WO2009080003A1 - Reiber- oder übertragungswalze - Google Patents

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WO2009080003A1
WO2009080003A1 PCT/DE2008/002112 DE2008002112W WO2009080003A1 WO 2009080003 A1 WO2009080003 A1 WO 2009080003A1 DE 2008002112 W DE2008002112 W DE 2008002112W WO 2009080003 A1 WO2009080003 A1 WO 2009080003A1
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cover
hardness
elastic
polymer
roller
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English (en)
French (fr)
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Technology Gmbh Weros
Thomas Rosemann
Achim Siebert
Jörg Tellenbröker
Andreas Haakmann
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Technology Gmbh Weros
Thomas Rosemann
Achim Siebert
Tellenbroeker Joerg
Andreas Haakmann
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Definitions

  • the invention relates to a friction or transfer roller for a printing press, in particular offset printing machine, wherein the roller has an at least substantially rigid core and applied to the core, permanently attached cover made of a polymeric material, wherein the cover, optionally by means of a primer layer, directly on the core or on a hard elastic intermediate layer with a hardness of> ⁇ 10 Shore D is applied. Furthermore, the invention relates to a printing press with a friction or transfer roller according to the invention.
  • Inking units of printing presses serve to transfer the printing means or the ink to be printed from a reservoir to a printing form, from which the image to be produced is usually transferred to a blanket cylinder and from there to the material to be printed, such as a paper layer.
  • the inking system consists of a variety of different rollers, which work in pairs against each other to form a nip.
  • a first type of rolls are transfer rolls with an elastomeric coating applied to the roll core.
  • a second type of rolls are friction or hard transfer rolls in which the polymeric material cover is applied directly to the roll core, which is usually made of a metallic material, or to a hard elastic intermediate layer having a hardness of greater than 10 Shore D is applied.
  • the distributor rollers carry out a traversing movement in the roll longitudinal direction in order to homogenize the ink film in the nip through them in cooperation with a soft-elastic transfer roller.
  • Transfer rollers of the above-mentioned second type do not exert such a traversing movement.
  • Transfer rollers of the first type in this case operate in the inking unit mostly against one or more of the friction or hard transfer rollers of the second type.
  • Rolls of the first type have already been widely optimized with respect to their surface properties, in particular also with regard to the optimization of the printed image, the optimization of the colorant transport in the inking unit, etc.
  • Various proposals have been made to include elastomeric materials. tend to use fluorinated polyolefins.
  • a roller for color processing with a coating of a polymeric material or reactive resin which has a layer thickness which is substantially less than 500 ⁇ m.
  • the coating can consist of a thermosetting phenolic resin or polyurethane resin. This allows a good heat transfer from the Vertikstoff done to the roll core. Although the roll surface has some oleophilicity, however, the above problems using such rolls can not be solved.
  • the invention has the object of providing an inking unit or to be used in this rollers, which solve the above problems.
  • This object is achieved by a roller according to claim 1 and an at least one such roller containing inking or printing unit, wherein the roller is designed as a distributor roller or hard transfer roller.
  • the hardness of the near-surface fluoropolymer reference may be ⁇ 20-25 Shore D or ⁇ 30-35 Shore D.
  • the hardness of the cover is in the range of 25-90 Shore D, e.g. in the range of 30-80 Shore D, more preferably in the range of 30 or 40 to 60 or 70 Shore D.
  • the object is achieved by a roller according to claim 1, in which the near-surface fluoropolymer cover has a scratch hardness according to ISO 15184: 1998 (E) of 6B or harder, preferably a scratch hardness of 5B to 4B or harder, for example one Scratch hardness from 2B to B or harder.
  • the scratch hardness can also be F to H or harder, for example ⁇ 2H or ⁇ 3H or ⁇ 4H.
  • the scratch hardness is determined by a hardness test according to Wolff-Willborn. At the hardness specified in each case there is thus a roll cover which, in a scratch test with a defined pencil in accordance with ISO 154184, does not yet reveal any scratch marks.
  • the specified pencil hardness thus corresponds to the hardest pencil, in which a corresponding scratch brand just barely recognizable.
  • the scratch mark can be visible or palpable.
  • the scribe produced in each case can consist in a plastic deformation of the roll cover (with even more scribing, the scribe can destroy material and be generated with the formation of a destruction of the cohesive material (cohesive fracture)), ie with tearing of the material Cracking may possibly occur down to the substrate.
  • the Shore hardness also depends on the cohesive forces of the material, but both physical quantities are not directly correlated.
  • the scratch hardness of the cover thus determines the near-surface cohesive forces of the cover. It has been found that to solve the problem, friction or transfer rollers are particularly advantageous, which thus have a reference top with defined cohesive forces, the cohesive forces corresponding to a scratch hardness of 6B or higher, to surprisingly improve the homogenization according to the invention and also to achieve the Vertigstofftransportes in the inking unit.
  • the fluorinated polymer is a thermoset or energy elastic material.
  • the fluoropolymeric cover of the roll according to the invention can thus be “non-elastic” or “practically non-elastic” and therefore fundamentally different from conventional elastomeric coverings.
  • the term “non-elastic” can here be understood in the sense of “non-entropy-elastic” or “non-elastic or soft-elastic", the reference can thus optionally have a "energy elasticity”.
  • T temperature
  • logE elastic modulus
  • transition temperatures can be understood as meaning, where appropriate, the glass transition nearest the room temperature, in particular the glass transition next to the room temperature with a higher transition temperature than the room temperature.
  • the cover material may be selected such that the glass transition temperature is above room temperature and / or above the operating temperature of the roll cover.
  • the glass transition temperature (optionally by the inflection point defined) can> 20-30 0 C,> 0 40-50 C or 60-70 ° C ⁇ or possibly also be> 80-90 ° C, at the temperatures of 20-30 ° C, 40- 50 0 C, 60-70 ° C and / or optionally also 80-90 ° C, the fluoropolyme- re cover thus be energy elastic.
  • the glass transition temperature may be less than ⁇ 250-300 0 C or ⁇ 175-200 0 C, it may also be ⁇ 125-150 0 C or ⁇ 250-300 0 C, it may be generally below or above the decomposition temperature of the polymeric coating material , In particular, the upper limit of the glass transition temperature can also be ⁇ 30-50 0 C or about room temperature (22 0 C).
  • an interlayer of a polymeric material is provided between the fluoropolymeric lining and the roll core (thus being different from the tie layer), it may also be at operating conditions of the roll or at room temperature or at temperatures of 20-30 ° C, 40-50 be "hard-elastic” or “energy-elastic” 0 C, 60-70 ° C or possibly also 80- 9O 0 C, and thus from conventional soft-elastic ( "entropy”) are different between layers.
  • the elastic modulus of the polymer (hard-elastic) intermediate layer at room temperature be greater at 30 ° C, at 5O 0 C, at 70 ° C and / or the operating temperature of the roller than that of the fluoropolymer, near-surface cover.
  • the cover can preferably be applied directly on the hard elastic intermediate layer, preferably using a primer layer.
  • the roll may have a surface roughness (ie, averaged Roughness Rz determined according to DIN EN ISO 4287) of ⁇ 17-20 ⁇ m Rz, preferably ⁇ 12-15 ⁇ m or ⁇ 7-10 ⁇ m, particularly preferably ⁇ 4-5 ⁇ m or ⁇ 2-3 ⁇ m or ⁇ 1 ⁇ m.
  • a surface roughness ie, averaged Roughness Rz determined according to DIN EN ISO 4287
  • the surface energy of the roll according to the invention or that of the roll cover which can provide the roll surface is thus preferably ⁇ 25 mN / m, particularly preferably ⁇ 22-23 mN / m or ⁇ 20-21 mN / m, so that directly from the roll surface no water is adapted.
  • the emulsion as a whole is water-poorer. This is a significant advantage over the materials previously used in such rolls with thin coating.
  • the coatings were used to hydrophobize the roll surface so that they do not absorb more water but paint, they apparently still adapted water to a relevant extent, as did Rilsan coated rolls. As has been shown within the scope of the invention, this is probably the cause of process instabilities that can be eliminated by the non-water adaptive rolls of this invention.
  • the low surface tension inking rollers of the present invention thus retain no salt (such as calcium and / or silicon complexes) on the surface, can not be hydrophilized, and provide a permanently dry "dry" stable emulsion
  • the inking unit where it is in principle undesirable and can lead to erroneous emulsions (paint or oil in water emulsion) is thus prevented.
  • conventional rollers lead water and salts in the inking, the salts (eg calcium complexes) settle after evaporation of water on rollers with relatively high surface tension and increase the surface Tension of the wetted rollers, hydrophilizes the surfaces and thus increase the water balance and demand of the inking unit, which can ultimately lead to a faulty emulsion and a collapse of the color transport.
  • the emulsifying behavior of the printing medium in connection with a dampening agent unit used is further optimized by the rollers according to the invention and the water consumption in the color unit is further minimized.
  • the cleanability of the pressure chair or inking unit as a whole is surprisingly considerably simplified overall by the rubbing or transfer roller according to the invention, even if already soft-elastic transfer rollers having strongly hydrophobic coatings with e.g. high fluorine content can be used in the inking unit.
  • This is attributed to the fact that compared to conventional distributor rollers the Vertikstoff or contaminated with this washing medium in the cleaning no longer remains on the distributor roller or even enriches on this, but that due to the very low surface energy, the printing medium very quickly from the hard Reiber - Or transfer roller removed and thus can be completely removed from the printing unit.
  • the cover preferably provides the roll surface or is optionally provided with a thin surface coating, which preferably has no significant influence on the surface hardness of the cover and a layer thickness of ⁇ 7-10 microns, ⁇ 3-5 microns or _ ⁇ 1-2 microns can.
  • the hardness of>; 15 Shore D having reference can thus also consist of a different material than the intended provided elastic (hard-elastic or energy-elastic) intermediate layer, in particular of a different base material or different polymers of the base material.
  • the next closest to the roll surface cover may generally have a greater hardness than the elastic intermediate Layer.
  • the elastic intermediate layer may in this case for example consist of a hard rubber whose fluorine content is substantially lower than that of the cover, preferably ⁇ 50%, ⁇ 25% or ⁇ 5-10% of that of the cover.
  • the intermediate layer is fluorine-free or halogen-free.
  • the intermediate layer may have a lower hardness than said reference, but optionally also an approximately equal or greater hardness.
  • the reference used in each case is homogeneous over its layer thickness and / or axial extension, in particular with regard to its composition and / or its physical properties, for example the hardness and / or the fluorine content.
  • cover can be connected to the elastic intermediate layer or the core in each case by means of a bonding agent layer.
  • the reference predominantly or at least substantially consists of a fluorinated polymeric material, which in each case based on the polymeric constituents or on the total weight of the cover in a proportion of ⁇ 50, ⁇ 75-80, ⁇ 90,> 95 or> 98 Gew. -% or at least about 100 wt .-% may be present.
  • Other polymeric moieties may be e.g. non-elastic components with possibly different hardness or other properties.
  • the fluorinated polymer of the cover is a thermosetting material, ie the polymer is present as a thermally irreversible or covalently crosslinked macromolecule with amorphous structure and high crosslinking density.
  • the polymer content with thermoelastic properties at room temperature and / or the range or polymer content with thermoelastic softening in conventional or still possible operating conditions of the roller is preferably practically negligible or not present.
  • the thermosetting polymer has a high degree of crosslinking, for example based on a decomposition of the polymer backbone into monomer units, e.g. in units of monomers having a C atom number of ⁇ C4-C6 or ⁇ C7 or ⁇ C8 monomer units,> 10-15 or> _ 20-25, preferably> 30-40, crosslinking sites per 100 monomers, wherein the crosslinking sites preferably thermally irreversible or covalent.
  • the monomer units may represent the monomers present in this case in a retrosynthetic manner, it being possible to prepare the thermosetting polymers as usual by polymerization of a large number of oligomers containing monomers.
  • thermosetting polymers have one or more polymers selected from the group of polyurethane resins, polyester resins, epoxy resins, polyether resins, polycarbonate resins or acrylate resins.
  • polyurethane resins polyester resins
  • epoxy resins polyether resins
  • polycarbonate resins or acrylate resins acrylate resins.
  • thermosets are highly hydrophobic due to a sufficiently high fluorine content and have a very low tendency to deposit silicon complexes and also a low tendency for the adhesion of the Vertigffens.
  • these materials may also have thermoplastic components.
  • the fluorinated polymer of the cover may be a non-elastic highly crosslinked polymer, for example a copolymer (including
  • VDF vinylidine fluoride
  • HFP hexafluoropropylene
  • TFE tetrafluoroethylene
  • perfluorovinyl ether perfluoromethyl vinyl ether.
  • the copolymers may each be block polymers, random polymers or graft polymers.
  • the polymer of the cover may contain or at least substantially consist of at least one or more copolymers, terpolymers and / or tetrapolymers or higher copolymers, wherein the various co-, ter- and tetrapolymers may also be present in combination.
  • Examples include one or more of the copolymers vinylidene fluoride (VDF) -hexafluoropropylene (HFP), VDF-chlorotrifluoroethylene, VDF-hydropentafluoropropylene, tetrafluoroethylene (TFE) propylene, TFE-VDF copolymers, TFE-VDF, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer ,
  • the polymer of the cover may contain or at least substantially consist of terpolymers of the type VDF-HFP-TFE, VDF-TFE-perfluorovinyl ether, PFE-perfluoromethylvinylether (PMVE) propylene, VDF-TFE-propylene, VDF-TFE-hydropentafluoropropylene, vinyl idefluoride tetrafluoroethylene-perfluromethyl vinyl ether copolymer.
  • the fluorinated polymer of the cover may further comprise or consist of tetrapolymers, such as. VDF-HFP-TFE-PMVE or VDF-HFP-TFE-ethylene.
  • the fluorinated polymers used in the cover may thus comprise non-perfluorinated monomer units, for example chlorotrifluoroethylene, hydropentafluoropropylene or ethylene.
  • the fluorinated polymeric monomer units may contain functional ether groups such as perfluorovinyl ether and / or perfluoromethyl vinyl ether.
  • the copolymers used can have a fluorine content of up to 65 to 65.5 wt .-% fluorine, for example, a fluorine content of up to 67 wt .-% (especially when using terpolymers) or of up to 67-69 wt .-% (especially when using tetrapolymers).
  • the data relate in each case to the corresponding polymer weight.
  • the proportion of the monomers, based on the total weight of the polymer may each be 5-90% by weight, e.g. ⁇ 75% by weight, ⁇ 50 or 30% by weight.
  • the content of vinyl fluoride and / or vinylidene fluoride in the fluoropolymer may be in the range of 5-40% by weight or 10-40% by weight or 10 to 30% by weight.
  • the unsaturated monomers may be one or more monomers selected from the group tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, trifluorochloroethylene, pentafluoropropylene, pentafluorochloropropylene, hexafluoropropylene.
