WO2002032689A1 - Verfahren zur verbesserung der druckqualität von druckmaschinen - Google Patents

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WO2002032689A1
WO2002032689A1 PCT/DE2000/003684 DE0003684W WO0232689A1 WO 2002032689 A1 WO2002032689 A1 WO 2002032689A1 DE 0003684 W DE0003684 W DE 0003684W WO 0232689 A1 WO0232689 A1 WO 0232689A1
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WO
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coating
ink
substances
printing
cleaning
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PCT/DE2000/003684
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rüdiger Nass
Leopold Sudau
Manfred Hornschuh
Original Assignee
Nanogate Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N3/00—Preparing for use and conserving printing surfaces
    • B41N3/03—Chemical or electrical pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N1/00—Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/003—Printing plates or foils; Materials therefor with ink abhesive means or abhesive forming means, such as abhesive siloxane or fluoro compounds, e.g. for dry lithographic printing

Definitions

  • the present invention is concerned with methods, devices and fabrics as used in particular for printing.
  • Ink is then transferred to the printing material by pression, for which purpose a softer impression cylinder, the impression roller, is moved against the printing cylinder with the printing material arranged in between. It is important that the color transfer takes place primarily by means of pression, since the surface tensions of the forme cylinder and the color are relatively the same. It is also important that the color is achieved by means of pigments which are transported in fluid and incorporated in resins, waxes and other fillers. These are volatile and leave the pigments behind in many areas of the printing press, which leads to undesirable and sometimes difficult-to-remove residues.
  • the color is transferred from the printing parts of the printing plate, which are in one plane with the non-printing, by means of pression.
  • fat-repellent areas are created on a printing plate as non-printing areas, a greasy ink is applied with application rollers to a compressible rubber blanket stretched on a steel cylinder, and this is then pressed under pressure onto the printing material that rests on the impression cylinder.
  • the surface tension of the blanket of the plate and the color are relatively the same in level.
  • Another printing process discussed is the flexographic or high-pressure process, in which a printing block made of flexible material such as rubber or the like is used.
  • the printing block is created by deliberately removing areas that are not to be printed.
  • the raised picture elements can then be colored, for which purpose color is given under pressure against the printing block.
  • an anilox roller which is a small cylinder, in the surface of which wells are incorporated in a homogeneous arrangement, which are hammered into a copper matrix using diamond or burned into a ceramic layer by laser and are so small that their opening area is smaller than the smallest raster dot still to be printed. With these rollers, too, it is known that negative changes occur due to the color.
  • the non-printing sections which do not absorb any color are coated with an inorganic polycondensate and / or a hydrophobicizing agent for surface treatment, which contains as an active component a silane in which an at least partially fluorinated organic group is bonded to silicon via a saturated radical, and / or self-crosslinking aqueous preparations of resins containing low-strength perfluoroalkyl groups, the surface tension of which is coated Color adhesion is prevented and the color is transferred to the printing sections directly by spraying.
  • an inorganic polycondensate and / or a hydrophobicizing agent for surface treatment which contains as an active component a silane in which an at least partially fluorinated organic group is bonded to silicon via a saturated radical, and / or self-crosslinking aqueous preparations of resins containing low-strength perfluoroalkyl groups, the surface tension of which is coated Color adhesion is prevented and the color is transferred to the printing sections directly by spraying.
  • a disadvantage of the invention described in the prior art is that the paint is sprayed on. So that the sometimes very complex cleaning of the rollers and the like. Parts in contact with ink simplified or avoided, but massive changes are required for existing printing systems. When planning new systems, such massive changes have to be implemented, which is required but also there, a turn away from systems that have long been tried and tested and thus have developed in terms of design.
  • the object of the present invention is to provide something new for commercial use.
  • the surface energies of the surfaces coming into contact with the ink on the way from the pressure vessel to the material to be printed are set at least at some transition points such that the transfer of the ink from one surface to the next is longitudinal of the ink transport path is promoted.
  • This adjustment of the surface energy can be achieved in particular by coating the parts involved, which are adjacent to one another during operation, for example.
  • a coating composition with very low surface energy is known for example from EP 0 587 667 B1.
  • the main claim of this pre-published document specifies an organometallic coating composition which has a group perfluorinated with an average of 5 to 30 fluoroaromatic atoms which are bonded to one or more aliphatic carbon atoms which are separated from M by at least two atoms.
  • Such a coating composition has a low surface energy.
  • the surface energy of the resulting composition or of the surfaces treated with the composition increases, and the more, the fewer fluorine atoms are exchanged.
  • the surface energies are typically between 10mJ / m 2 and 80mJ / m 2 are set, preferably between 15mJ / m 2 and 70mJ / m 2 .
  • a coating composition although this is preferred, a corresponding coating can also be provided, which brings the desired surface properties.
  • a coating can be inflated with little stretch and pulled onto the roller. Particles can be incorporated into this coating, which increase wear resistance and abrasion resistance.
  • Protection is also claimed for a coating composition based on polycondensates of one or more hydrolyzable compounds of at least one element M from the main groups III to V and subgroups II to IV of the periodic table, at least some of these compounds in addition to the hydrolyzable groups A also contains non-hydrolyzable carbon-containing groups B and the total molar ratio of groups A to groups B in the underlying monomeric starting compounds is 10: 1 to 1: 2, with groups B being groups B, for a predetermined proportion of the composition, which averaged 5 to 30 have fluorine atoms which are bonded to one or more aliphatic carbon atoms which are separated from M by at least two atoms, and where, in a second proportion of the composition, the groups B are groups B ⁇ which are selected such that a higher surface energy for this e results which is over 25 mJ / m 2 , in particular over 60 ⁇ t ⁇ J / m 2 .
