WO2013083797A1 - Glasfaserverstärkte hülse für die druckindustrie - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of electrically conductive, glass-fiber-reinforced sleeves for the printing industry by means of UV curing and to printing sleeves produced by means of this process.
  • the flexographic printing plates used can, in principle, be applied directly to the printing cylinder, for example by sticking them onto the printing cylinder with double-sided adhesive tape.
  • a sleeve is a cylindrical hollow body on which the printing plates are mounted, or which may also be completely covered with a printing layer.
  • the sleeve technology allows a very quick and easy change of the printing form.
  • the inner diameter of the sleeves is almost equal to the outer diameter of the printing cylinder, so that the sleeves can be easily pushed over the printing cylinder of the printing press. The pushing on and off of the sleeves works almost without exception after the
  • Air cushion principle For the sleeve technology, the press is equipped with a special pressure cylinder, a so-called air cylinder. Of the
  • Air cylinder has a compressed air connection on the front side, with the compressed air in the interior of the cylinder can be passed. From there it can emerge again via holes arranged on the outside of the cylinder.
  • Modern sleeves usually have a multilayer structure. Reference may be made, for example, to US Pat. No. 6,703,095 B2. The basis is modern sleeves a thin hollow cylindrical sleeve, also called pressure sleeve. One or more further layers of a polymeric material can then be applied thereon.
  • Said sleeve is usually made of fiber-reinforced polymeric materials.
  • glass fibers glass fiber nets or carbon fibers in
  • thermosetting resins or with UV-curable resins such as polyester resins or epoxy resins are used.
  • the glass fibers or glass fiber nets can be impregnated with the said resins, wound around a rotating core and then cured thermally or by means of UV light.
  • the glass fibers are usually coated with suitable adhesion promoters prior to use in order to achieve the best possible adhesion between the glass fiber and the resin in which the glass fibers are embedded.
  • UV curing of the unhardened sleeves for the printing industry is faster and more reliable than thermal curing, and is therefore a preferred technique.
  • the polymer resins mentioned are not electrically conductive. It is a common technical requirement that the printing sleeves should have some electrical conductivity to establish a conductive connection between the sleeve surface and the metallic printing cylinder. This is to avoid the electrostatic charging of the sleeves during printing.
  • thermosetting systems While the requirement for some electrical conductivity in thermosetting systems is relatively easy to meet, for example by mixing electrically conductive particles such as carbon black under the resin, this requirement poses major problems in the manufacture of UV-curable resin printing sleeves because of soot Resin-containing resin is not UV-transparent and therefore no UV curing is possible.
  • DE 27 00 118 C2 discloses the production of a sleeve for sliding on
  • glass fiber reinforced resin for example, glass fiber reinforced polyester resin or glass fiber reinforced epoxy resin.
  • DE 196 34 033 C1 discloses a sleeve for pushing on impression cylinder, which comprises a seamless inner layer of fiber-reinforced plastic. On an outer layer of an electrically conductive, elastic material is applied. Around To ensure electrical conductivity to avoid electrostatic charge, the inner layer comprises an electrically conductive metal mesh, the at least at one point the pressure cylinder -wenn the sleeve is pushed onto this and at least one location touches the electrically conductive outer layer.
  • EP 943 432 A1 discloses a sleeve for pushing on impression cylinder, which comprises a seamless inner layer of fiber-reinforced plastic. There is one on it
  • the inner layer comprises electrically conductive threads, for example copper threads, thereby at least one point an electrically conductive connection between the printing cylinder -wenn when the sleeve is pushed onto this - and the outer layer.
  • WO 99/44957 discloses coated glass fibers or glass fiber bundles.
  • JP 09-208 268 A discloses the coating of glass fibers with formulations comprising particles of colloidal Si0 2 , calcium carbonate, kaolin or talc, the average diameter being 5 to 2000 nm. The particles are bound in an amount of 0.001 to 2.0 wt .-% based on the glass fiber to the glass fiber.