  • one or more of the monomers may be selected from the group consisting of fluoropropyl vinyl ether, fluoroethyl vinyl ether or fluoromethyl vinyl ether, in particular in each case as perfluoro compound, it also being possible for one or more fluorine atoms to be replaced by another halogen, in particular chlorine.
  • One or more of the monomers mentioned above can each contain, individually or in total, in a proportion of 5 to 80% by weight, optionally ⁇ 75 or ⁇ 50 or ⁇ 30% by weight, based in each case on 100 parts by weight of polymer of the cover be, for example in a range of 5-20 wt .-% or 10-20 wt .-%.
  • One, two or three of the copolymers HFP-VDF, TFE-VDF and / or TFE-HFP-VDF can be included in the cover in a content of 10-100% by weight, for example 5-90% by weight, preferably ⁇ 80 or ⁇ 75 or ⁇ 50% by weight, based in each case on 100 parts by weight of fluoropolymer.
  • TFE-VDF, HFP-VDF and / or TFE-HFP-VDF may each be contained in a proportion of ⁇ 10% by weight or ⁇ 20 or ⁇ 30% by weight, based on the polymer of the cover.
  • the backbone of the preferably duromeric fluoropolymer and / or other polymeric constituents of the coating, preferably all of the polymers, may each be free of heteroatoms, in particular free of ether groups, free of 0, N and / or Si atoms.
  • the skeleton of the polymers can each be a virtually pure carbon skeleton.
  • the fluoropolymer and other polymeric components may be substantially or completely free of side groups containing 0, N and / or Si functional groups, such as ether groups, or free of heteroatoms except halogen. This refers in each case preferably to the uncrosslinked polymer without consideration of corresponding crosslinkers or other auxiliaries.
  • the fluoropolymer preferably contains halogenated, in particular perhalogenated, alkyl side groups, it being possible for each halogen to be fluorine, in particular -CF 3 and -C 2 F 5 groups.
  • the cover may also contain non-fluorinated polymers, for example in a proportion of ⁇ 20% by weight, preferably ⁇ 10% by weight, more preferably ⁇ 5% by weight, based in each case on 100 parts by weight of polymer.
  • the fluorinated polymer may be one or a combination of fluorosilicone resins.
  • the alkyl, aryl and / or chloroalkyl groups of these silicone resins are at least partially fluorinated, optionally perfluorinated with respect to some or all of the monomers used.
  • the crosslinking of these resins can take place via trifunctional organosilanes, eg organotrichlorosilanes, or silicon tetrachloride.
  • the siloxanes can be crosslinked by unsaturated organic groups, in particular unsaturated CC groups, such as vinyl groups, butadiene radicals or the like.
  • unsaturated CC groups such as vinyl groups, butadiene radicals or the like.
  • These silicone resins may include or consist of fluorinated polydiorganosiloxanes in which the organic groups may be partially fluorinated or perfluorinated.
  • the polymeric Fluorsi likonkomponenten polydiorganosiloxanes of the general formula X- O- (SiO x R 1 R 2 - (SiO) y R 3 R 4 -X have, where the radicals R 1 to R 4 fluorinated or perfluorinated alkyl, aryl or x alkenyl radicals and x is a suitable end group, in particular hydrogen, methylphenylvinylsilyl or silyl radicals having C-C unsaturated groups, where the polymers can be highly crosslinked via unsaturated C-C groups, correspondingly also other siloxane units -O- (SiO) 2 R 5 R 6 , etc.
  • the alkyl, aryl or unsaturated hydrocarbon groups can each have 1 to 20 carbon atoms, preferably ⁇ 2, or 4 C atoms, optionally also 2 to 10 or 4 to 6 C atoms corresponding fluorosilicone homopolymers may also each be vinyl-terminated or terminated by other unsaturated hydrocarbon groups through which the polymer strands are crosslinked
  • fluorinated silicone polymers may form interpenetrating networks, or functionalized polysiloxanes may be crosslinked with organic fluoropolymers, eg fluoropolymers.
  • the fluorinated polymers are one or more fluorothermoplastics, while for example, ECTFE (ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymers), ETFE (tetrafluoroethylene-ethylene copolymers), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers), PFA (tetrafluoroethylene-perfluorovinyl ether copolymers), PVDF (polyvinylidene fluoride), PVDF Copolymers (copolymers with hexafluoropropylene HFP or chlorotrifluoroethylene CTFE), PTFE (polytetrafluoroethylene) or THV (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-vinylidene fluoride polymers).
  • ECTFE ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymers
  • ETFE tetrafluoroethylene-ethylene copolymers
  • FEP tetrafluor
  • thermoplastics can thus generally comprise, as monomers, but are not limited to chlorotrifluoroethylene or other mixed haloalkane units, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluorovinyl ether, polyvinylidene fluoride. Also suitable as monomers are alkylene units, for example ethylene, propylene or butylene. The monomers can each be partially or perhalogenated or fluorinated. The abovementioned copolymers or terpolymers may each be random polymers, block polymers, graft polymers or the like.
  • the fluorinated polymers used may be fluoropolymer lacquers, which may each be water-based or solvent-based lacquers or powder lacquers.
  • the lacquers contain in each case at least one or more binders and usually also mostly suitable fillers and additives.
  • the binders which are each fluorinated or perfluorinated, may for example be selected from the group of acrylate resins, aldehyde resins, acyldharze, amido resins, amino-epoxy resins, amino resins, benzoguanamine resins, bituminous resins, cellulose resins, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, cellulose acetopropionate, cellulose nitrate, Diamine resins, epoxy acrylates, epoxy resins, epoxy resin esters, epoxy resin / tar combinations, epoxy methacrylates, acetate resins such as ethylene / vinyl acetate, fluoropolymer resins, formaldehyde resins, including modified resins, urea / formaldehyde resins, urea resins, hydroxyacrylates, indene resins, isocyanate resins, Ketone resins, rosin resins, colophony rosin esters, colophony resins, maleate
  • the proportion of binders in the paint is preferably ⁇ 25-30% by weight, 50 50-55% by weight, preferably 60 60-70% by weight, optionally 75 75-80 Wt .-% or> 90 wt .-%.
  • each one or more of the above-mentioned fluorinated polymers may be included in the reference.
  • the at least one of the fluorinated polymers described above forms a continuous matrix of the cover.
  • the cover can extend in each case in the circumferential direction and / or in the longitudinal direction of the roller over at least approximately the entire extent of the roller.
  • said fluorinated polymer forms the cover at least substantially or completely (based on the polymeric constituents), apart from conventional additives such as fillers, additives and / or colorants, etc.
  • the proportion of the polymeric constituents, in particular of the abovementioned fluorinated polymers can be ⁇ 50 to 60% by weight, ⁇ 70 to 75% by weight,> 80 to 90% by weight,> 95 to 98% by weight or approximately
  • the cover can contain other halogens, in particular chlorine, in addition to fluorine.
  • the fluorinated polymer of the cover may be perhalogenated or perfluorinated.
  • a significant hydrogen content e.g. as carbon-bonded hydrogen.
  • the fluorine content of the fluoropolymer or the total reference may be about 60% to about 74% by weight, preferably about 64% to about 72% by weight, e.g. about 66 to about 70 wt .-%, in particular about 68 wt .-% amount.
  • the respective fluorinated polymer of the cover or the cover as a whole may additionally contain fillers, additives and / or colorants and optionally further components.
  • one or more fillers may be provided from the group consisting of aluminum oxides and hydroxides, aluminum silicates, aluminum trihydrate, inorganic oxides, calcium carbonates (natural or precipitated), carbonates such as barium or calcium carbonate, Christobalites, dolomites, fibrous materials such as glass fibers, glass and mineral wool , Graphite, feldspars, fluoropolymer powders (eg PTFE and PFA powder), silicates, phyllosilicates such as mica, skeletal silicates (the silicates may each contain at least predominantly sodium, potassium, magnesium and / or calcium as a cation), hydrogels , Kaolin, carbon fibers, Silica, silica gels, chalk, silicic acid, corundum, magnesium hydroxides, hollow microspheres, quartz eg as quartz powder, carbon blacks, sand, silicas, silicate fillers, sulfates such as barium or calcium sulfate, superabsorbents, tal
  • the fillers may optionally be surface modified, e.g. be used in hydrophobicized, form.
  • the cover may be free of soot, silicates, sand and / or quartz.
  • the cover may be free from fibrous or fibrous components, hollow spheres and / or coarse-particulate fillers having a particle size of ⁇ 25 ⁇ m or ⁇ 10-20 ⁇ m.
  • the average or maximum particle size of the fillers is preferably ⁇ 5-7.5 ⁇ m, ⁇ 2-3 ⁇ m or particularly preferably ⁇ 1-1.5 ⁇ m or ⁇ 0.5-0.75 ⁇ m, if appropriate also ⁇ 0.3 ⁇ m ,
  • additives in each case one or more of the following group may be provided in the polymer or lacquer or in the covering: adsorbents, algicides, antioxidants, anti-sag agents, anti-settling agents, anti-swelling agents, anti-blocking agents, anti-thickening agents, antifouling agents, anti-graffiti additives, anti-stick agents , Anti-skinning additives, anticratering agents, brighteners (optical), bactericides, dispersing additives, emulsifying additives, degassing additives, deaerators, defoaming agents, flame retardants, fungicides, gelling agents, gloss improvers, slip additives, adhesion promoters, hydrophilicizing agents, water repellents, catalysts, preservative additives, corrosion inhibitors, conductivity additives, Light stabilizers, matting additives, wetting additives, open-time additives, photoinitiators, rheology additives, sandability improvers,
  • the filler content of the cover can be ⁇ 75 or ⁇ 45-50 wt .-%, preferably ⁇ 30-40 wt .-%, ⁇ 20-25 or ⁇ 19% by weight.
  • the filler content of the cover is particularly preferably ⁇ 7.5-10% by weight or ⁇ 4-5% by weight.
  • the filler content of the cover is particularly preferably ⁇ 1 to 2% by weight or the cover is essentially filler-free.
  • the weights are based on the total weight of the polymeric components of the cover or on the weight of the cover as a whole. The same can apply to the proportion of the further additives or colorants in the reference composition, wherein the sum of the contents of additives and colorants preferably makes up ⁇ 25% by weight of the reference.
  • the layer thickness of the cover of the fluorinated polymer can be ⁇ 200 ⁇ m, preferably ⁇ 90-100 ⁇ m, particularly preferably
  • the layer thickness of the cover can be ⁇
  • Layer thickness of the cover may be in particular in the range of 40-70 microns.
  • the cover may in this case be made homogeneous across its thickness, i. no gradient in terms of a
  • Layer thickness is preferably selected such that this allows the best possible heat dissipation from the roll surface to the roll core out.
  • the layer thickness of an intermediate layer between the fluoropolymeric cover and the roll core may be ⁇ 50-75 ⁇ m, preferably ⁇ 40-45 ⁇ m or ⁇ 30-35 ⁇ m, particularly preferably ⁇ 20-25 ⁇ m.
  • the layer thickness of the intermediate layer may be ⁇ 2-3 ⁇ m or ⁇ 5-7 ⁇ m, for example ⁇ 10 ⁇ m.
  • the layer thickness of the intermediate layer may be smaller than that of the fluoropolymeric cover.
  • the layer thickness of the total cover of fluoropolymeric cover and intermediate layer may be ⁇ 200 microns, preferably ⁇ 180-150 microns, more preferably ⁇ 120-100 microns or even smaller ⁇ 75-90 microns.
  • the fluoropolymeric cover is applied directly or, if appropriate, by means of an intermediate layer, in particular a primer layer whose thickness is preferably less than that of the cover, to the rigid, undeformable roll core.
  • the roll core may consist of a metal.
  • the intermediate layer preferably has no fiber constituents and / or fillers.
  • no further intermediate layer is provided between the fluoropolymeric cover and the roll core, apart from the adhesion promoter layer.
  • the layer thickness thereof is preferably equal to or greater than that of the cover with a hardness of ⁇ 15 Shore D, but may possibly be smaller.
  • the layer thickness of the intermediate layer may in this case be up to 100 ⁇ m or up to 200-300 ⁇ m or up to 500 ⁇ m, up to 1-2 mm or up to 5 mm or more.
  • the layer thickness of the intermediate layer may also be smaller than that of the cover.
  • Such an intermediate layer worsens the heat transfer from the roll surface to the roll core, which is usually undesirable, but may be provided if optimal heat transfer is not absolutely necessary and other properties of the roll cover as a whole are to be optimized.
  • the hard elastic intermediate layer may have a hardness in the Shore D range, for example ⁇ 10-15 Shore D or ⁇ 20 Shore D.
  • the hardness of the hard elastic intermediate layer can be ⁇ 10-15 Shore D, for example, also ⁇ 20-30 Shore D, preferably the hardness ⁇ 50-60 Shore D or ⁇ 70-80 Shore D.
  • the hardness of the hard elastic intermediate layer can be in the range of 30-40 Shore D.
  • the hardness of the hard-elastic The intermediate layer is preferably less than the hardness of the fluoropolymeric coating applied thereto, but may also be at least approximately the same, if appropriate, for example with a relative deviation of ⁇ 15-20% or ⁇ 5-10%.
  • the term "hard-elastic" can also be understood in the sense of "duromerelastically” or "energy-elastic", so that the intermediate layer is therefore "non-entropy-elastic”.
  • the fluoropolymeric cover provided near or on the roll surface preferably extends over at least approximately the entire width of the effective area used in the printing operation, which is e.g. is active during the rubbing process or serves as a pressure medium transfer surface.
  • the fluoropolymeric cover extends completely around the roller.
  • the invention relates to a printing press with at least one or more rollers according to the invention.
  • all of the distributor rollers and / or all transfer rollers with a cover having a hardness of ⁇ 15 Shore D are designed as rollers according to the invention.
  • the rolls according to the invention can also be provided in the cleaning device of the respective inking unit or the printing machine, but they are preferably arranged in the inking unit of the printing press.
  • the rollers according to the invention each work against at least one or more rollers with a cover of a polymeric material of lower hardness.
  • Each of these rollers may also be provided with a highly hydrophobic cover, in particular with an elastic fluoropolymer or with a cover containing such elastic fluoropolymers, in particular as the matrix material of the cover.
  • Such rolls are from the DE 10 2004 054 425, which is hereby incorporated by reference in its entirety.
  • the covers of these rolls generally have a hardness of ⁇ 20 Shore A and ⁇ 80 Shore A, usually in the range of 20 to 50 Shore A.
  • the surface tension of the inventive hard (preferably thermoset or thermoplastic related) rollers are provided with about the same low surface tension as the soft (elastomer related) rollers, the inking unit, in particular with an elastic fluoropolymer such. a fluororubber may be coated.
  • the surface tension of the rolls according to the invention and of the soft rolls working against each other can thus each be ⁇ 40-50 mN / m, preferably ⁇ 25-30 mN / m or ⁇ 15-20 mN / m.