  • the lower value of 25 mJ / in 2 differs comparatively little from that of highly fluorinated composition proportions, which allows fine adjustment, while the second higher value creates a wider range of adjustment options.
  • the surface energy of the second portion can also be higher, for example 70 or 80 mJ / 2 .
  • particles which can be heated can be introduced into the coating, preferably nanoparticles which remain in the coating. If the particles are heated by high-frequency alternating electromagnetic fields, the entire layer also heats up. In this way, the composition can be cured without having to warm up the entire roller.
  • the coating can also be heated with a sufficiently powerful hot air blower designed for achieving sufficiently high temperatures and / or an infrared light source.
  • the surface energies by coating and / or coating can be set according to the invention, for example for the ink container, the hoses, etc., but it is preferred if, in particular, the anilox rollers, etc. have a surface with the surface energy set. Please note the following: It is not important that the entire anilox roller is completely coated. Rather, it is considered is considered sufficient if the "wells" are coated. This is because the webs running between the wells are sanded free of paint residues by the constant contact with abrasive paint moved over them and the material pressed against the anilox roller.
  • rollers do not have smooth surfaces but are roughened, whether by chrome plating with hard chrome plating, by sandblasting or other blasting.
  • the sealing can be carried out with a solution which contains no fluorosilane, which has the advantage that the local micelle formation in the pores is reliably avoided and the sealing is improved.
  • nanoparticles and active binding phases can be contained according to the invention.
  • a solution which contains the following components: silica sol, silica esters which are hydrolyzed or partially hydrolyzed and / or condensed and / or organically modified silica esters, the organic modification being effected by groups which couple of the monomer, which is applied later to achieve the surface properties.
  • the consequence of the hydrolyzing, condensing, etc. of the silicic acid compound is that, firstly, the pores can be better closed and secondly, a chemically stable connection to the substrate, for example chromium dioxide, as can be found on chromium-plated surfaces of printing machines.
  • Yttrium salts or nanoparticles ITO, ATO, FTO or metal particles in nanosize can be used as nanoparticles, which can also be contained in the sealing solution. These can impart antistatic properties. Other nanoparticles can also be used. The reason for using nanoparticles is that the bulk component shrinks when drying, which would result in cracks again after penetrating the pores to be filled. The nanoparticles prevent cracking
  • bonds form on the one hand between the metal surface and the monomer and, on the other hand, under the condensing monomer molecules, so that there is at least partial crosslinking on the surface, which increases the resistance of the coating formed from the layer produced by the monomer elevated. It is preferred that the "f. -.
  • the monomer can be used activated or not activated.
  • the activation takes place by installing / converting reactive groups, which can be done, for example, by adding water or the like to the monomer.
  • Fluorine compounds are conceivable as monomers here, in particular with the following properties: silicon-bonded perfluorinated groups with 2C atoms spacer spacing, the use of fluorinated Si compounds having the advantage that particularly durable coatings result, specifically due to the fact that bonds form between Si and the surface metal hydroxide and this leads to very good three-dimensional crosslinking of the monomers.
  • fluorinated compounds it is preferred to use aliphatic, long-chain or to use cyclic aliphatic or aromatic compounds. It is preferred to use CF2-
  • any monomer or fluoropolymer is used, however, crosslinking of the monomer or polymer between the rods may result. In other words, these may not be kept separate from one another, but may be “glued” together, which is undesirable.
  • the reaction of the monomer or oligomer with one another is preferred in one variant compared to the reaction with the rubber (rubber) reduced to a practically insignificant extent by using monomers with thyol groups, which preferentially form connections to the rubber, so that the coating sits primarily and dominantly on the rubber sticks, so that the sticks do not stick together.
  • the print quality by also coating the inside of the cups on the cups of an anilox roller, which is possible with the invention using sufficiently low-viscosity solutions or starting substances for the coating.
  • the inner coating improves the print image considerably because it accumulates vpn color residues in the individual bowl is prevented and / or reduced, so that the transferable color quantity remains larger.
  • the antistatic properties can be achieved by adding an yttrium salt or the nanoparticles ITO, ATO, FTO or metal particles in nano size.
  • anilox roller cups are coated with a coating that runs closely to the wall. This ensures that the scooping volume is not reduced very much.
  • the nanoparticles that are particularly preferred to be provided in a primer solution when a multilayer system is built up also penetrate into capillary cracks in the roller ceramic and thus seal them.
  • an electrostatic coating in particular of a primary sealing layer, ie to spray the coating electrostatically so that a particularly good penetration takes place.
  • the roller structure as it is typically used must be observed, with a hollow roller on which the ceramic layer lies on the outside in the layer structure.
  • the inner part of the hollow roller can then represent the opposite pole.
  • the required electrostatic properties of the coating can be shaped and achieved by nanoparticles / structures with groups capable of dissociation, in particular OH groups, the charge dissociation resulting in charge separation and chargeability.
  • a porous roller can preferably be coated in the moistened state.
  • the moistening can in particular be carried out with the same solvent as is used for the coating composition.
  • the consequence of the moistening is that solvent penetrates into the capillaries of the porous ceramic. If the coating dries out, the solvent will evaporate away from the coating surface. It cannot be avoided that solvent remains in the capillaries of the anilox roller, since the capillary forces are greater than the vapor pressure of the solvent. Then, when the coating is heated for the purpose of curing or the like, the vapor pressure of the solvent remaining in the capillaries rises so much that vapor is formed. With conventional coatings, this may not be able to escape because the surface drying is vapor-tight. In contrast to this, in the coatings used with nanostructures and / or particles there is in any case sufficient porosity to enable the solvent residues to evaporate from the capillaries without the surface of the already hardened or at least hardened coating material bursting open.