  • the object of the invention is to provide a process for producing glass fiber reinforced, electrically conductive printing sleeves by means of UV curing.
  • the glass fibers used are provided in an upstream process step with an adhesion-promoting coating, and the formulation used for coating comprises electrically conductive nanoparticles.
  • the electrically conductive nanoparticles are carbon nanotubes.
  • a glass fiber reinforced sleeve has been found for the printing industry comprising at least glass fibers and a cured resin, and wherein the glass fibers have an adhesion-promoting coating comprising electrically conductive nanoparticles.
  • the sleeves according to the invention for the printing industry have the form of a hollow cylinder in a manner known in principle. They are intended for application to a metallic impression cylinder.
  • glass fibers are provided with an adhesion-promoting coating, wherein the
  • adhesion-promoting coating comprises electrically conductive nanoparticles.
  • the glass fibers used may preferably be filaments, but in principle it is also possible to use prefabricated glass fiber nets or glass fiber fabrics. Suitable glass fibers are known in principle to the person skilled in the art.
  • glass fibers with a length of 600 to 800 tex can be used.
  • Adhesion-promoting coatings for glass fibers are known in principle to the person skilled in the art. In order to improve the adhesion, preference may be given according to the invention
  • organofunctional silanes are used, in particular those of the structure R-Si (OR ') 3 .
  • R is an organic group that can interact with organic materials, such as polymeric materials, and the groups OR 'are easily hydrolyzable groups such as methoxy or ethoxy groups.
  • the alkoxy groups can hydrolyze in the presence of moisture, and the formed
  • they may be amino functional silanes, i. the group R has amino groups.
  • adhesion promoters are commercially available.
  • the formulation used for coating comprises electrically conductive nanoparticles.
  • nanoparticles is known in principle to the person skilled in the art, which is very small particles in which the particle size already has a significant influence on the chemical and physical properties
  • nanoparticles having a particle size of less than 100 nm are generally used for example, from 1 to 100 nm, preferably from 1 to 10 nm and more preferably from 1 to 5 nm, in the case of spherical or approximately spherical particles, this size refers to the diameter Values is averages. Is it about
  • the nanoparticles can be any nanoparticles, provided they have a certain electrical conductivity.
  • the nanoparticles are carbon nanotubes.
  • Carbon nanotubes are known in principle to the person skilled in the art.
  • the diameter of the carbon nanotubes used can be 1 to 50 nm. Preferred for
  • Embodiments of the invention are carbon nanotubes with a diameter of 1 to 10 nm and particularly preferably 1 to 5 nm. They may be single-walled or multi-walled, for example double-walled, carbon nanotubes.
  • the length of tubes is larger than the diameter.
  • the length / thickness - As a rule, the ratio is at least 10: 1, for example 10: 1 to 1000: 1.
  • the length of carbon nanotubes of the stated thickness may be, for example, about 1.5 ⁇ m.
  • the electrically conductive nanoparticles are single-walled carbon nanotubes.
  • the electrically conductive nanoparticles are multi-walled carbon nanotubes.
  • Carbon nanotubes is determined by the skilled person depending on the desired properties of the sleeve for the printing industry, in particular the desired conductivity. They can be used, for example, in an amount of 0.5 to 50 wt .-%.
  • the proportion by weight of the nanoparticles in the coating is preferably from 0.5 to 40% by weight, particularly preferably from 20 to 40% by weight, based on the sum of all
  • the amount of the coating based on the glass fiber is determined by the person skilled in the art, depending on the desired properties of the glass fibers or the sleeves for the printing industry to be produced therewith. It has proven useful to use the coating in an amount of 0.1 to 5 wt .-%, preferably 1 to 5 wt .-% and particularly preferably 1.5 to 4 wt .-% with respect to the glass fibers.
  • Formulations in particular organofunctional silanes mixed with the nanoparticles and applied by conventional techniques on the glass fibers.
  • the nanoparticles may be contained in the sizing which is applied to the filament during the thread-pulling operation.
  • the size may still contain conventional film formers, plasticizers, wetting agents and antistatic agents.