  • the relative difference of the surface tensions of the rolls according to the invention and the soft-elastic counter-rolls can be ⁇ 75-100%, preferably ⁇ 30-50% or ⁇ 20-25%, more preferably ⁇ 15-10%. All elements of the color chair can thus be equipped with compatible approximately the same low surface tension.
  • the cover of the roll according to the invention consists essentially completely of the fluorinated polymer described, apart from any fillers, additives and / or colorants or other auxiliaries.
  • a distributor roller has a cover applied to a rigid core, for example a steel core, by means of a bonding agent layer, with a layer thickness of 80 ⁇ m and a hardness of 50 Shore D.
  • the cover consists of a fluorinated polymer in the form of a thermoset, which may be a polyurethane resin, polyester resin, epoxy resin, acrylate resin or polyether resin. 95% of Carbon-bonded hydrogen atoms of the polymer are substituted by fluorine atoms. Based on 100 monomers of the polymeric material, there are about 30 covalent crosslinking sites.
  • a second embodiment relates to a roller according to the first embodiment, wherein the cover is applied here on a hard elastic intermediate layer of hard rubber, which has a layer thickness of 500 ⁇ and a hardness of 20 Shore D.
  • a roller can be used in particular as a transfer roller in the printing press.
  • a distributor roller has a cover applied to a rigid roller core by means of a bonding agent layer with a layer thickness of 60 to 80 ⁇ m and a hardness of 55 Shore D.
  • the cover consists of a highly cross-linked PFE-PMVE propylene terpolymer, wherein, based on 100 monomer units, there are about 30 cross-linking sites.
  • the fluorine content of the cover is 65 wt .-% based on the polymer weight.
  • the cover can be applied in particular in the form of an aqueous dispersion or a solution with organic solvents on the roll core.
  • the fourth embodiment is a modification of the third embodiment, wherein between the roll core and the cover, a hard elastic intermediate layer in a layer thickness of 200 microns with a hardness of 30 Shore D is applied.
  • a cover made of a highly crosslinked fluorosilicone polymer in a layer thickness of 50 microns and a hardness of 40 Shore D is applied to the rigid core.
  • the C6-C12 alkyl substituents of the silicone polymer are each perfluorinated.
  • the silicone polymer is crosslinked three-dimensionally via unsaturated side groups, in particular vinyl groups, and / or trifunctional Si atoms.
  • the cover also on a hard elastic intermediate layer be applied from hard rubber, which may have a layer thickness of about 1 mm and a hardness of about 35 Shore D.
  • a preferably usable as a distributor roller roller has a directly applied directly to the rigid roller core cover, which consists of a fluorothermoplastic, for example ECTFE or PVDF and a layer thickness of about 50 ⁇ and a hardness of about 40 Shore D may have.
  • a fluorothermoplastic for example ECTFE or PVDF
  • a layer thickness of about 50 ⁇ and a hardness of about 40 Shore D may have.
  • the covers according to the embodiments may each contain fillers and other additives, wherein the fillers may be provided, for example, up to 10-40 wt .-% based on the total weight of the cover material, without being limited thereto.
  • the cover can also be free of fillers, however.
  • the covers may comprise conventional additives which may be present in a proportion of up to 10-25 wt .-% based on the total weight of the reference material, without being limited thereto.
  • the cover is applied directly to the roll core, if appropriate by means of an adhesion promoter layer, these rolls particularly preferably represent friction rolls which may be provided with a cooling device. If a hard-elastic intermediate layer is provided between the roll core and cover, then these rolls can be used particularly preferably as transfer rolls, which can work against transfer rolls which are related to elastic material, but optionally also as transfer rolls.
  • the invention relates to a printing press with a roller according to the invention.
  • the roller according to the invention can work against at least one counter-roller with a cover of an elastic, polymeric material of lower hardness.
  • the elastic, polymeric material of the mating roll can in this case be a be relastomer or the reference of the counter roll may contain such a fluoroelastomer.
  • the friction or transfer roller according to the invention can be part of an inking unit.
  • the roll according to the invention can also be used in dry offset.
  • the printing machine 10 (in particular offset printing machine) has a dampening unit 11 and a printing unit 12 for printing on a printing medium, such as a paper web.
  • the dampening unit 11 has a fountain solution reservoir 14, from which by means of a fountain roller 15 a fountain solution such as auxiliaries added water is conveyed.
  • the conveyed dampening solution is metered by a metering roller 16 operating against the fountain roller.
  • the dampening solution film produced thereby is subsequently transferred to at least one dampening applicator roll 17 and then transferred from the dampening unit 11 to the plate cylinder 18 (also called printing form cylinder) of the dampening unit 12.
  • a printing plate which may optionally directly print the respective object.
  • On the plate cylinder 18 is further applied by the rollers 26 of an inking unit 25, a printing ink or generally a pressure medium.
  • the Verscherstoff is in this case conveyed from a reservoir 27 by means of a ductor roller 28 or other conveyor and transmitted by means of a usually elastomer-coated lifting roller 29 on a distributor roller 30.
  • the lifting roller 29 is reciprocated in an oscillating manner between the ductor roller 28 and the distributor roller 30.
  • a part or all of the distributor rollers may in this case be designed according to the invention, for example according to the aforementioned embodiments.
  • the distributor rollers 30 may be partially designed as non-oscillating transfer rollers. A part or all of the rollers 26 may be coated soft elastic. Between the following ink rollers 26 and the distributor rollers 30, a homogeneous Verdruckstofffilm desired thickness is generated in each case, which is transmitted to the plate cylinder 18.
  • the inking unit 25 can also be embodied as a film inking unit in which the ductor is doctored off and has no direct contact with a non-elastomerically coated film roller running at machine speed.
  • the rolls of the invention formed as distributor rolls become traversing, i. operated oscillating in the roll longitudinal direction and work against transfer rollers, which are preferably coated elastically.
  • the distributor rollers according to the invention can each be provided with a cooling device.
  • the distributor rollers are usually permanently but interchangeably mounted in the printing unit, since the distributor rollers have a very long service life.
  • the transfer rollers used according to the invention in this case exert no traversing movement.
  • a Verdruckstoffreservoir is provided, is conveyed from which Vertikstoff means of a suitable device and fed to the inking unit by means of a lifting roller or other transfer device.
  • the printing means is then fed to a printing plate cylinder or other printing rollers. transferred form which has hydrophilic and hydrophobic surface areas to produce a corresponding image, and then usually from the printing plate cylinder via a blanket cylinder to an object to be printed such. B. transferred to a paper layer.
  • the friction and transfer rollers according to the invention are thus preferably arranged between the lifting roller and the printing form cylinder or the printing plate.
  • the friction or transfer roller according to the invention can in this case operate against one or more rollers provided with an elastic cover.
  • dyeing and dampening solution can also be performed in combination, so that the plate cylinder 18 as intended, a colorant dampening solution emulsion is supplied.
  • the roll according to the invention can also be used in particular in waterless offset, preferably in offset machines without dampening unit.
  • the rolls according to the invention can have a coating with a coating of ⁇ 15 Shore D.
  • These rollers can work against elastically coated transfer rollers whose surface cover can have, for example, a hardness of 20 to 60 Shore A, for example about 30 Shore A.
  • the cover may consist of a base polymer in the form of a highly crosslinked, non-elastic (non-entropy-elastic) fluoropolymer, in addition to fillers and other conventional components, or such polymer at more than 50% by weight based on the polymer content or total weight of the polymer Cover included.
  • the roll or the roll cover may have a surface roughness of ⁇ 3 ⁇ m Rz.
  • the fluorinated polymer can have 10 to 20 crosslinking points relative to the polymer backbone having a carbon number corresponding to 100 C4-C8 monomers and can be, for example, a fluorinated polyurethane resin, polyester resin, epoxy resin, acrylate resin, polycarbonate or polyether resin.
  • the fluoropolymer may contain as copolymers vinylidene fluoride and hydropentafluoropropylene monomer units.
  • the reference fluoropolymer may also be a fluorothermoplastic be and include ECTFE, FEP, PVDF, and / or THV.
  • the fluorinated polymer may also be a fluoropolymer varnish.
  • the fluorinated polymer may each be perfluorinated, without being limited thereto.
  • the filler content of the cover may be about 20% by weight, based on the total weight of the cover material.
  • the layer thickness of the cover can be about 40 ⁇ m.
  • an intermediate layer of hard rubber may be provided, whose hardness is less than or equal to the hardness of the fluoropolymer Bezu- ges.
  • the above-described cover or other cover according to the present invention may be a fluoropolymer cover having a scratch hardness of 6B according to ISO 15184: 1998 (E) or harder, for example having a scratch hardness of ⁇ 4B, ⁇ 2B or ⁇ B, preferably harder and has a scratch hardness of ⁇ F or ⁇ H, more preferably a scratch hardness of ⁇ 2H or ⁇ 4H.
  • the scratch test can be performed at room temperature (22 degrees Celsius) and at a relative humidity of 50%.
  • an Elcometer 501 pencil hardness tester can be used to determine the scratch hardness specified here.
  • the scratch hardness can be determined using Faber-Castell 9000 Design Set pencils (pencil hardness 6B-6H). These conditions may apply to any information relating to the invention.
  • the stated pencil hardness thus corresponds in each case to the hardest pencil, in which a corresponding scratch mark is barely recognizable, for example by visual perception by visual inspection or by manual palpation.
  • a strip triangulation measuring device for structural analysis of surfaces such as the ODSCAD device from GF Messtechnik (see values of the GFM evaluation of Tables 1 and 2) or a white light interferometer can be used.
  • the grooves produced by the scratch test (not perceptible) have a depth of .ltoreq.0.5 .mu.m, if present, which is the case for coatings Surface roughness Rz of ⁇ 2 ⁇ m applies.
  • the scratch hardnesses in the context of the invention relate to surfaces with a roughness Rz of 2-3 ⁇ m, in particular about 2 ⁇ m or less, unless stated otherwise. If the roughness of a cover to be examined is greater than about 2-3 microns, it should before the performance of the scoring trial by suitable means, such as by polishing, to said roughness Rz of 2-3 microns, in particular about 2 microns be smoothed to provide comparable results.
  • the visible scratches produced in each case typically have a width of 200-300 ⁇ m or more, in particular at deeper scratches.
  • the measured values were determined in each case on a plate / sheet provided with the cover material with a thickness of the cover of approximately 40 ⁇ . The values apply, however, if the scribing tests are carried out on a roller coated with the cover.
  • the cover material can be applied to the roll core, for example, from the liquid phase, wherein the roll core can be prepared with a bonding agent.
  • a hard intermediate layer may also be applied to the core, optionally also using an adhesion promoter, in which case a primer and then the cover material is applied by coating the liquid phase as a coating to the hard intermediate layer, so that the cover has a layer thickness in may have the order of 15 to 50 microns, unless otherwise specified.
  • Embodiment 1 here refers to a first roll cover according to the invention with a surface roughness of the undamaged surface of 1.4 ⁇ m (Rz).
  • a substrate serves a steel sheet.
  • Exemplary embodiment 2 shows a scratch hardness determination Wolff-Willborn to another embodiment.
  • the surface roughness of the undamaged surface was 5 ⁇ m (RZ).
  • Substrate is a steel sheet.
  • the thickness of the examined reference layer is 40 ⁇ m.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
  • Printing Plates And Materials Therefor (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reiber- oder Übertragungswalze für Druckmaschinen, insbesondere Offsetdruckmaschinen, wobei die Walze einen zumindest im Wesentlichen starren Kern und einen auf dem Kern aufgebrachten, dauerhaft befestigten Bezug aus einem polymeren Material aufweist, wobei der Bezug, gegebenenfalls mittels einer Haftvermittlerschicht, unmittelbar auf dem Kern oder auf einer hartelastischen Zwischenschicht mit einer Härte von = 10 Shore D aufgebracht ist. Erfindungsgemäß besteht der Bezug zumindest im wesentlichen aus einem fluorierten Polymeren und weist eine Härte von =15 Shore D und/oder eine Ritzhärte nach ISO 15184 von 6B oder härter auf. Das polymere Material kann ein duroplastisches Material, ein fluoriertes Polyurethanharz, Polyesterharz, Epoxydharz, Acrylatharz und/ oder Polyetherharz sein, ein hochvernetztes nicht-elastisches Fluorpolymer, ein Fluorthermoplast, ein polymeres, nicht-elastisches Fluorsilikon oder ein Fluorpolymerlack sein.

Description

Reiber- oder Übertragungswalze
Die Erfindung betrifft eine Reiber- oder Übertragungswalze für eine Druckmaschine, insbesondere Offsetdruckmaschine, wobei die Walze einen zumindest im Wesentlichen starren Kern und einen auf dem Kern aufgebrachten, dauerhaft befestigten Bezug aus einem polymeren Material aufweist, wobei der Bezug, gegebenenfalls mittels einer Haftvermittlerschicht, unmittelbar auf dem Kern oder auf einer hartelastischen Zwischenschicht mit einer Härte von >^ 10 Shore D aufgebracht ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Druckmaschine mit einer erfindungsgemäßen Reiber- oder Übertragungswalze.
Farbwerke von Druckmaschinen dienen dazu, das Verdruckmittel bzw. die zu verdruckende Farbe von einem Reservoir auf eine Druckform zu übertragen, von welcher das zu erzeugende Bild zumeist auf einen Gummituchzylinder und von diesem auf das zu bedruckende Material wie z.B. eine Papierlage übertragen wird. Das Farbwerk besteht hierbei aus einer Vielzahl unterschiedlicher Walzen, die paarweise gegeneinander unter Ausbildung eines Walzenspaltes arbeiten. Ein erster Typ von Walzen sind hierbei Übertragungswalzen mit einer auf dem Walzenkern aufgebrachten elastomeren Beschichtung. Ein zweiter Typ von Walzen sind Reiber- oder harte Übertragungswalzen, bei welchen der Bezug aus einem polymeren Material unmittelbar auf den Walzenkern, der zumeist aus einem metallischen Werkstoff besteht, oder auf einer hartelastischen Zwischenschicht mit einer Härte von größer 10 Shore D aufgebracht ist. Die Reiberwalzen führen beim Betrieb des Farbwerkes eine traversierende Bewegung in Walzenlängsrichtung durch, um durch diese in Zusammenwirken mit einer weichelastisch bezogenen Obertragungswalze den Farbfilm im Walzenspalt zu homogenisieren. Übertragungswalzen des oben genannten zweiten Typs üben eine derartige traversierende Bewegung nicht aus. Übertragungswalzen des ersten Typs arbeiten hierbei in dem Farbwerk zumeist gegen eine oder mehrere der Reiber- oder harte Übertragungswalzen des zweiten Typs.