  • a roller of a printing machine provided with a warped chrome structure is coated with a coating in accordance with EP 0587 667 B1.
  • the result is a Drcuk roller that covers the first 14 Operating days do not have to be cleaned and can then be easily cleaned with an oil rag for about half a year. This is attributed to the good transferability of the color due to the changed surface energy.
  • rollers If no unused rollers are coated, but already operated ones, e.g. long after a previous coating, they must be cleaned. This cleaning is known per se in the prior art. It is possible to use sand, baking powder, shot peening, cryos, corona, ultrasound, etc. Furthermore, the laser scanners known from aircraft paint stripping can be used. Because of the fine well structures, anilox rollers can also be cleaned by blasting with nanopowder to be conducted in particular in an at least quasi-closed circuit. The cleaned rollers can then be coated.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität und/oder Standzeiterhöhung von Druckmaschinen. Hierbei ist vorgesehen, dass die Oberflächenergien der mit der Farbe auf dem Weg vom Druckbehälter zum zu bedruckenden Material in Berührung kommenden Oberflächen zumindest an einigen Übergangstellen so eingestellt sind, dass der Übertritt der Farbe von einer Oberfläche zur nächsten längs des Farbtransportweges gefördert wird.

Description

Titel: Verfahren, Vorrichtungen sowie Stoffe
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Verfahren, Vorrichtungen und Stoffen, wie sie insbesondere zum Drucken Verwendung finden.
Im Stand der Technik werden Tiefdruck, Hochdruck und Flachdruck als sich grundlegend unterscheidende Druckarten diskutiert.
Dabei wird erwähnt, daß beim Tiefdruck die „druckenden" Teile eines Motivs tiefer liegen als die Oberfläche des Druckzylinders. Die bevorzugt durch eine Gravur oä in die Zylinderoberfläche eingebrachten Druckbilder werden mit einer niedrigviskosen Farbe gefüllt und die überschüssige Farbmenge mit einem Rakelmesser von der Zylinderoberfläche abgerakelt. Die
Farbübertragung an den Bedruckstoff erfolgt dann durch Pression, wozu ein weicherer Gegendruckzylinder, der Presseur, gegen den Druckzylinder unter Dazwischenanordnung des Be- druckstoffes gefahren wird. Wichtig ist, daß der Farbübertra- gung überwiegend durch Pression erfolgt, da die Oberflächenspannungen des Formzylinders und der Farbe relativ gleich sind. Wichtig ist weiter, daß die Farbe durch fluidtranspor- tierte und in Harze, Wachse und andere Füllstoffe eingebundenen Pigmente realisiert ist. Diese sind flüchtig und lassen an vielen Stellen der Druckmaschinen die Pigmente zurück, was zu unerwünschten und z.T. nur schwer zu beseitigenden Rückständen führt. Es wird diskutiert, daß es auch beim Flachdruckverfahren Offset-Druck darauf ankommt, daß die Farbe von den druckenden Partien der Druckplatte, die in.einer Ebene mit den nicht- druckenden liegen, durch Pression Übertragen wird. Dabei wer- den z.b. fettabstoßende als nichtdruckende Bereiche auf einer Druckplatte geschaffen, eine fetthaltige Farbe mit Auftragswalzen auf ein kompressibles, auf einen Stahlzylinder gespanntes Gummituch aufgetragen und dieses dann unter Pression auf den Bedruckstoff gepresst, der auf dem Gegendruckzylinder aufliegt. Die Oberflächenspannungen des Gummituches der Platte und der Farbe sind dabei im Niveau relativ gleich.
Ein weiteres diskutiertes Druckverfahren ist das Flexo- oder Hochdruckverfahren, bei dem ein Druckstock aus flexiblem Ma- terial wie Kautschuk oä verwendet wird. Der Druckstock wird erzeugt, indem nicht zu druckende Bereiche gezielt abgetragen werden. Die erhabenen Bildelemente können dann eingefärbt werden, wozu Farbe unter Druck gegen den Bedruckstock gegeben wird. Zum Einfärben des Druckstockes sei es gemäß älterem Recht bekannt, eine Rasterwalze zu verwenden, bei der es sich um einen kleinen Zylinder handelt, in dessen Oberfläche in homogener Anordnung Näpfchen eingebracht sind, die mittels Diamant in eine Kupfermatrix eingeschlagen oder per Laser in eine Keramikschicht gebrannt werden und die so klein sind, daß deren Öffnungsfläche kleiner als der kleinste noch zu druckende Rasterpunkt ist. Auch bei diesen Walzen ist es bekannt, daß durch die Farbe negative Veränderungen auftreten. Dies geschieht einerseits durch Ablagerung von Farbe in den Näpfchen selbst. Andererseits treten in Keramikwalzen bei der Herstellung der Näpfchen Risse in der Keramik auf. In diese Kapillar-Risse kann Feuchtigkeit eindringen, aufgrund derer dann der Walzenkern rostet, was zur Walzen-Zerstörung führt. Es wird im Stand der Technik ein Druck-Verfahren vorgeschlagen, bei dem Farbe auf die druckenden Abschnitte eines Motivs auf dem Druckstock, Druckzylinder oder dergl. aufgetragen wird, wobei die nicht druckenden Abschnitte, die keine Farbe aufnehmen, mit einem anorganischen Polykondensat und/oder einem Hydrophobierungsmittel zur Oberflächenbehandlung, welches als wirksame Komponente ein Silan enthält, bei dem eine zumindest teilweise fluorierte organische Gruppe über einen gesättigten Rest an Silizium gebunden ist, und/oder selbstver- netzende wässrige Zubereitungen von Perfluoralkylgruppen enthaltenden Harzen geringer Stärke überzogen werden, dessen Oberflächenspannung eine Farbhaftung verhindert und daß die Farbe auf die druckenden Abschnitte direkt durch Sprühen übertragen wird. Hinsichtlich der anorganischen Polymermate- rialien wird auf die DE 195 44 763 AI, die WO 14958 der Fa Siemens betreffend Hydrophobierungsmittel zur Oberflächenbehandlung insbesondere von Tintenstrahldfruckköpfen sowie die EP 0694 551 der Bayer AG bezug genommen, deren Offenbarungsgehalt auch in die vorliegende Anmeldung durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen ist. Weiter wird vorliegend Bezug genommen auf die EP 0587 667 Bl betreffend Beschichtungszu- sammensetzungen auf der Basis von' fluorhaltigen anorganischen Polykondensaten, deren Herstellung und Verwendung. Auch diese unter Bezug genommene Veröffentlichung wird hinsichtlich ih- res Offenbarungsgehaltes vollumfänglich eingegliedert.
