei Druckwerken mit oder ohne elektrostatischer Druckunter­ stützung eingesetzt werden. Weiterhin wirkt sich die geringere Spritzneigung der mit der erfindungsgemäßen Oberfläche versehenen Anspülwalze und die damit erziel­ baren höheren Druckgeschwindigkeiten vorteilhaft aus.

Claims (6)

1. Verfahren zur Übertragung flüssiger Medien mittels einer Anspülwalze auf einen Tiefdruckzylinder, wobei die Anspül­ walze eine nachgiebige, aber formstabile Oberfläche auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium zunächst in unregelmäßige, zufällige, stocha­ stische Muster bildende Vertiefungen der Oberfläche der Anspülwalze mit einer Rauhtiefe < 20 µm transportiert wird, wobei das Gesamtvolumen der Vertiefungen des Tiefdruck­ zylinders geringer ist als das der Anspülwalze, und dann, durch aus Berührung mit dem Tiefdruckzylinder resultieren­ den Druck, die Oberfläche der Anspülwalze derart verformt wird, daß das flüssige Medium aus den Vertiefungen der Anspülwalze in die Vertiefungen der Oberfläche des Tief­ druckzylinders verbracht wird.

2. Farbwerk für eine Tiefdruckmaschine mit einem Tiefdruck­ zylinder und einer Anspülwalze zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1, wobei die mit Vertiefungen ausgestat­ tete Anspülwalze entweder vollständig aus einem nachgiebi­ gen, aber formstabilen Material besteht oder oberflächlich ein solches Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen in der Oberfläche der Anspülwalze ein unregelmäßiges, zufälliges, stochastisches Muster mit einer Rauhtiefe von R_z < 20 µm, insbesondere von R_z < 50 µm bilden, wobei das Gesamtvolumen der Vertiefungen des Tiefdruckzylinders geringer ist als das der Anspülwalze.

3. Farbwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Anspülwalze aus einem nachgiebigen aber formstabilen Material geformt ist, dessen Dicke größer ist als die Rauhtiefe der Vertiefungen.

4. Farbwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper eine ein- oder mehrschichtig aufgebaute Walze oder Hülse ist.

5. Farbwerk nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige, aber formsta­ bile Oberfläche aus elastischen Werkstoffen wie elastomeren Kunststoffen, Kautschuken mit gesättigten Kohlenstoff- Hauptketten (M-Gruppe), Kautschuken mit Sauerstoff in der Hauptkette (O-Gruppe), Kautschuken, die eine ungesättigte Kohlenwasserstoffkette aufweisen (Q-Gruppe) und Kautschu­ ken, die Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff in der Hauptgruppe aufweisen (U-Gruppe), besteht.

6. Farbwerk nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur aus einem offenen oder geschlossenen stochastisch verteilten Muster der Vertiefungen besteht.