Wesentlich für die Funktionsweise des Farbwerkes und eine optimale Homogenisierung des Verdruckmittels, Auftreten von Inhomogenitäten des Verdruckmittelfilms wie z.B. Cording-Effekte usw. und für ein möglichst optimales Druckbild ist hierbei, dass in ihren elastischen Eigenschaften genau aufeinander abgestimmte Walzenpaare jeweils gegeneinander arbeiten. Die dynamischen Eigenschaften der Walzen sind angesichts der sehr hohen Rotationsgeschwindigkeiten und der aufeinander abgestimmten Härten der gegeneinander arbeitenden Walzen in diesem Zusammenhang somit von wesentlicher Bedeutung, aber auch die hydrophilen bzw. hydrophoben Oberflächeneigenschaften der Walzen. Andererseits sind an Reiberwalzen und harte Übertragungswalzen des zweiten Typs besonders hohe Anforderungen hinsichtlich des Abrasionsverhaltens und der mechanischen Stabilität zu stellen. Aus diesen Gründen werden Reiberwalzen oder harte Übertragungswalzen zumeist mit Bezügen aus Hartgummi oder Rilsan eingesetzt. Die oben genannten Erfordernisse werden somit durch die Konstruktion des Farbwerkes mit den oben genannten Walzen des ersten und des zweiten Typs erfüllt, die jeweils eine grundsätzlich unterschiedliche Funktion in dem Farbwerk haben.
Walzen des ersten Typs wurden hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaften bereits vielfältig optimiert, insbesondere auch hinsichtlich der Optimierung des Druckbildes, der Optimierung des Farbmitteltransportes in dem Farbwerk usw. Hierzu wurde verschiedentlich vorgeschlagen, elastomere Materialien enthal- tend fluorierte Polyolefine einzusetzen.
Dennoch ist es weiterhin ein Bedürfnis, den Farbmitteltransport in dem Druckwerk weiter in Richtung auf ein optimiertes Druck- bild zu verbessern, den Druckprozess weniger störanfällig zu machen, korrigierende Eingriffe in den Druckprozess zu minimieren und insbesondere auch das Emulgierverhalten des Verdruckmittels bei Druckmaschinen, die ein Farbwerk in Kombination mit mindestens einem Feuchtwerk einsetzen, weiter zu verbessern.
Ferner ist aus der EP 942 833 Bl eine Walze für Farbbearbeitung mit einer Beschichtung aus einem polymeren Material oder reaktivem Harz bekannt, die eine Schichtdicke aufweist, die wesentlich geringer als 500 μm ist. Insbesondere kann die Beschich- tung aus einem duromeren Phenolharz oder Polyurethanharz bestehen. Hierdurch kann ein guter Wärmeübergang vom Verdruckmittel zum Walzenkern erfolgen. Obwohl die Walzenoberfläche eine gewisse Oleophilie aufweist können die oben genannten Probleme unter Einsatz solcher Walzen jedoch nicht gelöst wer- den.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Farbwerk bzw. in diesem einzusetzende Walzen bereitzustellen, die die oben genannten Probleme lösen. Diese Aufgabe wird durch eine Walze gemäß Anspruch 1 sowie ein zumindest eine derartige Walze enthaltendes Farbwerk bzw. Druckwerk gelöst, wobei die Walze als Reiberwalze bzw. harte Übertragungswalze ausgeführt ist.
Überraschenderweise wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Walzen eine Verbesserung des Druckbildes und auch des Verdruckmitteltransportes innerhalb des Druckwerkes beobachtet, der auch Unregelmäßigkeiten in dem Druckprozess deutlich vermindert und einen gleichmäßigeren Maschinenlauf ermöglicht. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die erfindungsgemäßen Walzen gegen weichelastische Übertragungswalzen mit einer stark hydrophobi- sierten Oberfläche arbeiten, z.B. mit einen Bezug bestehend überwiegend oder im wesentlichen vollständig aus Fluorpolymeren oder Fluorelastomeren im Hinblick auf das polymere Material, wie sie aus der DE 10 2004 054 425 bekannt sind. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die Verreibung bzw. Homogenisierung des fluiden Verdruckmittels in dem Walzenspalt wesentlich dadurch erleichtert wird, dass die gegeneinander arbeitenden Walzen ähnliche Oberflächenenergien aufweisen und nicht mehr stark hydrophobisierte Walzen (z.B. weichelastische Übertragungswalzen) gegen eher hydrophile Walzen wie Rilsan- oder Hartgummireiber arbeiten. Durch die Anpassung der Oberflächenenergien der beiden Walzen am Walzenspalt kann somit die Homogenisierung sowie auch der Verdruckmitteltransport in dem Farbwerk überraschenderweise wesentlich verbessert werden. Dies vermindert Eingriffe in den Druckprozess und ermöglicht eine Erhöhung der Druckgeschwindigkeit und verbesserte Bildung des Fluidfilms .
Die Härte des oberflächennahen fluorpolymeren Bezugs kann ≥ 20- 25 Shore D oder ≥ 30-35 Shore D betragen. Vorzugsweise liegt die Härte des Bezugs im Bereich von 25-90 Shore D, z.B. im Bereich von 30-80 Shore D, besonders bevorzugt im Bereich von 30 oder 40 bis 60 oder 70 Shore D.
Alternativ oder gleichzeitig wird die Aufgabe durch eine Walze nach Anspruch 1 gelöst, bei welcher der oberflächennahe fluor- polymere Bezug eine Ritzhärte nach ISO 15184 : 1998 (E) von 6B oder härter aufweist, vorzugsweise eine Ritzhärte von 5B bis 4B oder härter, beispielsweise eine Ritzhärte von 2B bis B oder härter. Insbesondere kann die Ritzhärte auch F bis H oder här- ter sein, beispielsweise ≥ 2H oder ≥ 3H oder ≥ 4H. Die Ritzhärte wird hierbei nach einem Härteprüfverfahren nach Wolff- Willborn bestimmt. Bei der jeweils angegebenen Härte liegt somit ein Walzenbezug vor, der bei einem Ritzversuch mit einem definierten Bleistift gemäß ISO 154184 noch keine Ritzmarken erkennen lässt. Die angegebene Bleistifthärte entspricht somit dem härtesten Bleistift, bei welchem eine entsprechende Ritz- marke gerade noch nicht erkennbar ist. Die Ritzmarke kann jeweils sichtbar oder tastbar sein. Der jeweils erzeugte Ritz kann in einer plastischen Deformation des Walzenbezuges bestehen (bei noch stärkerer Ritzung kann der Ritz Material zerstö- ren und unter Ausbildung einer Zerstörung der Kohäsion des Walzenmaterials (cohesive fracture) ) , d.h. unter Einreißen des Materials, erzeugt sein, wobei die Risserzeugung gegebenenfalls bis zum Substrat hin erfolgen kann. Wie die Ritzhärte hängt auch die Shore-Härte von den Kohäsivkräften des Materials ab, wobei beide pysikalische Größen jedoch nicht direkt miteinander korrelieren .
Durch die Ritzhärte des Bezuges werden somit die oberflächennahen Kohäsivkräfte des Bezuges bestimmt. Es hat sich hierbei herausgestellt, dass zur Lösung der Aufgabe Reiber- oder Übertragungswalzen besonders vorteilhaft sind, die somit eine Bezugoberseite mit definierten Kohäsivkräften aufweisen, wobei die Kohäsivkräfte einer Ritzhärte von 6B oder höher entsprechen, um überraschenderweise eine erfindungsgemäße Ver- besserung der Homogenisierung sowie auch des Verdruckmitteltransportes in dem Farbwerk zu erzielen.
Vorzugsweise ist das fluorierte Polymer ein duroplastisches oder energieelastisches Material.
Der fluoropolymere Bezug der erfindungsgemäßen Walze kann somit „nicht" oder „praktisch nicht" elastisch sein und unterscheidet sich daher grundlegend von herkömmlichen elastomeren Bezügen. Der Begriff „nicht elastisch" kann hier im Sinne von „nicht entropieelastisch" oder „nicht gummi- bzw. weichelastisch" verstanden werden, der Bezug kann somit gegebenenfalls eine „Energieelastizität" aufweisen. Ausgehend von einem T (Temperatur)- vs. logE (Elastiziätsmodul) Diagramm (xy-Darstellung) ist hierbei bei Temperaturen unterhalb des Glasübergangs der ener- gieelastische Bereich, bei Temperaturen oberhalb des Glasübergangs der entropieelastische Bereich. Bestehen mehrere Glas- Übergangstemperaturen so kann hier gegebenenfalls der der Raumtemperatur nächst benachbarte Glasübergang verstanden werden, insbesondere der der Raumtemperatur nächst benachbarte Glasübergang mit einer höheren Übergangstemperatur als Raumtempera- tur. Insbesondere kann das Bezugsmaterial so gewählt sein, dass die Glasübergangstemperatur oberhalb Raumtemperatur und/oder oberhalb der Betriebstemperatur des Walzenbezuges liegt. Die Glasübergangstemperatur (gegebenenfalls durch den Wendepunkt definiert) kann > 20-300C, > 40-500C oder ≥ 60-70°C oder ggf. auch > 80-90°C betragen, bei den Temperaturen von 20-30°C, 40- 5O0C, 60-70 °C und/oder ggf. auch 80-90 °C kann der fluoropolyme- re Bezug somit energieelastisch sein. Die Glasübergangstemperatur kann kleiner < 250-3000C oder < 175-2000C betragen, sie kann auch < 125-1500C oder < 250-3000C sein, sie kann allgemein unterhalb oder auch oberhalb der Zersetzungstemperatur des polymeren Beschichtungsmaterials liegen. Insbesondere kann die Obergrenze der Glasübergangstemperatur auch ≤ 30-500C oder etwa Raumtemperatur (220C) betragen. Ist eine Zwischenschicht aus einem polymeren Material zwischen dem fluoropolymeren Bezug und dem Walzenkern vorgesehen (die somit von der Haftvermittlerschicht verschieden ist) , so kann diese ebenfalls bei den Betriebsbedingungen der Walze oder bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen von 20-30°C, 40-500C, 60-70°C oder ggf. auch 80- 9O0C „hartelastisch" oder „energieelastisch" sein und sich somit von herkömmlichen weichelastischen („entropieelastischen") Zwischenschichten unterscheiden. Das Elastizitätsmodul der polymeren (hartelastischen) Zwischenschicht kann bei Raumtemperatur, bei 30 °C, bei 5O0C, bei 70 °C und/oder der Betriebstemperatur der Walze größer sein als das des fluoropolymeren, oberflächennahen Bezuges.
Es versteht sich, dass der Bezug vorzugsweise unmittelbar auf der hartelastischen Zwischenschicht aufgebracht sein kann, vorzugsweise unter Verwendung einer Haftvermittlerschicht.
Die Walze kann eine Oberflächenrauhigkeit (d.h. gemittelte Rautiefe Rz bestimmt nach DIN EN ISO 4287) von < 17-20 μm Rz aufweist, vorzugsweise ≤ 12-15 μm oder ≤ 7-10 μm, besonders bevorzugt ≤ 4-5 μm oder ≤ 2-3 μm oder ≤ 1 μm.
Die Oberflächenenergie der erfindungsgemäßen Walze bzw. die des Walzenbezuges, der die Walzenoberfläche bereitstellen kann, beträgt somit vorzugsweise ≤ 25 mN/m, besonders bevorzugt ≤ 22-23 mN/m oder ≤ 20-21 mN/m, so dass direkt von der Walzenoberfläche kein Wasser adaptiert wird. Hierdurch wird die Emul- sion insgesamt wasserärmer. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber den bisher bei derartigen Walzen mit dünner Beschich- tung verwendeten Materialien. Obwohl die Beschichtungen zur Hydrophobisierung der Walzenoberfläche dienten, damit diese nicht mehr Wasser sondern Farbe aufnehmen, adaptierten diese anscheinend immer noch in relevantem Umfang Wasser, was auch für Rilsan-beschichtete Walzen gilt. Wie im Rahmen der Erfindung gezeigt wurde, ist dies wahrscheinlich die Ursache für Prozessinstabilitäten, die durch die kein Wasser mehr adaptierenden, erfindungsgemäßen Walzen beseitigt werden können.
Weiterhin wurde überraschenderweise festgestellt , dass Ablagerungen von Siliziumkomplexen auf den erfindungsgemäßen Walzen deutlich verringert werden können . Hierbei ist die Ursache für das Entstehen derartiger siliziumhaltiger Komplexe, die zu in- stabilen und fehlerhaften Emulsionen des Verdruckmittels führen, letztlich nicht geklärt . Die Entstehung der Siliziumkomplexe hängt in komplizierter Weise von den j eweils verwendeten Verdruckmitteln sowie auch den verwendeten zu bedruckenden Materialien wie z . B . Papiersorten ab . Zugleich wird auch die Entstehung derartiger Siliziumkomplexe auf den weichelastischen Übertragungswal zen, die gegen die erfindungsgemäßen Wal zen arbeiten, vermindert , was auf ein gewisses „Impf verhalten" schließen lässt . Weiterhin können mittels der erfindungsgemäßen Walzen überraschenderweise oftmals auch Ablagerungen von Calci- iumkomplexen auf den Walzenoberflächen deutlich vermindert werden . Die Verminderung der Ablagerung derartiger Siliziumkom- plexe kann teilweise unabhängig von der Verminderung ebenfalls unerwünschter Ablagerungen wie Calciumkomplexen erfolgen, und umgekehrt, bei bestimmten Druckbedingungen können mittels der erfindungsgemäßen Walzen auch Ablagerungen sowohl von Silizium- als auch von Calciumkomplexen auf den Walzenoberflächen verhindert werden. Diese Silizium- und Calciumablagerungen können gemeinsam, teilweise aber auch unabhängig voneinander auftreten, die Ursachen für diese Ablagerungen sind noch nicht verstanden. Diese Vorteile der erfindungsgemäßen Walzen werden insbesondere bei Walzen mit Beschichtungen aus duromerem Material wie z.B. hochvernetzten fluorierten Polyurethanharzen, Epoxydharzen, Polyesterharzen, Polyetherharzen und/oder Acry- latharzen beobachtet. In ähnlicher Weise werden diese Vorteile beobachtet, wenn der Bezug hochvernetzte, nicht-elastische Materialien enthält, welche als Monomeren Fluorvinylether oder Fluoralkylvinylether, insbesondere Perfluorvinylether oder Perfluormethylvinylether, oder gemischt halogenierte Monomeren wie Chlor-Fluor-substituierte Olefine wie Chlortrifluorethylen oder nur teilweise halogenierte Monomeren wie HydropentafIu- orpropylen enthalten, sowie für hochpolymere Verbindungen enthaltend oder bestehend aus Tetrapolymeren, die einen Fluorgehalt von > 67 Gew.-% aufweisen, beispielsweise bis 60 Gew.-% Fluor bezogen auf das Polymerengewicht.