Ein Nachteil der im Stand der Technik beschriebenen Erfindung besteht darin, daß die Farbe aufgesprüht wird. Damit wird zwar die zum Teil sehr aufwendige Reinigung der Walzen uä. mit Farbe in Kontakt kommender Teile vereinfacht oder vermieden, aber bei bestehenden Druckanlagen sind dazu massive Änderungen erforderlich. Bei der Neuplanung von Anlagen sind solche massiven Änderungen zwar zu realisieren, erfordern aber auch dort eine Abwendung von an sich lange bewährten und damit konstruktiv weit entwickelten Anlagen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht.
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird somit vorgeschla- gen, die Oberflächenenergien der mit der Farbe auf dem Weg vom Druckbehälter zum zu bedruckenden Material in Berührung kommenden Oberflächen zumindest an einigen Übergangsstellen so eingestellt sind, daß der Übertritt der Farbe von einer Oberfläche zur nächsten längs des Farbtransportweges geför- dert wird.
Diese Einstellung der Oberflächenenergie kann insbesondere durch eine Beschichtung der beteiligten, etwa im Betrieb aneinander angrenzenden Teile erzielt werden. Eine Beschich- tungsZusammensetzung mit sehr geringer Oberflächenenergie ist beispielsweise aus der EP 0 587 667 Bl bekannt. Im Hauptanspruch dieses vorveröffentlichten Dokumentes wird eine metallorganische Beschichtungszusammensetzung angegeben, die eine mit im Mittel 5 bis 30 Fluoaratomen perfluorierte Gruppe aufweist, welche an ein oder mehrere aliphatishe Kohlenstoffatome gebunden sind, die durch mindestens zwei Atome von M getrennt sind. Eine solche Beschichtungszusammensetzung weist eine geringe Oberflächenenergie auf. Werden statt einiger oder aller der Fluoratome z.B. Alkylgruppen eingebaut, steigt die Oberflächenenergie der resultierenden Zusammensetzung respektive der mit der Zusammensetzung behandelten Oberflächen, und zwar um so weiter, je weniger Fluoratome ausgetauscht werden. Die Oberflächenenergien werden typisch zwischen 10mJ/m2 und 80mJ/m2 eingestellt, bevorzugt zwischen 15mJ/m2 und 70mJ/m2.
Es ist nun möglich, durch Mischung von zwei unterschiedlichen Zusammensetzungen mit unterschiedlichem Fluorgehalt eine gewünschte Oberflächenenergie einzustellen. Alternativ zu einer Beschichtungszusammensetzung kann, obwohl diese bevorzugt ist, auch ein entsprechender Überzug vorgesehen werden, der die gewünschten Oberflächeneigenschaften mitbringt. Ein sol- eher Überzug kann bei geringer Dehnbarkeit aufgeblasen werden und auf die Walze aufgezogen werden. In diesen Überzug können Teilchen eingebaut werden, die die Verschleißfestigkeit und Abriebsfestigkeit erhöhen.
Schutz wird im übrigen auch beansprucht für eine Beschichtungszusammensetzung auf der Basis von Polykondensaten von einer oder mehreren hydrolisierbaren Verbindungen mindestens eines Elements M aus den Hauptgruppen III bis V und den Nebengruppen II bis IV des Periodensystems, wobei zumindest ein Teil dieser Verbindungen neben den hydrolisierbaren Gruppen A auch nichthydrolisierbare kohlenstoffhaltige Gruppen B aufweist und das Gesamt-Molverhältnis von Gruppen A zu Gruppen B in den Zugrundeliegenden monomeren Ausgangsverbindungen 10:1 bis 1:2 beträgt, wobei bei einem vorgegebenen Anteil der Zu- sammensetzung Gruppen B Gruppen B sind, die durchschnittlich 5 bis 30 Fluoratome aufweisen, die an ein oder mehrere ali- phatische Kohlenstoffatome gebunden sind, die durch mindestens zwei Atome von M getrennt sind, und wobei weiter bei einem zweiten Anteil der Zusammensetzung die Gruppen B solche Gruppen BΛΛ sind, die so gewählt sind, daß sich für diesen eine höhere Oberflächenenergie ergibt, die über 25 mJ/m2 , insbesondere über 60 ιtιJ/m2 beträgt. Der untere Wert von 25 mJ/in2 unterscheidet sich vergleichsweise wenig von dem der hoch fluorierten Zusammensetzungsanteile, was eine feine Einstellung erlaubt, während der zweite höhere Wert ein breiteres Spektrum an Einstellmöglichkeiten schafft. Insbesondere kann die Oberflächenenergie des zweiten Anteils auch noch hö- her liegen, wie z.B. bei 70 oder 80 mJ/ 2. Es sei erwähnt, daß bei der Wahl des zweiten Zusammensetzungsanteils vor allem und primär von Bedeutung ist, daß einerseits die erforderliche hohe Oberflächenenergie gegeben ist und sich andererseits in der Mischung mit dem perfluorierten ersten Anteil noch eine hinreichende beständige und damit insbesondere gut auf einem Substrat vernetzende Zusammensetzung ergibt. Weiter wird die Verwendung solchen Zusammensetzungen zur Beschichtung von Teilen einer Druckmaschine beansprucht.
