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Verfahren zum Herstellen von Druckformwalzen Die Notwendigkeit, Zeugdruckwalzen,
die früher aus reinem Kupfer ,angefertigt wurden, zur Ersparnis von Kupfer durch
Sparwalzen zu ersetzen, hat im .Laufe ,der letzten Zeit zur Entwicklung von Kombinationen
geführt, .die derart ausgebildet wurden, .daß man den Kern der Walzen aus Eisen
oder nichtmetallischen Stoffen, wie z. B. Kunstharz oder ähnlichen Werkstoffen,
herstellte und diese auf galvanischem Wege mit Kupfer zu überziehen versuchte.
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Die Nachteile dieser Kombinationen sind beim Eisen (Guß) die geringe
Haftfestigkeit auf dem meist porösen Guß, bei Verwendung von Stahl die sehr hohen
Kosten -des Ausdrehens einer konischen Bohrung oder des Einsetzens von konisch gebohrten
Köpfen. Bei letzteren kommt noch hinzu, &ß die so konstruierte Walze beim Drucken
unter Umständen vibrieren und unreinen Druck ergeben kann, während die Gußwalzen,
insbesondere bei größerer Länge, die praktisch bis zu 1700 mm beträgt, sich gern
durchbiegen und dann bei hohen Drucken, die angewendet werden müssen, in der Mitte
schlecht oder gar nicht drucken. Solche Nachteile zeigen auch Walzen, deren Kern
aus Kunststoffen, wie Kunstharz, Hartpappe usw., hergestellt ist. Es wurde deshalb
bei - einer großen Anzahl von Versuchen erkannt, daß man einwandfreie Walzen nur
unter Verwendung von Metall herstellen kann, das einerseits genügende mechanische
Eigenschaften, wie Festigkeit, Zähigkeit und Härte, andererseits auch die Möglichkeit
bietet, eine gravierfähige Metällschicht so fest auf seiner Oberfläche zu binden,
daß man diese Schicht molestieren kann. Dazu war mit Rücksicht auf die Lage metallischer
Werkstoffe im Reich unbedingt darauf hinzuarbeiten, sowohl Kernmetall als auch die
metallische Auflage ohne Verwendung von Kupfer oder nur mit geringen Kupfermengen
herzustellen.
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Für die Auflage auf den .metallischen Kern war das Problem insofern
noch viel schwieriger, als von dem dazu zu findenden Werkstoff nicht nur mechanische
Festigkeit, Zähigkeit, Dehnbarkeit und eine gewisse Härte, sondern auch einwandfreie
Ätzbarkeit, Bearbeitungsfähigkeit mittels einer Molette, also eine gewisse Plastizität,
.Porenfreiheit, Schleif- und Polierbarkeit und absolutes Festsitzen
auf
der Unterlage und eine möglichst große chemische Unangreifbarkeit gefordert wurde.
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Es war nötig, daß der Auflagewerkstoff mit dem Unterlagewerkstoff
eine gewisse Ähnlichkeit habe, und zwar hauptsächlich hinsichtlich der Festigkeit,
Härte und Zähigkeit, wogegen die vielfältigen edlen Eigenschaften des Überzugsmetalles
nur dein Teil der Walze zuzuteilen waren, der dazu bestimmt war, Gravuren zu tragen.
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Die Forderungen konnten nach den bislierigen Erfahrungen sowohl für
das Kernals auch das Auflagemetall nur durch ein Metall oder eine 1Zetallegierttag
der Schwerinetalle erfüllt werden, und zwar stand hierfür nur das Zink als Grundstoff
-zur Verfügung. Zwar ließen die bisher bekannten Eigenschaften von Zink und dessen
Legierungen, soweit sie nicht wesentliche 'Mengen Kupfer enthalten, keine großenMöglichkeiten
erhoffen, und zwar wegen der wahrscheinlich mangelnden Festigkeit gegen das oftmalige
Aufspindeln auf die stählernen Tragspindeln, ;las man finit Drucken bis zu 5o bis
6o Atü hydraulisch vorzunehmen pflegt.