Die erfindungsgemäßen Farbwerkswalzen mit niedriger Oberflächenspannung halten somit kein Salz (wie z.B. Calcium- und/oder Siliziumkomplexe) mehr an der Oberfläche fest, lassen sich nicht hydrophilieren und sorgen für eine dauerhaft wasserarme „trockene" stabile Emulsion. Ein Rückspalten von Feuchtwasser von der Druckplatte in das Farbwerk, wo es im Prinzip unerwünscht ist und zu fehlerhaften Emulsionen (Farbe oder Öl in Wasser Emulsion) führen kann, wird somit verhindert. Demgegenüber führen herkömmliche Walzen Wasser und Salze mit in das Farbwerk, die Salze (z.B. Calziumkomplexe) setzen sich nach Verdunstung des Wassers auf Walzen mit relativ hoher Oberflächenspannung ab und steigern auf diesem Weg die Oberflächen- Spannung der benetzten Walzen, hydrophilieren die Oberflächen und steigern so den Wasserhaushalt und Bedarf des Farbwerkes, was im Endeffekt zu einer fehlerhaften Emulsion und zu einem Zusammenbruch des Farbtransportes führen kann.
Ferner wird durch die erfindungsgemäßen Walzen das Emulgierver- halten des Verdruckmediums in Zusammenhang mit einem eingesetzten Feuchtmittelwerk weiter optimiert und der Wasserverbrauch in der Farbeinheit weiter minimiert.
Des Weiteren wird durch die erfindungsgemäße Reiber- oder Übertragungswalze die Reinigbarkeit des Druckstuhls bzw. Farbwerkes insgesamt überraschenderweise wesentlich erleichtert, auch wenn bereits weichelastische Übertragungswalzen mit stark hydropho- ben Bezügen mit z.B. hohem Fluorgehalt im Farbwerk eingesetzt werden. Dies wird darauf zurückgeführt, dass gegenüber herkömmlichen Reiberwalzen das Verdruckmittel bzw. das mit diesem verunreinigte Waschmedium bei der Reinigung nicht mehr auf der Reiberwalze verbleibt oder sich sogar auf dieser anreichert, sondern dass aufgrund der sehr niedrigen Oberflächenenergie das Verdruckmedium sehr schnell auch von der harten Reiber- oder Übertragungswalze abtransportiert und somit vollständig aus dem Druckwerk entfernt werden kann.
Der Bezug stellt vorzugsweise die Walzenoberfläche bereit oder ist gegebenenfalls mit einer dünnen Oberflächenbeschichtung versehen, die vorzugsweise keinen wesentlichen Einfluss auf die Oberflächenhärte des Bezuges hat und eine Schichtdicke von < 7- 10 μm, < 3-5 μm oder _< 1-2 μm aufweisen kann. Der eine Härte von >; 15 Shore D aufweisende Bezug kann somit auch aus einem unterschiedlichen Material als die etwaig vorgesehene elastische (hartelastische oder energieelastische) Zwischenschicht bestehen, insbesondere aus einem unterschiedlichen Grundmaterial bzw. unterschiedlichen Polymeren des Grundmaterials. Der der Walzenoberfläche nächst benachbarte Bezug kann allgemein eine größere Härte aufweisen als die elastische Zwischen- Schicht. Die elastische Zwischenschicht kann hierbei beispielsweise aus einem Hartgummi bestehen, dessen Fluorgehalt wesentlich niedriger als der des Bezuges ist, vorzugsweise < 50%, < 25% oder < 5-10% desjenigen des Bezuges. Vorzugsweise ist die Zwischenschicht fluorfrei bzw. halogenfrei. Insbesondere kann die Zwischenschicht eine geringere Härte als der genannte Bezug aufweisen, gegebenenfalls jedoch auch eine in etwa gleiche oder auch eine größere Härte. Insbesondere ist der jeweils eingesetzte Bezug über dessen Schichtdicke und/oder axialen Er- Streckung homogen, insbesondere hinsichtlich seiner Zusammensetzung und/oder seiner physikalischen Eigenschaften, z.B. der Härte und/oder des Fluorgehaltes. Es können jedoch selbstverständlich Füllstoffe, Additive und andere vorzugsweise homogen in dem Bezug verteilte Komponenten vorgesehen sein, die vor- zugsweise keine Gradienten der Zusammensetzung und/oder der physikalischen Eigenschaften über die Schichtdicke des Bezuges bewirken. Der Bezug kann jeweils mittels einer Haftvermittlerschicht mit der elastischen Zwischenschicht oder dem Kern verbunden sein.
Vorzugsweise besteht der Bezug überwiegend oder zumindest im wesentlichen aus einem fluorierten polymeren Material, welches jeweils bezogen auf die polymeren Bestandteile oder auf das Gesamtgewicht des Bezuges in einem Anteil von ≥ 50, ≥ 75-80, ≥ 90, > 95 oder > 98 Gew.-% oder zu zumindest ca. 100 Gew.-% vorliegen kann. Andere polymere Anteile können z.B. nichtelastische Bestandteile mit ggf. anderer Härte oder anderen Eigenschaften sein.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das fluorierte Polymer des Bezuges ein duroplastisches Material, d.h. das Polymer liegt als thermisch irreversibel bzw. kovalent vernetztes Makromolekül mit amorpher Struktur und großer Vernetzungsdichte vor. Der Polymeranteil mit thermoelastischen Eigenschaften bei Raumtemperatur und/oder der Bereich oder Polymeranteil mit thermoelastischer Erweichung bei üblichen oder noch möglichen Betriebsbedingungen der Walze ist vorzugsweise praktisch vernachlässigbar bzw. nicht vorhanden.
Vorzugsweise weist das duroplastische Polymer einen hohen Ver- netzungsgrad auf, beispielsweise bezogen auf eine Zerlegung des Polymergrundgerüstes in Monomereneinheiten, z.B. in Einheiten von Monomeren mit einer C-Atomanzahl von ≤ C4-C6 oder ≤ C7 oder ≤ C8 Monomereneinheiten, _> 10-15 oder >_ 20-25, vorzugsweise _> 30-40 Vernetzungsstellen je 100 Monomeren, wobei die Vernet- zungsstellen vorzugsweise thermisch irreversibel oder kovalent sind. Es versteht sich, dass die Monomereneinheiten hierbei die retrosynthetisch vorliegenden Monomeren darstellen können, wobei die duroplastischen Polymere wie üblich durch Polymerisation von einer Vielzahl von Monomeren enthaltenden Oligomeren hergestellt werden können.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die duroplastischen Polymere ein oder mehrere Polymere ausgewählt aus der Gruppe der Polyurethanharze, Polyesterharze, Epoxidharze, Polyetherharze, Polycarbonatharze oder Acrylatharze aufweisen. Trotz der Anwesenheit der funktionellen Urethan-, Ester-, Epo- xy-, Ether-, Carbonat- bzw. Acrylatgruppen sind derartige Duroplaste aufgrund eines ausreichend hohen Fluorgehaltes stark hydrophob und weisen eine sehr geringe Neigung zur Ablagerung von Siliziumkomplexen auf sowie auch eine geringe Neigung zur Adhäsion des Verdruckmittels. Gegebenenfalls können diese Materialien auch thermoplastische Anteile aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das flu- orierte Polymer des Bezuges ein nicht-elastisches hochvernetz- tes Polymer sein, beispielsweise ein Copolymer (einschließlich
Ter- oder Tetrapolymer usw.) enthaltend eines oder mehrere
Monomeren aus der Gruppe Vinylidinfluorid (VDF) , Hexafluorpro- pylen (HFP) , Chlortrifluorethylen, Hydropentafluorpropylen, Tetrafluorethylen (TFE) , Perfluorvinylether, Perfluormethyl- vinylether. Insbesondere kann das Polymer 1, 1-Dihydroperfluoro- butylacrylat und/oder Vinylfluorid als Monomereneinheiten umfassen oder aus diesen bestehen. Die Copolymere (Ter-, Tetrapolymere usw.) können jeweils Blockpolymere, statistische Polymere oder Pfropfpolymere darstellen.
Das Polymer des Bezugs kann enthalten oder zumindest im wesentlichen bestehen aus zumindest einem oder mehreren Copolymeren, Terpolymeren und/oder Tetrapolymeren oder höheren Copolymeren, wobei die verschiedenen Co-, Ter- und Tetrapolymere auch in Kombination vorliegen können.
Beispielhaft seien genannt eines oder mehrere der Coplymere Vinylidenfluorid (VDF) -Hexafluorpropylen (HFP), VDF-Chlortri- fluorethylen, VDF-Hydropentafluorpropylen, Tetrafluorethylen (TFE) -Propylen, TFE-VDF-Copolymere, TFE-VDF, Vinylidenfluorid- Chlortrifluroethylen-Copolymer .
Das Polymer des Bezugs kann enthalten oder zumindest im wesentlichen bestehen aus Terpolymeren des Typs VDF-HFP-TFE, VDF-TFE- Perfluorvinylether, PFE-Perfluormethylvinylether (PMVE) -Propylen, VDF-TFE-Propylen, VDF-TFE-Hydropentafluorpropylen, Vinyl- idenfluorid-Tetrafluroethylen-Perfluromethylvinylether- Copolymer .
Das fluorierte Polymer des Bezuges kann ferner Tetrapolymere aufweisen oder aus diesen bestehen, wie z. B. VDF-HFP-TFE-PMVE oder VDF-HFP-TFE-Ethylen.
Die in dem Bezug eingesetzten fluorierten Polymere können somit nicht-perfluorierte Monomereneinheiten aufweisen, beispielsweise Chlortrifluorethylen, Hydropentafluorpropylen oder Ethylen. Alternativ oder zusätzlich können die fluorierten polymeren Monomereneinheiten mit funktionellen Ethergruppen wie Perfluorvinylether und/oder Perfluormethylvinylether enthalten.
Die eingesetzten Copolymere können einen Fluorgehalt von bis zu 65 bis 65,5 Gew.-% Fluor enthalten, z.B. einen Fluorgehalt von bis zu 67 Gew.-% (insbesondere bei Einsatz von Terpolymeren) oder von bis zu 67-69 Gew.-% (insbesondere bei Einsatz von Tetrapolymeren) . Die Angaben beziehen sich jeweils auf das entsprechende Polymergewicht.
Enthält das Fluoropolymer des Bezugs Vinylfluorid- und/oder Vinylidenfluorid-Monomer-Einheiten, so kann der Anteil der Monomeren bezogen auf das Polymergesamtgewicht jeweils 5-90 Gew.-% betragen, z.B. ≤ 75 Gew.-%, < 50 oder 30 Gew.-%. Der Gehalt an Vinylfluorid und/oder Vinylidenfluorid in dem Fluoropolymer kann in dem Bereich von 5-40 Gew.-% oder 10-40 Gew.-% oder 10 bis 30 Gew.-% liegen.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Gehalt an Vinylfluorid und/oder Vinylidenfluorid in dem Fluorpolymer kann mindestens ein, zwei oder mehr Monomere einer anderen -C=C- ungesättigten Monomeren Einheit enthalten sein, wobei das Monomere jeweils Fluor enthält, gegebenenfalls neben einem anderen Halogen wie insbesondere Chlor, insbesondere jeweils perfluoriert ist. Die ungesättigten Monomere können ein oder mehrere Monomere ausgewählt aus der Gruppe Tetrafluoroethylen, Trifluoroethylen, Trifluorochloroethylen, Pentafluoropropylen, Pentafluorochlo- ropropylen, Hexafluoropropylen sein. Es können zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere der Monomere ausgewählt sein aus der Gruppe Fluoropropylvinylether, Fluoroethylvinylether oder Fluoromethylvinylether, insbesondere jeweils als Perfluorover- bindung, wobei gegebenenfalls auch ein oder mehrere Fluoratome durch ein anderes Halogen, insbesondere Chlor ersetzt sein können. Ein oder mehrere der Monomere aus den beiden oben genannten Gruppen können jeweils einzeln oder insgesamt in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, gegebenenfalls ≤ 75 oder ≤ 50 oder ≤ 30 Gew.-% bezogen auf jeweils 100 Gewichtsteile Polymer des Bezugs enthalten sein, beispielsweise in einem Bereich von 5-20 Gew.-% oder 10-20 Gew.-%. Eines, zwei oder drei der Copolymere HFP-VDF, TFE-VDF und/oder TFE-HFP-VDF können in dem Bezug in einem Gehalt von 10-100 Gew.-%, z.B. 5-90 Gew.-%, vorzugsweise ≤ 80 oder ≤ 75 oder ≤ 50 Gew.-% bezogen jeweils auf 100 Gew. -Teile Fluorpolymer vor- liegen. TFE-VDF, HFP-VDF und/oder TFE-HFP-VDF können jeweils in einem Anteil von ≥ 10 Gew.-% oder ≥ 20 oder ≥ 30 Gew.-% bezogen auf das Polymer des Bezugs enthalten sein.
Das Gerüst des vorzugsweise duromeren Fluorpolymers und/oder anderer polymerer Bestandteile der Beschichtung, vorzugsweise sämtlicher der Polymere, kann jeweils frei von Heteroatomen sein, insbesondere frei von Ethergruppen, frei von 0-, N- und/oder Si-Atomen sein. Es kann das Gerüst der Polymere jeweils ein praktisch reines Kohlenstoffgerüst sein. Der Fluorpo- lymer und andere polymere Komponenten können insbesondere im Wesentlichen oder vollständig frei sein von Seitengruppen, die funktionelle 0-, N- und/oder Si-Gruppen enthalten, wie z.B. Ethergruppen, oder frei von Heteroatomen ausgenommen Halogen sein. Dies bezieht sich jeweils vorzugsweise auf das unvernetz- te Polymer ohne Berücksichtigung entsprechender Vernetzer oder sonstiger Hilfsstoffe. Vorzugsweise enthält das Fluorpolymer jedoch halogenierte, insbesondere perhalogenierte Alkylsei- tengruppen, wobei Halogen jeweils Fluor sein kann, insbesondere -CF3 und -C2F5 Gruppen.
Es können weniger als 10 oder 5%, vorzugsweise weniger als 1% oder 2% der Atome des Fluorpolymers jeweils bezogen auf 100 Kohlenstoffatome des Polymers in ungesättigten Gruppen vorliegen, besonders bevorzugt weist das Fluorpolymer praktisch keine ungesättigten Gruppen auf.