Es sei erwähnt, daß in die Beschichtung -insbesondere durch hochfrequente Wirbelströme erwärmbare- Teilchen eingebracht werden können, vorzugsweise Nanoteilchen, die in der Beschichtung verbleiben. Wenn die Teilchen durch hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder erwärmt werden, erwärmt sich die gesamte Schicht mit. So kann eine Aushärtung der Zusammensetzung erreicht werden, ohne die gesamte Walze aufwärmen zu müssen. Alternativ kann die Beschichtung auch mit einem hinreichend leistungsfähigen und für die Erzielung hinreichend hoher Temperaturen ausgelegten Heißluftgebläse und/oder einer Infrarotlichtquelle erwärmt werden.
Die Oberflächenenergien durch Beschichtung und/oder Überzug können z.B. für den Farbbehälter, die Schläuche usw. erfind- dungsgemäß eingestellt werden, bevorzugt ist aber, wenn ins- besondere die Rasterwalzen, usw. eine Oberfläche mit eingestellter Oberflächenenergie aufweisen. Dabei ist folgendes zu beachten: wichtig ist nicht, daß die Gesamtrasterwalze zwingend vollständig beschichtet ist. Vielmehr wird es als aus- reichend erachtet, wenn die „Näpfchen" beschichtet sind. Dies liegt daran, daß die zwischen den Näpfchen verlaufenden Stege ohnehin durch den ständigen Kontakt mit darüber bewegter, ab- rasiver Farbe und dem gegen die Rasterwalze gepressten Mate- rial von Farbresten freigeschmirgelt wird.
Es ist im übrigen besonders bevorzugt, wenn die Walzen keine glatten Oberflächen besitzen, sondern aufgerauht sind, sei es durch Verchromen mit einer Hartverchromung, durch Sand- oder anderes Strahlen.
Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, insbesondere poröse Rasterwalzen und dergleichen erst zu versiegeln und danach die Oberflächenenergie einzustellen. Dazu kann die Versiege- lung vorgenommen werden mit einer Lösung, die kein Fluorsilan enthält, was den Vorteil hat, dass die lokale Micellenbildung in den Poren sicher vermieden wird und die Versiegelung verbessert wird. Statt dessen können erfindungsgemäß Nanoteil- chen und aktive Bindephasen enthalten sein.
Als Versiegelungslösung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen eine Lösung, die folgende Komponenten enthält: Kieselsol, Kieselsäureesther, welche anhydrolysiert oder teilhydroly- siert sind und/oder kondensiert sind und/oder organisch modi- fizierte Kieselsäureesther, wobei die organische Modifikation durch Gruppen bewirkt wird, die eine Ankopplung des Monomers ermöglichen, welches später aufgebracht wird, um die Oberflächeneigenschaften zu erzielen. Das Anhydrolysieren, Kondensieren usw. der Kieselsäureverbindung hat zur Folge, dass er- stens die Poren besser verschlossen werden können und zweitens eine chemisch stabile Verbindung zur Untergrund, beispielsweise Chromdioxid, wie es auf verchromten Oberflächen von Druckmaschinen zu finden ist, erhalten werden kann. Als Nanoteilchen, die in der Versiegelungslösung gleichfalls enthalten sein können, können Yttriumsalze oder Nanoteilchen ITO, ATO, FTO oder Metallteilchen in Nanogröße eingesetzt werden. Durch diese können antistatischen Eigenschaften vermittelt werden. Daneben sind auch andere Nanoteilchen ein- setzbar. Der Grund für die Verwendung von Nanoteilchen ist, das die Bulkkomponente beim Trocknen schrumpft, was nach Eindringen in die auszufüllenden Poren neuerlich Risse zur Folge hätte. Die Nanoteilchen verhindern die Rissbildung bei
Schrumpfen der Versiegelungslösung, dienen also als Füllmaterial. Dazu ist bevorzugt, wenn sie Durchmesser von z.B. 1/10 der typisch aufzufüllenden Poren haben, so dass sie gut in diese eindringen können.
Es ist auch möglich, Monomere, insbesondere fluorierte Mono- ere nicht auf eine zugrunde liegende Versiegelung aufzutragen, sondern direkt auf in der Druckmaschine vorhandene Gegenstände, insbesondere Walzen, Rasterwalzen etc. Dabei ist dies auch möglich, wenn die Walzen Metalloberflächen aufweisen. Ursächlich dafür, dass dies möglich ist, ist die Tatsache, dass Metalloberflächen, soweit es sich nicht um Edelmetalle handelt, regelmässig oberflächlich oxidiert sind, d.h. Oxide/Hydroxide u.dgl. aufweisen. Bei kinetischer Aktivierung (Erwärmung) der aufzutragenden Substanz und/oder der zu beschichtenden Oberfläche steht dann genügend Energie zur Verfügung, um eine Kondensation zu bewirken. Bei der Kondensation bilden sich einerseits Bindungen zwischen der Metalloberfläche und dem Monomer aus und andererseits unter den konden- sierenden Monomermolekülen, so daß es zu einer zumindest partiellen Vernetzung auf der Oberfläche kommt, was die Beständigkeit der sich bildenden Beschichtung aus dem durch das Monomer erzeugten Schicht erhöht. Bevorzugt ist dabei, daß die " f. - .