  • UV curable resins for making the sleeve may include those known in the art and commercially available UV curable resins, for example, resins based on polyester acrylates, epoxy acrylates, polyether acrylates or
  • the UV-curable resin may also be itself electrically conductive, it is preferably a conventional resin, which is not electrically conductive. Preference is given to using polyester and urethane acrylates. Such resin formulations are commercially available and may of course include other components.
  • the molding of the UV-curable sleeve of the glass fibers and the UV-curable resin can in principle be carried out by methods known to the person skilled in the art.
  • the sleeves can be made largely manually.
  • the production can be carried out by means of the filament winding method.
  • glass fibers are kept rollable on so-called coil stands.
  • the mold used is a rotating, cylindrical core onto which the fibers are applied, the glass fibers being impregnated with the UV-curable resin prior to application to the core.
  • the glass fibers are placed on the rotating, live and voltage-controlled
  • the sleeve is cured in step (2) by irradiation with UV radiation. This can preferably be done by the sleeve rotates on the cylindrical core. As a result, a particularly uniform UV curing is achieved. UV curing is possible in the method according to the invention, even if the electrically conductive nanoparticles used, for example the carbon nanotubes used, can absorb UV light. By coating the glass fibers with the nanoparticles, their amount can be significantly reduced compared to the addition of electrically conductive particles to the resin. The nanoparticles are only on the surface of the glass fibers. Because the glass fibers in the Contact sleeve, electrically conductive connections are created, even if the resin between the fibers has no conductivity.
  • the wall thickness of the hardened sleeves for the printing industry depends on the intended use of the sleeves. It may in particular be 0.2 to 10 mm, preferably 0.5 mm to 2 mm.
  • the length of the sleeves depends on the intended use of the sleeves. It may be 200 mm to 4000 mm, preferably 400 mm to 2000 mm, without the invention being limited to this range.
  • the proportion of glass fibers in the sleeve is determined by the skilled person depending on the desired properties of the glass fiber reinforced sleeve. As a rule, it should not fall below 50% by weight in order to ensure adequate mechanical stability and sufficient electrical conductivity. Preferably, the amount is 55 to 80% by weight with respect to the buzzer of all components of the glass fiber reinforced sleeve.
  • the method according to the invention comprises a further method step in which the sleeves are additionally provided with a metallic component for improving the discharge of electrical charge from the sleeve to a metallic impression cylinder, wherein the component connects the inner outer surface of the sleeve with the interior of the sleeve wall.
  • the metallic component may be, for example, a metallic contact pin which is inserted into the wall of the sleeve, a metallic ring which is placed laterally on the sleeve, or a perforated tongue which is inserted on the inside at one end of the sleeve ,
  • a perforated tongue also serves to position the sleeve on a printing cylinder with a registration element.
  • UV curing electrically conductive sleeves for the printing industry receive.
  • the conductivity can be adjusted by the skilled person, inter alia, on the amount of glass fibers and the amount of electrically conductive particles used for coating the glass fibers.
  • the conductivity should in this case be at least as large in order to prevent electrostatic charging of the sleeve or of the entire sleeve during the printing process.
  • the electrical resistance of the pressure sleeve should not exceed 1 ⁇ .
  • the sleeves according to the invention for the printing industry can by means of
  • Glass fibers and a cured resin the glass fibers an adhesion-promoting
  • Coating comprising electrically conductive nanoparticles.
  • the structure and the preferred parameters of the printing sleeves have already been described.
  • the glass fiber reinforced sleeve On the outer surface of the glass fiber reinforced sleeve, other layers of different composition may be applied. For example, one or more layers of elastomeric or thermoset polymers
  • the sleeves according to the invention can be used in a manner known in principle for printing, for example for flexographic printing. These may be the described glass-fiber-reinforced sleeves as such, or sleeves to which additional layers have been applied. For this purpose, the sleeve is provided with a the outer surface completely or partially enveloping pressure layer.