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A.usgLdehnte Versuche haben nun gezeigt, daß das Kernmetall aus einer
Zinklegierung hergestellt werden kann, die annähernd die Festigkeit des Kupfers
sowie ähnliche Härte bei allerdings geringerer Dehnung aufweist und neben der Hauptmenge
Zink aus geriilgen Zusätzen von Aluminium, Magnesium. 0,7 bis i0110 Kupfer und Verunreinigungen
von Blei, Kadmium, Zinn, Eisen und Spuren von Wismut besteht.
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Die Verwendung dieser Legierung als Kernmetall hat sich überraschenderweise
sehr gut als spindelbares Kernmetall erwiesen und ermöglicht vor allen anderen Methoden,
Druckwalzenkerne zu erzeugen, den Vorteil, daß man die Kerne gießen kann und die
konische Bohrung nicht durch Ausdrehen fertigen muß, sonderil durch Einpressen eines
konischen Dornes so genau erhält, daß nian absolut einwandfreien Sitz der Walze
auf der Spindel erzielt. Es wird dadurch eine Zeit und Arbeitskräfte raubende Dreharbeit
völlig ausgeschaltet.
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Der so erhaltene Kern hat außerdem den Vorteil, so hart zu sein, daß
er sich auch bei sehr langen Walzen beim Drucken nicht durchbiegt und darüber hinaus
zum Unterschied von Eisengußkernen fast völlig frei von Poren und gänzlich frei
von Lunkern erzeugt werden kann, was eine wesentliche Voraussetzung für die nachfolgende
einwandfreie Auflage der gravierbaren Schicht bedeutet.
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Unter Verwendung eines solchen Zinklegierungskernes zur Druckwalzenlierstellung
kann eine im Vergleich mit V ollkupferwalzeli namhafte Kupfermenge eingespart werden,
wenn man in Rechnung stellt, daß für eine Druck,#valze je nach Länge und Durchmesser
für kleinere Formate ;o kg, für mittlere Formate ioo leg, für gröflere Formate i
5o kg Kupfer nötig waren, während der Legierungskern bei maimal i °J, Kupfer nur
je-
weils ein I-Iundertstel der vorstehend angeführten Gewichte benötigt.
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Die außerordentlich großen Schwierigkeiten, einen Werkstoff zu finden,
der zum Träger der Gravur geeignet ist, zwangen zunächst dazu, um die Anforderungen
der @'erbraucher zu erfüllen, diese Kerne mit ein:in Kupferüberzug zu versehen,
der elektrolytisch aufgetragen wird. Hierzu benötigt man auf dein beschriebenen
Kern einen CTl>erzug von 3 bis j min Dicke, der etwa 2001, des Gesamtgewichtes der
früheren Vollkupferwalze an Kupfer erfordert. Erst später gelang es. statt Kupfer
als Gravurträger elektrolytisch abgeschiedenes Zink zu verwenden. Diese Kombinationen:
Kupfer auf dein Zinklegierungskern bzw. Zink auf dem Zinklegierungskern hätten nun
sehr wohl den praktischen, oben beschriebenen Anforderungen entsprochen, weil der
Kernwerkstoff hinsichtlieli seiner mechanischen Eigenschaften: Festigkeit, Härte,
Plastizität der Kupferauflage sehr nahe angepaßt worden war. Allein die ersten \"ersuche
zeigten, daß die Haftfestigkeit der elektrolytischen Kupferüberzüge nicht genügend
groß war, um den Mantel vor der Ablösung beim Molettieren zu bewahren. Die Beseitigung
der mangelnden Idaftfestigkeit gelang in überraschender Weise dadurch, dali man
die Kernoberfläche chemisch so behandelte, daß der Gehalt des Werkstoffes an Aluminium
und 'Magnesium der Oberflächenschicht entzogen wurde, so daß die übrigen Komponenten
der Legierung die Haftfestigkeit bewirken konnten. Die nun erreichte Haftfestigkeit
des Kupfer- bzw. Zinküberzuges auf dein Kern genügt zur technischen Brauchbarkeit
der so erhaltenen Walze aus Zinklegierungskern mit Kupferüberzug und hat die wirtschaftliche,
gewerbliche Anwendbarkeit ergeben, wobei es zunächst möglich ist, etwa 8o11, des
früher benötigten Kupfers bzw. ioo°/o bei Verwendung von Zinküberzügen für etwa
2ö ooo Walzen pro Jahr einzusparen.