Oberfläche zuvor gesäubert wird, insbesondere fettfrei ist, was mit herkömmlichen, fettlösenden Lösungsmitteln und/oder Verfahren erreicht werden kann.
Das Monomer kann aktiviert oder nicht aktiviert verwendet werden. Die Aktivierung erfolgt durch Einbau/Umbau reaktiver Gruppen, was beispielseise durch Zugabe von Wasser oder dergleichen zum Monomer erfolgen kann. Als Monomer sind hier denkbar Fluorverbindungen, und zwar insbesondere mit folgen- den Eigenschaften: An Silicium gebundene perfluorierte Gruppen mit 2C-Atomen Spacer-Abstand, wobei die Verwendung von fluorierten Si-Verbindungen den Vorteil hat, dass sich besonders haltbare Beschichtungen ergeben, und zwar aufgrund des Umstandes, dass sich zwischen Si und dem oberflächlich vor- handenen Metallhydroxid Bindungen ausbilden und über dies eine sehr gute dreidimensionale Vernetzung der Monomere erfolgt. Es ist auch möglich, fluorierte organische Verbindungen zu verwenden, wobei sich allerdings weniger haltbare Verbindungen ergeben, so dass eine häufigere Beschichtung und Erneuerung der Beschichtung erforderlich ist; der Vorteil ist dabei, dass sich die organisch fluorierten Verbindungen ggf. preiswerter herstellen lassen und damit die einzelne Beschichtung kostengünstiger durchzuführen ist, was insgesamt zu einem Kostenvorteil führen kann.
Bei den fluorierten Verbindungen ist es bevorzugt, aliphati- sche, langkettige, resp. zyklischer aliphatische oder aromatische Verbindungen zu verwenden. Es ist bevorzugt, CF2-
Gruppen in den Verbindungen zu verwenden, da CFH-Gruppen und dergleichen hoch toxisch sind. Die Erfindung ist auch beim Felxodruck zur Druckqualitätsverbesserung hilfreich: Beim Flexodruck wird eine Gummimatte verwendet, in der die farbübertragenden Bereiche durch erhabene Gummi-Stäbchen gebildet sind. Die Farbe soll auf den Stäbchenoberflächen sitzen. In der Praxis kommt es nun dazu, daß die Farbe zwischen zwei oder mehr benachbarte Stäbchen eindringt und diese miteinander verklebt. Dies hat eine Verschlechterung der Druckauflösung zur Folge, die auch sichtbar ist. Dieses Zusammenkleben der Stäbchen kann aber bevorzugt verhindert werden, indem eine Fluorverbindung verwendet wird, die sich auf die Oberflächen setzt und wobei die aktiven Fluorgruppen außen sitzen. Dies ist prinzipiell bei jeder Fluorverbindung der hier zu diskutierenden Art der Fall. Wird ein beliebiges Monomer oder Fluor-Polymer verwendet, kann es je- doch dazu kommen, dass sich eine Vernetzung des Monomers oder Polymers zwischen den Stäbchen ergibt. Mit anderen Worten werden diese unter Umständen nicht getrennt voneinander gehalten, sondern nachgerade zusammen „geleimt", was unerwünscht ist. Die Reaktion des Monomers oder Oligomers unter- einander wird aber in einer bevorzugten Variante im Vergleich zur Reaktion mit dem Gummi (Kautschuk) auf ein praktisch unbedeutendes Maß reduziert, indem Monomere mit Thyol-Gruppen verwendet werden. Diese bilden bevorzugt Verbindungen zu dem Kautschuk aus, so dass die Beschichtung primär und dominie- rend auf den Gummistäbchen sitzt. Es kommt damit nicht zu einem Verkleben der Stäbchen.
Es ist besonders bevorzugt, die Druckqualität zu verbessern, indem bei den Näpfchen einer Rasterwalze die Napfoberfläche auch innen beschichtet wird, was mit der Erfindung unter Verwendung hinreichend dünnflüssiger Lösungen oder Ausgangssubstanzen für die Beschichtung möglich ist. Die Innenbeschich- tung verbessert das Druckbild wesentlich, weil ein Ansammeln vpn Farbresten im Einzelnapf unterbunden und/oder verringert wird und so die übertragbare Farbmenge größer bleibt.
Weiter ist es möglich, eine antistatische Beschichtung zu er- zielen, was insbesondere von Bedeutung ist, wenn Gummiwalzen beschichtet werden, die besonders empfindlich für Papierstaub sind und bei Vorhandensein desselben ein schlechteres Druckbild geben. Die Verwendung einer Beschichtung mit antistatischen Eigenschaften hat jedoch auch positive Effekte an ande- ren Teilen einer Druckmaschine. Dies gilt in gleichem Maße insbesondere auch für Walzen aus oder mit Keramikmaterial.
Die antistatischen Eigenschaften können unter anderem durch Beimischung eines Yttriumsalzes oder den Nanoteilchen ITO, ATO, FTO oder Metallteilchen in Nanogröße erreicht werden.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Rasterwalzennäpfchen mit einer eng an der Wand verlaufenden Beschichtung beschichtet werden. Dies sorgt dafür, dass das Schöpf olumen nicht sehr stark reduziert wird. Die insbesondere in einer Grundierlösung bei Aufbau eines Mehrschichtsystems bevorzugt vorzusehenden Nanoteilchen dringen überdies in kapillare Risse der Walzenkeramik ein und versiegeln diese so.