Der Bezug kann gegebenenfalls auch nicht fluorierte Polymere enthalten, beispielsweise in einem Anteil von ≤ 20 Gew.-%, vorzugsweise < 10 Gew.-%, besonders bevorzugt ≤ 5 Gew.-%, je- weils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polymer. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das fluorierte Polymer ein oder eine Kombination von Fluorsilikonharzen sein. Die Alkyl-, Aryl- und/oder Chloralkylgruppen dieser Silikonharze sind zumindest teilweise fluoriert, gegebenen- falls in Bezug auf einige oder sämtliche der eingesetzten Monomeren perfluoriert. Die Vernetzung dieser Harze kann über tri- funktionelle Organosilane, z.B. Organotrichlorsilane, oder Siliziumtetrachlorid erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können die Siloxane durch ungesättigte organische Gruppen, insbe- sondere ungesättigte C-C-Gruppen, wie Vinylgruppen, Butadin- reste oder dergleichen vernetzt sein. Diese Silikonharze können fluorierte Polydiorganosiloxane aufweisen oder aus diesen bestehen, bei welchen die organischen Gruppen teilweise fluoriert oder perfluoriert sein können. So können die polymeren Fluorsi- likonkomponenten Polydiorganosiloxane der allgemeinen Formel X- O- (SiOxR1R2- (SiO) yR3R4-X aufweisen, wobei die Reste R1 bis R4 fluorierte oder perfluorierte Alkyl-, Aryl oder Alkenylreste darstellen können und x eine geeignete Endgruppe ist, insbesondere Wasserstoff, Methylphenylvinylsilyl- oder Silylreste mit C-C ungesättigten Gruppen, wobei die Polymere über ungesättigte C-C-Gruppen hochgradig vernetzt sein können. Entsprechend können auch weitere Siloxaneinheiten -0-(SiO)2R5R6 usw. vorgesehen sein. Die Alkyl-, Aryl- oder ungesättigten Kohlenwasserstoffgruppen können jeweils 1 bis 20 Kohlenstoffatome, vorzugsweise ≥ 2, oder 4 C-Atome, gegebenenfalls auch 2 bis 10 oder 4 bis 6 C-Atome aufweisen. Gegebenenfalls können die entsprechenden Fluorsilikonhomopolymere jeweils auch vinylterminiert oder durch andere ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppen terminiert sein, durch welche die polymeren Stränge vernetzt sind. Die entsprechenden Fluorsilikonpolymere können insbesondere interpenetrierende Netzwerke ausbilden oder es können funktionali- sierte Polysiloxane mit organischen Fluorpolymeren, z.B. Fluorpolymeren, vernetzt sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die fluorierten Polymere eines oder mehrere Fluorthermoplaste, bei- spielsweise ECTFE (Ethylen-Chlorotrifluoroethylen-Copolymere) , ETFE (Tetrafluoroethylen-Ethylen-Copolymere) , FEP (Tetrafluoro- ethylen-Hexafluoropropylen-Copolymere) , PFA (Tetrafluoro- ethylen-Perfluorovinylether-Copolymere) , PVDF (Polyvinyliden- fluorid) , PVDF-Copolymere (Copolymere mit Hexafluoropropylen HFP oder Chlorotrifluoroethylen CTFE), PTFE (Polytetrafluoro- ethylen) / oder THV (Tetrafluoroethylen-Hexafluoropropylen- Vinylidenfluorid-Polymere) . Die Thermoplaste können somit allgemein als Monomeren Chlorotrifluoroethylen oder andere ge- mischt Halogenalkaneinheiten, Tetrafluoroethylen, Hexafluoro- propylen, Perfluorovinylether, Polyvinylidenfluorid aufweisen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Als Monomeren können auch Alkyleneinheiten, z.B. Ethylen, Propylen oder Buthylen. Die Monomeren können jeweils teil- oder perhalogeniert bzw. fluo- riert sein. Die oben genannten Co- oder Terpolymere können jeweils statistische Polymere, Blockpolymere, Pfropfpolymere oder dergleichen sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform können die eingesetzten fluorierten Polymere Fluoropolymer-Lacke sein, die jeweils Wasser- bzw. Lösemittel basierende Lacke oder Pulverlacke darstellen können. Die Lacke enthalten jeweils zumindest ein oder mehrere Bindemittel und zumeist ferner zumeist geeignet Füllstoffe und Additive.
Die Bindemittel, die jeweils fluoriert oder perfluoriert sind, können beispielsweise eines oder mehrere ausgewählt sein aus der Gruppe Acrylatharze, Aldehydharze, Aklydharze, Amidoharze, Amino-Epoxidharze, Aminoharze, Benzoguanaminharze, Bitumen- harze, Celluloseharze, Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat, Celluloseacetopropionat, Cellulosenitrat , Diaminharze, Epoxid- acrylate, Epoxidharze, Epoxidharzester, Epoxidharz/Teer-Kombinationen, Epoxymethacrylate, Acetatharze wie Ethylen/Vinylace- tate, Fluorpolymerharze, Formaldehydharze, einschließlich modi- fizierte Harze, Harnstoff/Formaldehyd-Harze, Harnstoffharze, Hydroxyacrylate, Indenharze, Isocyanatharze, Ketonharze, Koh- lenwasserstof fharze , Kolophonium-Harzester , Kolophoniumharze , Maleinatharze , Melamin/Formaldehyd-Harze , Melaminharze , Methac- rylate , Naturharze , Phenol/ Formaldehyd-Harze , Phenolharze , Phenoxyharze, Polyacrylate , Polyacrylsäureester , Polyamidharze , Polyamine , Polyaminoamide , gesättigte und ungesättigte Polyester , Polyesteracrylate , Polyetheracrylate , Polyethylen ( auch halogeniert oder chloriert ) , Polyhydroxyharze , Polyisocyanate , Polymethylmethacrylate , Polymethacrylate , Polyolefine ( auch halogeniert oder chloriert ) , Polyolharze , Polypropylene , PoIy- siloxanharze , Polystyrole , Polyurethanharze , Polyurethan/Teer- Kombinationen, Polyvinylharze , Polyvinylacetat , Polyvinylbuty- ral , Polyvinylchlorid ( chloriert ) , Polyvinylidenchlorid, PoIy- vinylidenf luorid, Resinate , Silane, Siliconharze , Siloxanharze , Urethanharze .
Vorzugsweise beträgt der Anteil der Bindemittel in dem Lack bezogen auf die wasserfreie bzw. lösemittelfreie Zusammensetzung ≥ 25-30 Gew.-%, > 50-55 Gew.-%, vorzugsweise > 60-70 Gew.-%, gegebenenfalls > 75-80 Gew.-% oder auch > 90 Gew.-%.
Es versteht sich, dass jeweils eines oder mehrere der oben genannten fluorierten Polymere in dem Bezug enthalten sein können. Vorzugsweise bildet das mindestens eine der oben beschriebenen fluorierten Polymere eine durchgehende Matrix des Bezuges aus. Der Bezug kann sich jeweils in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung der Walze über zumindest annähernd die gesamte Erstreckung der Walze ausdehnen. Vorzugsweise bildet das genannte fluorierte Polymer den Bezug zumindest im Wesentlichen oder vollständig (bezogen auf die polymeren Be- standteile) , abgesehen von üblichen Zusatzstoffen wie Füllstoffe, Additive und/oder Farbmittel usw.
Der Anteil der polymeren Bestandteile, insbesondere der oben genannten fluorierten Polymere, kann ≥ 50 bis 60 Gew.-%, ≥ 70 bis 75 Gew.-%, > 80 bis 90 Gew.-%, > 95 bis 98 Gew.-% oder ca.
100 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der polymeren Bestand- teile des Bezuges oder bezogen auf das Gesamtgewicht des Bezuges insgesamt ausmachen.
Der Bezug kann neben Fluor auch andere Halogene, insbesondere Chlor, enthalten. Das fluorierte Polymer des Bezugs kann perha- logeniert oder perfluoriert sein. Vorzugsweise sind ≥ 50%, ≥ 60%, > 70%, > 75%, > 80%, > 90%, > 95-85% oder ca. 100% der H- Atome der den Bezug bildenden Polymere durch Halogenatome, insbesondere Fluoratome, ersetzt, vorzugsweise sind ≥ 50%, ≥ 75 bis 80%, ≥ 90% oder ca. 100% der Halogenatome des fluorierten Polymers Fluoratome (jeweils at.-%) . Alternativ kann auch ein signifikanter Wasserstoffgehalt, z.B. als kohlenstoffgebundener Wasserstoff, vorliegen. So kann bezogen auf die Summe der C- gebunden Wasserstoff und Halogen- bzw. Fluoratome der Anteil der Wasserstoffatome ≥ 0,5-1 at.-%, > 2-4 at.-%, > 7,5-9 oder bis 10-11 at.-% oder auch > 20-25 at.-% betragen.
Der Fluorgehalt des Fluoropolymers bzw. des Bezuges insgesamt kann ca. 60 - ca. 74 Gew.-%, vorzugsweise ca. 64 - ca. 72 Gew.- %, z.B. ca. 66 bis ca. 70 Gew.-%, insbesondere ca. 68 Gew.-% betragen.
Das jeweilige fluorierte Polymer des Bezuges bzw. der Bezug insgesamt kann jeweils zusätzlich Füllstoffe, Additive und/oder Farbmittel und ggf. weitere Komponenten enthalten.
Als Füllstoffe können jeweils einer oder mehrere vorgesehen sein aus der Gruppe Aluminiumoxide und -hydroxide, Aluminiumsilikate, Alminiumtrihydrat, anorganische Oxide, Calciumcarbonate (natürlich oder gefällt) , Carbonate wie Barium- oder Calciumcarbonat, Christobalithe, Dolomite, Faserstoffen wie Glasfasern, Glas- und Mineralwolle, Graphit, Feldspäte, Fluorpolymer- Pulver (z. B. PTFE und PFA-Pulver) , Silikate, Schichtsilikate wie Glimmer, Gerüstsilikate (die Silikate können jeweils als Kation zumindest überwiegend Natrium-, Kalium, Magnesium und/oder Calcium enthalten) , Hydrogele, Kaolin, Karbonfasern, Kieselerde, Kieselgele, Kieselkreide, Kieselsäure, Korund, Magnesiumhydroxide, Mikrohohlkugeln, Quarz z.B. als Quarzmehl, Ruße, Sand, Siliciumdioxide, Silikatfüllstoffe, Sulfate wie Barium- oder Calciumsulfat, Superabsorber, Talkum, Titandioxi- de, Wollastonite, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Die Füllstoffe können gegebenenfalls in oberflächenmodifizierter, z.B. in hydrophobisierter, Form eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann der Bezug frei von Ruß, Silikaten, Sand und/oder Quarz sein. Ferner kann der Bezug frei von Faserstoffen oder faserigen Bestandteilen, Hohlkugeln und/oder grob-partikulären Füllstoffen mit einer Korngröße von ≤ 25 μm oder ≤ 10-20 μm sein. Vorzugsweise beträgt die mittlere oder maximale Korngröße der Füllstoffe ≤ 5-7,5 μm, ≤ 2-3 μm oder besonders bevorzugt < 1-1,5 μm oder ≤ 0,5-0,75 μm, gegebenenfalls auch ≤ 0,3 μm.
Als Additive können jeweils in dem Polymer bzw. Lack oder in dem Bezug allgemein eines oder mehrere aus der folgenden Gruppe vorgesehen sein: Adsorptionsmittel, Algizide, Antioxidantien, Antiablaufmittel, Antiabsetzmittel, AntiausSchwimmmittel, Anti- blockmittel, Antieindickmittel, Antifoulingmittel, Antigraffi- tiadditive, Antihaftmittel, Antihautadditive, Antikratermittel, Aufheller (optische) , Bakterizide, Dispergieradditive, Emul- gieradditive, Entgasungsadditive, Entlüfter, Entschäumungsmit- tel, Flammschutzmittel, Fungizide, Geliermittel, Glanzverbesserungsmittel, Gleitadditive, Haftvermittler, Hydrophiliermittel, Hydrophobierungsmittel, Katalysatoren, Konservierungsadditive, Korrosionsinhibitoren, Leitfähigkeitsadditive, Lichtschutzmittel, Mattierungsadditive, Netzadditive, Offenzeit-Additive, Photoinitiatoren, Rheologieadditive, Schleifbarkeits-Verbesse- rungsmittel, Sikkative, Soft-feel Additive, Stabilisatoren, strahlenhärtende Additive, Substratnetzadditive, Thixotropier- mittel, Trennmittel, Trockenstoffe, UV-Absorber, UV-Stabilisatoren, Verdickungsmittel, Verlaufsmittel, Vernetzungsmittel, Viskositätsstabilisatoren, Wachse. Als Farbmittel können jeweils einer oder mehrere vorgesehen sein aus der Gruppe Effektpigmente, anorganische und organische Farbpigmente, lösliche Farbstoffe, funktionale Pigmente, Pigmentpräparationen, Schwarzpigmente, Weißpigmente.
Der Füllstoffgehalt des Bezuges kann < 75 oder ≤ 45-50 Gew.-% betragen, vorzugsweise ≤ 30-40 Gew.-%, ≤ 20-25 oder ≤ 19 Gew.- %. Besonders bevorzugt beträgt der Füllstoffgehalt des Bezuges ≤ 7,5-10 Gew.-% oder ≤ 4-5 Gew.-%. Besonders bevorzugt beträgt der Füllstoffgehalt des Bezuges ≤ 1-2 Gew.-% oder der Bezug ist im Wesentlichen füllstofffrei. Die Gewichtsangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht der polymeren Bestandteile des Bezuges oder auf das Gewicht des Bezuges insgesamt. Entsprechendes kann für den Anteil der weiteren Additive oder Farbmittel an der Bezugzusammensetzung gelten, wobei die Summe der Gehalte an Additiven und Farbmitteln vorzugsweise ≤ 25 Gew.-% des Bezugs ausmacht .
Die Schichtdicke des Bezuges des fluorierten Polymers kann ≤ 200 μm betragen, vorzugsweise ≤ 90-100 μm, besonders bevorzugt
≤ 70-80 um oder ≤ 50-60 um. Die Schichtdicke des Bezuges kann ≥
2-3 μm oder ≥ 5-10 μm, vorzugsweise ≥ 20-30 μm, betragen. Die
Schichtdicke des Bezuges kann insbesondere im Bereich von 40-70 μm liegen. Der Bezug kann hierbei über seine Dicke homogen ausgeführt sein, d.h. keinen Gradienten hinsichtlich einer
Eigenschaft wie z.B. Vernetzungsgrad, Härte, Gehalt an anderen
Komponenten oder dergleichen über seine Dicke aufweisen. Die
Schichtdicke ist vorzugsweise derart gewählt, dass diese eine möglichst gute Wärmeabfuhr von der Walzenoberfläche zum Walzen- kern hin ermöglicht.
Die Schichtdicke einer Zwischenschicht zwischen dem fluoropoly- meren Bezug und dem Walzenkern wie z.B. einer Haftvermittlerschicht kann ≤ 50-75 μm, vorzugsweise ≤ 40-45 μm oder ≤ 30-35 μm betragen, besonders bevorzugt ≤ 20-25 μm. Die Schichtdicke der Zwischenschicht kann ≥ 2-3 μm oder ≥ 5-7 μm, beispielsweise ≥ 10 μm betragen. Allgemein kann die Schichtdicke der Zwischenschicht kleiner als die des fluorpolymeren Bezuges sein.