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Mit Rücksicht auf die Metallversorgung lag jedoch Veranlassung vor,
auch diese restlichen zo°t'o Kupfer oder doch den größten Teil davon noch durch
einen anderen Werkstoff zu ersetzen, der nicht so wichtig wie Kupfer und für andere
Zwecke unersetzlich ist.
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Der Ersatz war dann möglich, wenn es gelang, einen Werkstoff zu finden,
der dem Kupfer hinsichtlich seiner mechanischen und
womöglich auch
chemischen Eigenschaften sehr ähnlich sich verhält, wobei besonders im Vordergrund
der Forderungen die standen, d.aß ,der Werkstoff eine gewisse Plastizität aufweisen
mußte, die ermöglicht, die Gravur durch Molettieren aufzubringen, das j a durch
Eindrücken einer positiv gravierten Stahlform in den zu gravierenden Werkstoff erfolgt,
wobei scharfe Formen und tiefe Haschuren entstehen müssen, ohne @daß die aus der
Oberfläche herausgepreßten Figuren abbrechen oder auch nur brüchig -werden. Gerade
diese Plastizität fehlt aber den Metallen im allgemeinen mit Ausnahme von Kupfer,
Edelmetallen und Blei, die hier nicht in Betracht kommen.
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Aus der graphischen Technik war bekannt, daß man Zink ätzen kann.
Es ist dort aber nicht mehr sehr beliebt, weil es spröde ist und auch .bei nur geringen
Verunreinigungen ungleichmäßig angeätzt wird und vor allem im Laufe der Zeit und
insbesondere bei höherer Temperatur rekristallisiert und .dann brüchig und ungeeignet
wird. Man hat deshalb zur Herstellung von Druckplatten in neuerer Zeit Elektronmetall
verwendet. Für den vorliegenden Fall ist aber dieses Metall,, das in der Hauptsache
aus Magnesium besteht, nicht verwendbar.
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Das Problem war nur lösbar, wenn män eine Methode fand, Zink so plastisch
herzustellen und auf den Kern so aufzulagern"daß es als mindestens 5 bis io mm starker
Mantel unlösbar mit dem Kernmetall verbunden war und sich zum Gravieren nach den
drei Hauptmethoden: Molettieren, Pantogravieren und Photogravieren eignete.
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Dieser Zinküberzug wurde gefunden. Man stellt ihn, z. B. nach dem
bekannten ElmoreschenVerfahren (siehe hierüber-Fritz Foerster »Elektrochemie wässerigerLösungen«,d..Auflage,
S. 51i) in der Weise her, daß man Zink mittels Elektrolyse wässeriger Lösungen unter
besonderer- Vorkehrungen, hauptsächlich aber unter mechanischer Verdichtung während
der Abscheidung, auf den Tragkern aus Zinklegierung niederschlägt, wobei die in
der bezeichneten Literaturstelle für die Abscheidung von Kupfer angegebenen Daten
sinngemäß a:uf die Abscheidung von Zink zu übertragen sind. Elektrolyt, Stromdichte
und Verdichtungsdruck müssen dabei so gewählt werden, daß das Zink physikalisch
und chemisch so beschaffen ist, daß es beim Abdrehen einen praktisch unendlich langen
zusammenhängenden Span ergibt. Dann hat es auch ausreichende Zähigkeit, Härte, Dehnbarkeit
und Haftfestigkeit auf der Unterlage und ist molettierbar, porenfrei und rekristallisiert
nicht.