Es wird weiter vorgeschlagen, eine elektrostatische Beschichtung insbesondere einer primären Versiegelungsschicht vorzunehmen, d.h. die Beschichtung elektrostatisch aufzusprühen, damit ein besonders gutes Eindringen erfolgt. Dabei ist der Walzenaufbau, wie er typisch verwendet wird, zu beachten, mit einer Hohlwalze, auf der im Schichtaufbau außen die Keramikschicht liegt. Der innere Teil der Hohlwalze kann dann den Gegenpol darstellen. Die erforderlichen elektrostatischen Eigenschaften der Beschichtung können durch Nanoteilchen /-Strukturen mit dissoziationsfähigen Gruppen, insbesondere OH-Gruppen, geprägt und erreicht werden, wobei durch die Dissoziierung eine La- dungstrennung und Aufladbarkeit resultiert.
Eine poröse Walze kann bevorzugt in angefeuchtetem Zustand beschichtet werden. Die Anfeuchtung kann dabei insbesondere mit demselben Lösungsmittel erfolgen, wie es für die Be- Schichtungszusammensetzung verwendet wird. Die Folge der Anfeuchtung ist dann, dass Lösungsmittel in die Kapillaren der porösen Keramik eindringt. Wenn nun die Beschichtung austrocknet, wird Lösungsmittel von der Beschichtungsoberflache weg abdampfen. Es läßt sich nicht vermeiden, dass in den Ka- pillaren der Rasterwalze Lösungsmittel verbleibt, da die Kapillarkräfte größer als der Dampfdruck des Lösemittels ist. Wenn die Beschichtung dann zu Zwecken der Aushärtung oder dergleichen erwärmt wird, steigt der Dampfdruck des in den Kapillaren verbliebenen Lösungsmittels so stark an, dass sich Dampf bildet. Bei herkömmlichen Beschichtungen kann dieser eventuell nicht entweichen, da die oberflächliche Antrocknung dampfdicht ist. Im Gegensatz hierzu ist bei den verwendeten Beschichtungen mit Nanostrukturen und/oder -teilchen eine jedenfalls ausreichende Porosität gegeben, um Abdampfen der Lö- sungsmittelrückstände aus den Kapillaren zu ermöglichen, ohne dass die Oberfläche des bereits ausgehärteten oder zumindest angehärteten Beschichtungsmaterials aufplatzt.
Die Erfindung wird nur beispielsweise beschrieben:
Eine mit warziger Chromstruktur versehene Walze einer Druckmaschine wird mit einer Beschichtung gemäß EP 0587 667 Bl beschichtet. Es ergibt sich eine Drcuk-Walze, die die ersten 14 Betreibstage gar nichtgereingit werden muß und anschließend etwa ein halbes Jahr mit einem Öllappen leicht zu säubern ist. Dies wird auf die gute Übertragbarkeit der Farbe aufgrund der veränderten Oberflächenenergie zurückgeführt.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei glatten Walzen, also nicht warzig beschichteten Walzen, der Effekt vergleichsweise schnell verschwindet. So war nach 1700 Druckexemplaren kein Effekt mehr zu bemerken. Bei einer sand- bzw. Kugelgestrahl- ten, aber ansonsten glattten Walze war es möglich, bis zu 11.000 Exemplare bis zum Verschwinden des Effektes zu druk- ken. Beides ist im Vergleich zu der Chrom-Warzen-Struktur womöglich auf die sehr hohe Abrasion der Beschichtung bei einer glatten oder nahezu glatten Walze zurückzuführen, ist aber noch nicht vollständig verstanden.
Werden keine noch unbenutzten Walzen beschichtet, sondern bereits betriebene, z.B. lange nach einer vorhergehenden Beschichtung, müssen diese gereinigt werden. Diese Reinigung ist per se im Stand der Technik bekannt. Es ist möglich, durch Abstrahlen mit Sand, Backpulver, Kugelstrahlen, Cryostrahlen, Coronastrahlen, Ultraschall usw. Weiter können die aus dem Flugzeugentlacken bekannten Laserscanner verwendet werden. Für Rasterwalzen ist aufgrund der feinen Näpf- chen-Strukturen auch die Reinigung durch Abstrahlen mit insbesondere in einem zumindest quasigeschlossenen Kreislauf zu führenden Nanopulver möglich. Die gereinigten Walzen können dann beschichtet werden.
Es sei erwähnt, daß während vorliegend die Erfindung anhand von Druckmaschinen und zu Übertragender Farbe beschrieben wurde, sich entsprechende Vorteile seltener erforderlich werdender Reinigung auch bei anderen kontinuierlich und/oder zyklisch arbeitenden Maschinen ergeben, bei welchen gut haftende, schwer entfernbare Materialien übertragen oder übergeben werden sollen. Ein Beipiel hierfür sind PVC-Folien erzeugende Maschinen, bei denen derzeit auf den durch das Aus- gangsfluid geführten Heizwalzen in großem Maße Silikonöle aufgebracht werden müssen, um den Transfer des PVC-Materials zu gewährleisten. Auch hier ist eine erfindungsgemäße Beschichtung vorteilhaft, weiter ist eine erfindugsgemäße Beschichtung vorteilhaft bei den dort verwendeten Bandsieben usw.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität und/oder Standzeiterhöhung von Druckmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenenergien der mit der Farbe auf dem Weg vom Druckbehälter zum zu bedruckenden Material in Berührung kommenden Oberflächen zumindest an einigen Übergangsstellen so eingestellt sind, daß der Übertritt der Farbe von einer Oberfläche zur nächsten längs des Farbtransportweges gefördert wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenenergien durch Be- schichten eingestellt werden.