Die Schichtdicke des Gesamtbezuges aus fluorpolymeren Bezug und Zwischenschicht kann ≤ 200 μm, vorzugsweise ≤ 180-150 μm, besonders bevorzugt ≤ 120-100 μm oder auch kleiner ≤ 75-90 μm betragen.
Vorzugsweise ist der fluorpolymere Bezug unmittelbar oder gege- benenfalls mittels einer Zwischenschicht, insbesondere einer Haftvermittlerschicht, deren Dicke vorzugsweise geringer als die des Bezuges ist, auf dem starren, undeformierbaren Walzenkern aufgebracht. Der Walzenkern kann aus einem Metall bestehen. Die Zwischenschicht weist vorzugsweise keine Faserbestand- teile und/oder Füllstoffe auf. Vorzugsweise ist nach einer Ausführungsform zwischen dem fluoropolymerem Bezug und dem Walzenkern außer der Haftvermittlerschicht keine weitere Zwischenschicht vorgesehen.
Weist die erfindungsgemäße Walze eine hartelastische Zwischenschicht auf, so ist die Schichtdicke derselben vorzugsweise gleich oder größer der des Bezuges mit einer Härte von ≥ 15 Shore D, sie kann gegebenenfalls jedoch geringer sein. Die Schichtdicke der Zwischenschicht kann hierbei bis zu 100 μm oder bis 200-300 μm oder bis 500 μm, bis 1-2 mm oder bis 5 mm oder mehr betragen. Gegebenenfalls kann die Schichtdicke der Zwischenschicht auch kleiner als die des Bezuges sein. Eine solche Zwischenschicht verschlechtert den Wärmetransport von der Walzenoberfläche zum Walzenkern, was meist unerwünscht ist, sie kann jedoch vorgesehen sein, wenn ein optimaler Wärmetransport nicht zwingend notwendig ist und andere Eigenschaften des Walzenbezuges insgesamt optimiert werden sollen. Die hartelastische Zwischenschicht kann eine Härte im Shore D-Bereich aufweisen, beispielsweise ≥10-15 Shore D oder ≥ 20 Shore D.
Die Härte der hartelastischen Zwischenschicht kann ≥ 10-15 Shore D betragen, z.B. auch ≥ 20-30 Shore D, vorzugsweise ist die Härte ≤ 50-60 Shore D oder < 70-80 Shore D. Die Härte der hartelastischen Zwischenschicht kann im Bereich von 30-40 Shore D. Die Härte der hartelastischen Zwischenschicht ist vorzugs- weise geringer als die Härte des auf diese aufgebrachten fluo- ropolymeren Bezuges, sie kann gegebenenfalls auch zumindest ungefähr gleich derselben sein, beispielsweise mit einer relativen Abweichung von < ± 15-20% oder < ± 5-10%. Der Begriff "hartelastisch" kann hier auch im Sinne von „duromerelastisch" oder „energieelastisch" verstanden werden, so dass die Zwischenschicht also „nicht entropieelastisch" ist.
Der nahe oder an der Walzenoberfläche vorgesehene fluoropolyme- re Bezug erstreckt sich vorzugsweise über zumindest annähernd die gesamte Breite der beim Druckvorgang aktiven Nutzfläche, die z.B. beim Reibervorgang aktiv ist oder als Druckmittelübertragungsfläche dient. Vorzugsweise erstreckt sich der fluoropo- lymere Bezug vollumfänglich um die Walze.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Druckmaschine mit zumindest einer oder mehreren erfindungsgemäßen Walzen. Vorzugsweise sind sämtliche Reiberwalzen und/oder sämtliche Übertragungswalzen mit einem Bezug mit einer Härte von ≥ 15 Shore D als erfindungsgemäße Walzen ausgebildet. Die erfindungsgemäßen Walzen können zudem in der Reinigungsvorrichtung des jeweiligen Farbwerkes bzw. der Druckmaschine vorgesehen sein, vorzugsweise sind sie jedoch in dem Farbwerk der Druckmaschine angeordnet.
Vorzugsweise arbeiten in der jeweiligen Druckmaschine bzw. dem Farbwerk die erfindungsgemäßen Walzen jeweils gegen zumindest eine oder mehrere Walzen mit einem Bezug aus einem polymeren Material geringerer Härte. Diese Walzen können jeweils ebenfalls mit einem stark hydrophoben Bezug versehen sein, insbesondere mit einem elastischen Fluorpolymeren oder mit einem Be- zug, der derartige elastische Fluorpolymere enthält, insbesondere als Matrixmaterial des Bezugs. Solche Walzen sind aus der DE 10 2004 054 425 bekannt, die hiermit durch Inbezugnahme vollinhaltlich mit umfasst ist. Die Bezüge dieser Walzen weisen in der Regel eine Härte von ≥ 20 Shore A und ≤ 80 Shore A auf, zumeist im Bereich von 20 bis 50 Shore A.
Das entscheidende im Sinne der Erfindung ist somit, dass die Oberflächenspannung der erfindungsgemäßen harten (vorzugsweise duromer oder thermoplastisch bezogenen) Walzen mit etwa gleicher niedriger Oberflächenspannung ausgestattet sind wie die weichen (elastomer bezogenen) Walzen, des Farbwerkes, die insbesondere mit einem elastischen Fluoropolymeren wie z.B. einem Fluorkautschuk beschichtet sein können. Die Oberflächenspannung der erfindungsgemäßen Walzen und der weichen Walzen, die gegeneinander arbeiten, kann somit jeweils ≤ 40-50 mN/m, vorzugswei- se ≤ 25-30 mN/m oder ≤ 15-20 mN/m sein. Die relative Unterschied der Oberflächenspannungen der erfindungsgemäßen Walzen und der weichelastischen Gegenwalzen kann ≤ 75-100%, vorzugsweise ≤ 30-50% oder ≤ 20-25% sein, besonders bevorzugt ≤ 15-10 %. Alle Elemente des Farbstuhles können somit mit kompatibeler etwa gleicher niedriger Oberflächenspannung ausgestattet sein.
Vorzugsweise besteht der Bezug der erfindungsgemäßen Walze im Wesentlichen vollständig aus dem beschriebenen fluorierten Polymeren, abgesehen von etwaigen Füllstoffen, Additiven und/ oder Farbmitteln oder sonstigen Hilfsstoffen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft beschrieben und anhand der Figur erläutert.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Reiberwalze einen auf einem starren Kern, beispielsweise einem Stahlkern mittels einer Haftvermittlerschicht aufgebrachten Bezug mit einer Schichtdicke von 80 μm und einer Härte von 50 Shore D auf. Der Bezug besteht aus einem fluorierten Polymeren in Form eines Duroplasten, welcher ein Polyurethanharz, Polyesterharz, Epoxidharz, Acrylatharz oder Polyetherharz sein kann. 95% der Kohlenstoff-gebundenen Wasserstoffatome des Polymers sind durch Fluoratome substituiert. Bezogen auf 100 Monomeren des poly- meren Materials liegen ca. 30 kovalente Vernetzungsstellen vor.
Ein zweites Ausführungsbeispiel betrifft eine Walze nach dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Bezug hier auf einer hartelastischen Zwischenschicht aus Hartgummi aufgebracht ist, die eine Schichtdicke von 500 μ und eine Härte von 20 Shore D aufweist. Eine derartige Walze kann insbesondere als Übertra- gungswalze in der Druckmaschine eingesetzt werden.
Nach einem dritten Ausführungsbeispiel weist eine Reiberwalze einen auf einem starren Walzenkern mittels einer Haftvermittlerschicht aufgebrachten Bezug mit einer Schichtdicke von 60 bis 80 um und einer Härte von 55 Shore D auf. Der Bezug besteht aus einem hochvernetzten PFE-PMVE-Propylen-Terpolymer, wobei bezogen auf 100 Monomereneinheiten ca. 30 Vernetzungsstellen vorliegen. Der Fluorgehalt des Bezuges beträgt 65 Gew.-% bezogen auf das Polymerengewicht. Der Bezug kann insbesondere in Form einer wässrigen Dispersion oder einer Lösung mit organischen Lösemitteln auf dem Walzenkern aufgebracht sein.
Das vierte Ausführungsbeispiel stellt eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels dar, wobei zwischen dem Walzenkern und dem Bezug eine hartelastische Zwischenschicht in einer Schichtdicke von 200 μm mit einer Härte von 30 Shore D aufgebracht ist.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist auf dem starren Kern ein Bezug aus einem hochvernetzten Fluorsilikonpolymer in einer Schichtdicke von 50 μm und einer Härte von 40 Shore D aufgebracht. Die C6-C12 Alkylsubstituenten des Silikonpolymers sind jeweils perfluoriert. Das Silikonpolymere ist dreidimensional über ungesättigte Seitengruppen, insbesondere Vinylgrup- pen, und/oder trifunktionelle Si-Atome vernetzt. Gegebenenfalls kann der Bezug auch auf einer hartelastischen Zwischenschicht aus Hartgummi aufgebracht sein, die eine Schichtdicke von ca. 1 mm und eine Härte von ca. 35 Shore D aufweisen kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist eine vorzugsweise als Reiberwalze einsetzbare Walze einen unmittelbar auf dem starren Walzenkern in geeigneter Weise aufgebrachten Bezug auf, der aus einem Fluorthermoplast, beispielsweise ECTFE oder PVDF besteht und eine Schichtdicke von ca. 50 μ sowie eine Härte von ca. 40 Shore D aufweisen kann.
Die Bezüge nach den Ausführungsbeispielen können jeweils Füllstoffe und weitere Additive enthalten, wobei die Füllstoffe beispielsweise bis zu 10-40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Bezugmaterials vorgesehen sein können, ohne hierauf beschränkt zu sein. Der Bezug kann jeweils aber auch füllstofffrei sein. Weiterhin können die Bezüge übliche Additive aufweisen, die in einem Anteil bis 10-25 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Bezugsmaterials vorliegen können, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Ist bei den Walzen nach den Ausführungsbeispielen der Bezug - gegebenenfalls mittels einer Haftvermittlerschicht - unmittelbar auf dem Walzenkern aufgebracht, so stellen diese Walzen besonders bevorzugt Reiberwalzen dar, die mit einer Kühlungsein- richtung versehen sein können. Ist zwischen Walzenkern und Bezug eine hartelastische Zwischenschicht vorgesehen, so können diese Walzen besonders bevorzugt als Übertragungswalzen eingesetzt werden, welche gegen mit elastischem Material bezogene Übertragungswalzen arbeiten können, gegebenenfalls jedoch auch als Reiberwalzen.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Druckmaschine mit einer erfindungsgemäßen Walze. Die erfindungsgemäße Walze kann gegen zumindest eine Gegenwalze mit einem Bezug aus einem elasti- schem, polymeren Material geringerer Härte arbeiten. Das elastische, polymere Material der Gegenwalze kann hierbei ein Fluo- relastomer sein oder der Bezug der Gegenwalze kann ein solches Fluorelastomer enthalten. Die erfindungsgemäße Reiber- oder Übertragungswalze kann Bestandteil eines Farbwerkes sein. Die erfindungsgemäße Walze ist auch im Trockenoffset einsetzbar.
In der Figur ist schematisch eine Druckmaschine mit erfindungsgemäß ausgebildeten Reiber- und Übertragungswalzen dargestellt.
Die Druckmaschine 10 (insbesondere Offset-Druckmaschine) weist ein Feuchtwerk 11 sowie ein Druckwerk 12 zur Bedruckung eines Druckträgers wie einer Papierbahn auf. Das Feuchtwerk 11 weist ein Feuchtmittelreservoir 14 auf, aus welchem mittels einer Tauchwalze 15 ein Feuchtmittel wie mit Hilfsstoffen versetztes Wasser gefördert wird. Die geförderte Feuchtmittelmenge wird durch eine gegen die Tauchwalze arbeitende Dosierwalze 16 dosiert. Der hierdurch erzeugte Feuchtmittelfilm wird anschließend auf mindestens eine Feuchtauftragwalze 17 übertragen und anschließend von dem Feuchtwerk 11 auf den Plattenzylinder 18 (auch Druckformzylinder genannt) des Feuchtwerks 12 übertragen. Anstelle des Plattenzylinders kann selbstverständlich in entsprechender Weise auch eine Druckplatte eingesetzt werden, die gegebenenfalls unmittelbar den jeweiligen Gegenstand bedrucken kann. Auf den Plattenzylinder 18 wird ferner durch die Walzen 26 eines Farbwerkes 25 eine Druckfarbe oder allgemein ein Ver- druckmittel aufgebracht. Das Verdruckmittel wird hierbei aus einem Reservoir 27 mittels einer Duktorwalze 28 oder einer anderen Fördereinrichtung gefördert und mittels einer zumeist Elastomer beschichteten Heberwalze 29 auf eine Reiberwalze 30 übertragen. Die Heberwalze 29 wird hierbei zwischen der Duktor- walze 28 und der Reiberwalze 30 oszillierend hin- und herbewegt. Ein Teil oder sämtliche der Reiberwalzen können hierbei erfindungsgemäß ausgeführt sein, beispielsweise nach den zuvor genannten Ausführungsbeispielen. Die Reiberwalzen 30 können teilweise als nicht oszillierende Übertragungswalzen ausgeführt sein. Ein Teil oder sämtliche der Walzen 26 können weichelastisch beschichtet sein. Zwischen den nachfolgenden Farbwalzen 26 und den Reiberwalzen 30 wird jeweils ein homogener Verdruckmittelfilm gewünschter Dicke erzeugt, der auf den Plattenzylinder 18 übertragen wird.
Es versteht sich, dass alternativ das Farbwerk 25 auch als Filmfarbwerk ausgeführt sein kann, in welchem der Duktor abge- rakelt wird und keine direkte Berührung zu einer mit Maschinengeschwindigkeit laufenden nicht-elastomer beschichteten FiIm- walze hat.
Allgemein werden die als Reiberwalzen ausgebildeten erfindungsgemäßen Walzen traversierend, d.h. in Walzenlängsrichtung oszillierend betrieben und arbeiten gegen Übertragungswalzen, die vorzugsweise elastisch beschichtet sind. Die erfindungsgemäßen Reiberwalzen können jeweils mit einer Kühleinrichtung versehen sein. Die Reiberwalzen sind hierbei in der Regel dauerhaft aber austauschbar in dem Druckwerk montiert, da die Reiberwalzen eine sehr hohe Lebensdauer aufweisen. Die erfindungsgemäß ein- gesetzten Übertragungswalzen üben hierbei keine traversierende Bewegung aus .
In üblicher Weise wird das auf dem Plattenzylinder 18 erzeugte Druckbild, welches durch eher hydrophile und eher hydrophobe Bereiche auf dem Plattenzylinder erzeugt wird, anschließend über den Gummituchzylinder 20 auf den Druckträger 13 übertragen, wobei der Druckträger 13 zwischen dem Gummituchzylinder 20 und einem Gegendruckzylinder 21 durchgeführt wird.