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Die elektrochemische Abschei.dung von Zink- aus wässerigen Lösungen
ist bekannt. Dies jedoch nur für die Zwecke des Korrosionsschutzes in geringen \
iederschlagsstärken von maximal 0,2 bis 0,3 inm und als elel:trolvtische
Raffinationsinethode, wobei aus wirtschaftlichen Gründen höchstens Niederschlagsdicken
von 2 bis 3 mm erzeugt «-erden. Dabei werden für Korrosionsschutzzwecke dichte Zinlcabscheidungen
angestrebt tin:l erhalten, die jedoch nur in dünner Schicht glatt und porenfrei
sind. Bei der Raffination jedoch, bei der zwar dickere Abscheidungen angestrebt
werden, hat man kein Interesse, absolute Porenfreiheit zu erstreben und völlig glatte
Oberflächen zu erzielen. Allein der vorliegende Zweck führte zur Anwendung der an
sich für andere Metalle, z. B. zur Abscheidung von Kupfer, bereits bekannten Methode
der Anwendung der mechanischen Verdichtung während :der elektrolytischen Abscheidung
und hat bei dieser Anwendung zu einem neuen Effekt geführt, der in all den Eigenschaften
des abgeschiedenen Zinks zusaminengefaßt ist, die ermöglichen, einen zusammenhängenden
praktisch endlos langen Span zu erhalten.
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Versuche haben ergeben, daß es in überraschender Weise gelingt, den
Zinküberzug mit dem Kern so fest zu verbinden, daß selbst bei überelastischer Beanspruchung
des Zinkmantels bei Drucken, die weit über die Festigkeit des Zinkmantels hinausgehen,
keine Ablösung von der Unterlage, sondern nur Dehnung des Mantels über denKern hinaus
eintritt.
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Ein weiterer Vorzug der Zinkmantelwalze vor den Kupfermantelwalzen
ist der, daß infolge des der Wirtschaft reichlich zur Verfügung stehenden 1Tetalles
Zink und der gefundenen Abscheidungsmethode eine beliebig starke Zinkschicht dem
Verbraucher zur Verfügung gestellt werden kann, während die Kupferüberzüge infolge
der Seltenheit des Kupfers und der Notwendigkeit anderweitigen Einsatzes hinsichtlich
ihrer Stärke auf einige wenige Millimeter beschränkt und, um Kupfer zu sparen, vielleicht
ganz außer Gebrauch genommen -werden müssen.
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Durch die Zurverfügungstellung einer dickeren Zinkschicht von 6 :bis
io mm Stärke ist der Verbraucher in der Lage, eine kleinere Anzahl von Druckwalzen
vorrätig zu halten, weil er jederzeit eine vorrätige Walze von großem Durchmesser
durch Abdrehen ein--cs Teiles des Zinküberzuges auf einen kleineren Durchmesser
bringen kann, um sie z. B. anderen vorhandenen Walzen kleineren Durchmessers, beispielsweise
zum Zwecke des Mehrfarbendruckes, anzupassen. Dies ist bei vorrätigen Walzen mit
nur dünnem Kupfermantel nicht möglich.
Der technische und gemeinwirtschaftliche
Fortschritt besteht bei der vorliegenden Erfindung darin, daß mit der Legierungskernwalze
mit Kupfermantel etwa 8o01, des früher nötig gewesenen Kupfers erspart wird und
trotzdem eine alle mechanischen und praktischen Bedürfnisse beim Drucken erfüllende
Druckwalze zur Verfügung steht. während bei der zweiten Ausführungsform Zinklegierungskern
mit Zinkmantel eine Ersparnis von etwa 99°1o Kupfer erzielt wird, die molettierbar
und für jede andere, bisher gebräuchliche Gravurart verwendbar ist, die nicht nur
für :die Zeit der Metallknappheit, sondern auch für die Zukunft beibehalten werden
kann.