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenenergien durch Auftragen von fluorierten Substanzen eingestellt werden.
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen mehrfach fluorierter Substanzen aufgetragen werden.
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Lösungen mehrfach fluorierter Substanzen auf unterschiedliche, im Farbweg aufeinander folgende Oberflächen aufgetragen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenenergien der auf dem Weg vom Druckbehälter zum zu bedruckenden Material mit Farbe in Berührung kommenden Oberflächen einge- stellt werden, indem Substanzen aufgetragen werden, deren Fluorierungsgrad unterschiedlich gewählt ist und/oder oder die Stoffe enthalten, deren Fluorierungsgrad unterschiedlich gewählt und/oder deren Gehalt an fluorierten Stoffen unterschiedlich gewählt ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche vor dem Auftragen der Substanz gereinigt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Grundreinigung vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigung, insbesondere bei Leitspindeln im Rollenoffsetdruck, mit Ultraschall erfolgt .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallfrequenz an das Material und/oder die Oberflächenstruktur angepaßt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß eine Reinigung vorgenommen wird, indem vorhandene Oberflächenschichten und/oder Verunreinigungen mittels Strahlung entfernt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß zur Reinigung mittels Strahlung Laserablation verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung Vereisen insbesondere mit Trockeneis und Abtragen und/oder Entfernen der abgekühlten Verunreinigungen erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zunächst eine Primärbehandlung mit einer Beschichtungs- lösung und/oder Beschichtunglösungen höherer Konzentration an fluorierten Substanzen, insbesondere mehrfach fluorierten Substanzen vorgenommen wird und nachfolgend Auffrischungsbeschichtungen mit abweichenden, insbesondere geringeren Konzentrationen erfolgen.
15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, daß vor und/oder bei der Auffrisc ungsbe- schichtung eine Reinigung erfolgt.
16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reinigungs-Lösemittel aufgetragen wird, das fluorierte Substanzen, insbesondere mehrfach fluorierte Substanzen enthält.
17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffrischungsreinigung durch Ab- reiben und/oder Aufbringen mit einer die fluorierten Substanzen enthaltenden Lösung erfolgt.
18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auffrischen eine wasserbasierte Lösung verwendet wird.
19. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Primärbehandlung mit einer Be- schichtungslösung eine Primärreinigung insbesondere mit Ultraschall, durch Laserablation, Abstrahlen und/oder Vereisen erfolgt.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zumindest eines der Elemente Farbwanne, Rakel, Abdeckblech und/oder, im Rollenoffsetdruck, Dünnblech für den Gegendruckzylinder behandelt wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Teile zumindest für die Auffrischungsbehandlung im eingebauten Zustand behandelt werden.
22. Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität und/oder zum Korrosionsschutz von Druckmaschinenelementen, in welchem ein farbberührendes und/oder farbführendes, insbesondere farbübertragendes Element, insbesondere eine Druckwalze versiegelt wird, insbesondere indem fluorier- te Substanzen, insbesondere mehrfach fluorierte Substanzen aufgetragen werden.
23. Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein polymerhaltiges und/oder aus Polymeren bestehendes, farbübertragendes Druckelement mit einer quellverhindernden Oberflächenschicht versehen wird.
24. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die quellverhindernden Oberflächenschicht durch Auftragen von fluorierten Substanzen auf die Oberfläche erzeugt wird.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin auf ein Elastomerklischee fluorierte Substanzen aufgetragen werden.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine nichtglatte Oberfläche vorgesehen wird, insbesondere mit einer Grundstruktur höherer Amplitude und geringeren räumlichen Frequenz, auf welcher eine Feinstruktur mit gerin- gerer Amplitude und höherer räumlicher Frequenz aufgebaut ist und/oder wird.
27. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtglatte Oberfläche zumindest quasistochastisch strukturiert, d.h. nicht strengperiodisch strukturiert ist und/oder wird.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragenen Substanzen antistatische Eigenschaften vermitteln.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Substanzen aufgetragen werden, die die Kratzfestigkeit erhöhen.
30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mehrschichtensystem auf der Oberfläche aufgebaut wird.
31. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisbeschichtung zur Haftvermittlung und/oder Versiegelung aufgebaut wird.
32. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberflächenrauhigkeitsegalisie- rungsschicht aufgebaut wird.
33. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß eine und/oder Oberflächenrauhigkeit- segalisierungsschicht aufgebaut wird.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin über einer unteren Beschichtung zur Haftvermittlung und/oder Versiegelung und/oder Oberflächenrauhigkeit- segalisierung eine funktionalisierende, insbesondere Oberflächenenergie einstellende und/oder Kratzfestigkeit und/oder antistatische Eigenschaften vermittelnde, dar- über liegende Beschichtung aufgetragen wird.
35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtung erzeugt wird, die hochtemperaturbeständig ist, insbesondere bei über 60 °C, bevorzugt über 80 °C beständig ist.
36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine aufgetragene Beschichtung, insbesondere eine Primär- bzw. Initialbeschichtung durch Erwärmen ausgehärtet wird.
37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung durch IR-, NIR-, UV- und/oder Mikrowellen- und/oder Elektronenbestrahlung erfolgt und/oder mit Heißluft, insbesondere einem Heiß- luftstrom von über 200 °C heißer Luft.
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