Allgemein ist bei einem Farbwerk einer Druckmaschine somit ein Verdruckmittelreservoir vorgesehen, aus welchem Verdruckmittel mittels einer geeigneten Einrichtung gefördert und mittels einer Heberwalze oder einer anderen Übertragungseinrichtung dem Farbwerk zugeführt wird. Über die Walzen des Farbwerkes, die elastisch beschichtete Übertragungswalzen, erfindungsgemäße harte Übertragungswalzen und Reiberwalzen aufweisen, wird das Verdruckmittel dann einem Druckformzylinder oder anderen Druck- form übertragen, welche zur Erzeugung eines entsprechenden Bildes hydrophile und hydrophobe Oberflächenbereiche aufweist, und anschließend zumeist von dem Druckformzylinder über einen Gummituchzylinder einem zu bedruckenden Gegenstand wie z. B. einer Papierlage übertragen. Die erfindungsgemäßen Reiber- und Übertragungswalzen sind somit vorzugsweise zwischen der Heberwalze und dem Druckformzylinder bzw. der Druckplatte angeordnet. Die erfindungsgemäße Reiber- oder Übertragungswalze kann hierbei gegen eine oder mehrere mit einem elastischen Bezug versehene Walzen arbeiten. Gegebenenfalls können Färb- und Feuchtmittelwerk auch in Kombination ausgeführt sein, so dass dem Plattenzylinder 18 bestimmungsgemäß eine Farbmittel- Feuchtmittel-Emulsion zugeführt wird. Die erfindungsgemäße Walze ist jedoch insbesondere auch im wasserlosen Offset, vor- zugsweise in Offsetmaschinen ohne Feuchtwerk, einsetzbar.
Nach dem Ausführungsbeispiel können die erfindungsgemäßen Walzen einen Bezug mit einer Beschichtung von ≥ 15 Shore D aufweisen. Diese Walzen können gegen elastisch beschichtete Übertra- gungswalzen arbeiten, deren Oberflächenbezug beispielsweise eine Härte von 20 bis 60 Shore A, beispielsweise ca. 30 Shore A aufweisen kann. Der Bezug kann aus einem Basispolymeren in Form eines hochvernetzten, nicht-elastisches (nicht-entropieelastisches) Fluorpolymer bestehen, zusätzlich zu Füllstoffen und anderen üblichen Komponenten, oder ein solches Polymer zu mehr als 50 Gew.-% bezogen auf den Polymerengehalt oder das Gesamtgewicht des Bezuges enthalten. Die Walze bzw. der Walzenbezug kann eine Oberflächenrauhigkeit von ≤ 3 μm Rz aufweisen. Das fluorierte Polymer kann bezogen auf das Polymergrundgerüst mit einer Kohlenstoffzahl entsprechend 100 C4-C8 Monomeren 10 bis 20 Vernetzungsstellen aufweisen und beispielsweise ein fluoriertes Polyurethanharz, Polyesterharz, Epoxydharz, Acrylat- harz, Polycarbonat oder Polyetherharz sein. Das Fluorpolymer kann als Copolymere Vinylidenfluorid- und Hydropentafluor- propylen-Monomereneinheiten enthalten. Alternativ kann aas den Bezug bildende Fluorpolymer kann auch ein Fluorthermoplast sein und beispeilsweise ECTFE, FEP, PVDF, und/oder THV enthalten. Nach einer weiteren Alternative kann das fluorierte Polymer auch ein Fluorpolymer-Lack ist. Das fluorierte Polymer kann jeweils perfluoriert sein, ohne hierauf beschränkt zu sein. Der Füllstoffgehalt des Bezugs kann ca. 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Bezugsmaterials betragen. Die Schichtdicke des Bezuges kann ca. 40 um betragen. Zwischen Bezug und Walzenkern kann eine Zwischenschicht aus Hartgummi vorgesehen sein, deren Härte kleiner/gleich der Härte des fluoropolymeren Bezu- ges ist.
Der oben beschriebene Bezug oder ein anderer Bezug nach der vorliegenden Erfindung kann ein fluoropolymer Bezug sein, der eine Ritzhärte von 6B nach ISO 15184 : 1998 (E) aufweist oder härter ist, beispielsweise eine Ritzhärte von ≥ 4B, ≥ 2B oder ≥ B aufweist, vorzugsweise härter ist und eine Ritzhärte von ≥ F oder ≥ H, besonders bevorzugt eine Ritzhärte von ≥ 2H oder ≥ 4H aufweist .
Der Ritztest kann jeweils bei Raumtemperatur (22 Grad Celsius) und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % durchgeführt werden. Zur Bestimmung der hier angegebenen Ritzhärte kann ein Elcometer 501 Bleistifthärte-Prüfergerät eingesetzt werden. Die Ritzhärte kann unter Verwendung von Stiften des Typs Faber- Castell 9000 Design Set (Stifthärte 6B-6H) ermittelt werden. Diese Bedingungen können für sämtliche Angaben bezüglich der Erfindung gelten. Die angegebene Bleistifthärte (Ritzhärte) entspricht somit jeweils dem härtesten Bleistift, bei welchem eine entsprechende Ritzmarke gerade noch nicht erkennbar ist, beispielsweise durch optische Wahrnehmung durch Augenscheinnah- me oder durch manuelles ertasten.
Im Rahmen der Erfindung gilt, wie durch die experimentellen
Untersuchungen an den erfindungsgemäßen Bezügen festgestellt wurde, dass ein gerade noch sichtbarer Ritz eine Tiefe von ca.
1 μm aufweist, wobei ein solcher Ritz nicht mehr manuell tast- bar ist. Ritze oder Riefen mit einer Tiefe unter 0,5 μm, die eine plastische Deformation des Bezugmaterials darstellen können, sind durch die im Rahmen der Untersuchungen zu der Erfindung benutzen Messgeräte nicht mehr messbar und auch im Glanz- winkel für das menschliche Auge nicht mehr wahrnehmbar. Die Messung der Ritztiefe erfolgte im Rahmen der Erfindung durch Abformen der Ritze mittels geeigneter Abdruckmassen wie beispielsweise „Mikrosil"-Abdruckmassen, die anschließend unter einem Oberflächentaster für das Tastschnittverfahren nach DIN ISO 4288.1989 hinsichtlich ihrer Profilhöhe vermessen wurden, z. B. mittels eines Gerätes des Typs „waveline" der Firma Hommelwerke. Alternativ kann zur Bestimmung der Profilhöhe ein Streifentriangulationsmessgerät zur Strukturanalyse von Oberflächen wie z.B. das Gerät ODSCAD der Firma GF Messtechnik (siehe Werte der GFM-Auswertung der Tabellen 1 und 2) oder ein Weisslichtinterferrometer herangezogen werden. Ausgehend von diesen Untersuchungen kann somit festgestellt werden, dass bei der im Rahmen der Erfindung jeweils angegebenen Ritzhärte des Walzenbezuges die durch den Ritzversuch erzeugten (nicht mehr wahrnehmbaren) Riefen eine Tiefe von ≤ 0,5 um aufweisen, falls vorhanden, was für Beschichtungen mit einer Oberflächenrauhigkeit Rz von ≤ 2 μm gilt .
Die Ritzhärten im Rahmen der Erfindung beziehen sich auf Ober- flächen mit einer Rauhigkeit Rz von 2-3 μm, insbesondere ca. 2 μm oder kleiner, sofern nichts anderes angegeben ist. Sollte die Rauhigkeit eines zu untersuchenden Bezuges größer als ca. 2-3 μm betragen, so sollte dieser vor der Durchführung des Ritzversuches durch geeignete Mittel, wie beispielsweise durch Polieren, auf den genannten Rauhigkeitswert Rz von 2-3 μm, insbesondere ca. 2 μm, geglättet werden, um vergleichbare Ergebnisse zu liefern.
Die jeweils erzeugten sichtbaren Ritze haben typischerweise eine Breite von 200-300 μm oder mehr, insbesondere bei tieferen Ritzen. Die Messwerte wurden jeweils an einer mit dem Bezugmaterial versehenen Platte/Blech bei einer Dicke des Bezuges von ca. 40 μ bestimmt. Die Werte gelten jedoch entsprechend, wenn die Ritzuntersuchungen an einer entsprechend mit dem Bezug beschichteten Walze durchgeführt werden.
Allgemein kann im Rahmen der Erfindung das Bezugmaterial auf den Walzenkern aufgebracht werden, beispielsweise aus flüssiger Phase, wobei der Walzenkern mit einem Haftvermittler präpariert sein kann. Gegebenenfalls kann auch auf Kern zunächst eine harte Zwischenschicht aufgebracht werden, gegebenenfalls ebenfalls unter Verwendung eines Haftvermittlers, wobei dann auf die harte Zwischenschicht seinerseits ein Haftvermittler und dann das Bezugmaterial durch geeignete Verfahren aus flüssiger Phase als Coating aufgebracht wird, so dass der Bezug eine Schichtdicke in der Größenordnung von 15 bis 50 μm aufweisen kann, sofern nichts anderes angegeben ist.
Bei den Probeblechen für die Ritzuntersuchungen handelt es sich um sandgestrahltes Blech mit einem Rz kleiner 15μm, die nachfolgend mit 15 μm eines geeigneten Haftvermittlers aus flüssiger Phase im Sprühauftrag beschichtet wurden und sodann nach halbstündiger Zwischentrocknung bei 400C mit dem Funktionscoa- ting (Bezug) aus Fluorkohlenwasserstoffharz ebenfalls im Sprühauftrag, diesmal zweistufig, mit ca 25μm beschichtet wurde, nach zweistündiger Trocknung bei Raumtemperatur sodann 4 Stunden bei 1400C vernetzt wurde. Die sich ergebende Rauigkeit der Bezugoberfläche ist vor allem ein Resultat der Sprüh- und Auf- tragsparameter. Je trockner das Aerosol aufgetragen wird, desto rauer ist die Beschichtung. Der Test wird durchgeführt nach 24 Stunden Lagerung an Normalklima.
Ausführungsbeispiel 1 bezieht sich hierbei auf einen ersten erfindungsgemäßen Walzenbezug mit einer Oberflächenrauhigkeit der unbeschädigten Oberfläche von 1,4 μm (Rz) . Als Substrat dient ein Stahlblech.
Figure imgf000034_0001
1) Fluorkohlenwasserstoffharz (Material des Walzenbezugs) beschichtet
Ausführungsbeispiel 2 zeigt eine Ritzhärtebestimmung nach Wolff-Willborn an einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Oberflächenrauhigkeit der unbeschädigten Oberfläche betrug hierbei 5 μm (RZ) . Substrat ist ein Stahlblech. Die Dicke der untersuchten Bezugschicht ist 40 μm.
Figure imgf000035_0001
Figure imgf000036_0001
1) Fluorkohlenwasserstoffharz (Material des Walzenbezugs) beschichtet
Rz-Wert der unbeschädigten Oberfläche: 4.95 μm

Claims

Patentansprüche
1. Reiber- oder Übertragungswalze für Druckmaschinen, insbesondere Offsetdruckmaschinen, wobei die Walze einen zumin- dest im Wesentlichen starren Kern und einen auf dem Kern aufgebrachten, dauerhaft befestigten Bezug aus einem poly- meren Material aufweist, wobei der Bezug, gegebenenfalls mittels einer Haftvermittlerschicht, unmittelbar auf dem Kern oder auf einer hartelastischen Zwischenschicht mit einer Härte von :> 10 Shore D aufgebracht ist, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Bezug zumindest überwiegend oder im wesentlichen aus fluorierten Polymeren besteht und dass der Bezug eine Härte von >_ 15 Shore D und/oder eine Ritzhärte nach ISO 15184 von 6B oder härter aufweist.
2. Walze nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das fluorierte Polymer ein duroplastisches oder energieelastisches Material ist.
3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e ke n n z e i c hn e t , dass die Oberflächenenergie der Walzenbezugoberfläche ≤ 25 mN/m beträgt.
4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Bezug eine Ritzhärte von 4B oder härter aufweist.
5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Härte des Bezuges im
Bereich von 25 bis 80 Shore D liegt.
6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Walze eine Oberflä- chenrauhigkeit von ≤ 15 μm Rz aufweist.
7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das fluorierte Polymer bezogen auf das Polymergrundgerüst mit einer Kohlenstoffzahl entsprechend 100 C4-C8 Monomeren mehr als 10 bis 20 Vernetzungsstellen aufweist.
8. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das fluorierte Polymer mindestens eines oder mehrere aus der Gruppe von jeweils fluoriertem Polyurethanharz, Polyesterharz, Epoxydharz, Acrylatharz, Polycarbonat und Polyetherharz ist.
9. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Polymer ein hochver- netztes nicht-elastisches (nicht-entropieelastisches) Fluorpolymer ist.
10. Walze nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , dass das Fluorpolymer ein Copolymer, einschließlich Terpolymer oder Tetrapolymer, ist, welches Vinyliden- fluorid-, Hexafluorpropylen-, Chlortrifluorethylen-, Hydropentafluorpropylen-, Tetrafluorethylen-, Perfluor- vinylether-, Perfluormethylvinylether- und/oder Ethylen- Monomereneinheiten enthält.
11. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das fluorierte Polymer ein polymeres, nicht-elastisches Fluorsilikon ist oder polyme- re, nicht-elastische Fluorsilikoneinheiten enthält.
12. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a du r c h g e kenn z e i c hne t , dass das Polymer ein Fluorthermoplast ist.
13. Walze nach Anspruch 12, dadur ch g e kenn z e i ch n et , dass das Fluorthermoplast mindestens eines oder mehrere der Polymere der ECTFE, ETFE, FEP, PFA, PVDF, PTFE und/oder THV enthält.
14. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a du r c h g e kenn z e i c hne t , dass das fluorierte Polymer ein Fluorpolymer-Lack ist.
15. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a du r c h ge kenn z e i chn e t , dass das fluorierte Polymer einen Fluorgehalt aufweist, so dass _> 50 Atomprozent der Wasserstoffatome des Polymers durch Fluoratome ersetzt sind.
16. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a du r c h g e ke n n z e i c hn e t , dass der Füllstoffgehalt des Bezugs £ 75 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Bezugsmaterials beträgt.
17. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h ge kenn z e i c hn e t , dass die Schichtdicke des Bezuges £ 200 μm beträgt.
18. Walze nach Anspruch 17, dadurch g e ke nn z e i ch - n e t , dass die Schichtdicke des Bezugs < 80 μm beträgt.
19. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Härte der hartelastischen Zwischenschicht im Bereich von 20 bis 50 Shore D liegt .
20. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Härte der Zwischenschicht kleiner/gleich der Härte des fluoropolymeren Bezuges ist und/oder das die Elastizität der Zwischenschicht größer/gleich der Elastizität des fluoropolymeren Bezuges ist.
21. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die hartelastische Zwi- schenschicht aus Hartgummi besteht.
22. Druckmaschine mit zumindest einer Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 21.
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