  • the sleeve provided with the printing layer is mounted by means of the method described above on a printing cylinder, in particular a metallic printing cylinder of a printing press. With the thus equipped printing cylinder is printed.

Abstract

Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden, glasfaserverstärkten Hülsen für die Druckindustrie mittels UV-Härtung sowie mittels dieses Verfahrens hergestellte Druckhülsen, indem man die verwendeten Glasfasern mit elektrisch leitfähigen Nanopartikeln beschichtet.

Description

Glasfaserverstärkte Hülse für die Druckindustrie
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden, glasfaserverstärkten Hülsen für die Druckindustrie mittels UV-Härtung sowie mittels dieses Verfahrens hergestellte Druckhülsen.
Beim flexographischen Drucken können die eingesetzten Flexodruckplatten prinzipiell direkt auf dem Druckzylinder aufgebracht werden, beispielsweise indem man sie mit doppelseitigem Klebeband auf den Druckzylinder aufklebt.
Um einen schnellen Druckplattenwechsel zu ermöglichen ist jedoch die Verwendung so genannter Sleeves üblich. Bei einem Sleeve handelt es sich um einen zylindrischen Hohlkörper, auf den die Druckplatten montiert werden, oder der auch vollständig mit einer Druckschicht umhüllt sein kann. Die Sleeve-Technik ermöglicht einen sehr schnellen und einfachen Wechsel der Druckform. Der Innendurchmesser der Sleeves entspricht nahezu dem Außendurchmesser des Druckzylinders, so dass die Sleeves einfach über den Druckzylinder der Druckmaschine geschoben werden können. Das Auf- und Abschieben der Sleeves funktioniert fast ausnahmslos nach dem
Luftkissenprinzip: Für die Sleeve-Technologie ist die Druckmaschine mit einem speziellen Druckzylinder, einem so genannten Luftzylinder, ausgestattet. Der
Luftzylinder verfügt über einen Druckluftanschluss an der Stirnseite, mit dem Druckluft in das Innere des Zylinders geleitet werden kann. Von dort aus kann sie über an der Außenseite des Zylinders angeordnete Löcher wieder austreten. Zur Montage eines
Sleeves wird Druckluft in den Luftzylinder eingeleitet und tritt an den Austrittslöchern wieder aus. Der Sleeve kann nun auf den Luftzylinder aufgeschoben werden, weil er sich unter dem Einfluss des Luftkissens geringfügig dehnt und das Luftkissen die Reibung deutlich vermindert. Wenn die Druckluftzufuhr abgeschaltet wird, geht die Dehnung zurück und der Sleeve sitzt auf der Oberfläche des Luftzylinders fest. Weitere Einzelheiten zur Sleeve-Technik sind beispielsweise in„Technik des Flexodrucks", S. 73 ff, Coating Verlag, St. Gallen, 1999 offenbart.
Moderne Sleeves weisen üblicherweise einen mehrschichtigen Aufbau auf. Hierzu sei beispielsweise auf US 6,703,095 B2 verwiesen. Die Basis bildet bei modernen Sleeves eine dünne hohlzylinderförmige Hülse, auch Druckhülse genannt. Hierauf können eine oder mehrere weitere Schichten aus einem polymeren Material aufgebracht werden.
Die genannte Hülse besteht üblicherweise aus faserverstärkten polymeren Materialien. Zur Herstellung können Glasfasern, Glasfasernetze oder auch Kohlefasern in
Kombination mit thermisch härtbaren Harzen oder mit UV-härtbaren Harzen wie beispielsweise Polyesterharzen oder Epoxyharzen verwendet werden. Beispielsweise können die Glasfasern bzw. Glasfasernetze mit den besagten Harzen getränkt, um einen rotierenden Kern gewickelt und anschließend thermisch oder mittels UV-Licht gehärtet werden. Die Glasfasern werden üblicherweise vor der Verwendung mit geeigneten Haftvermittlern beschichtet, um eine möglichst gute Haftung zwischen der Glasfaser und dem Harz, in das die Glasfasern eingebettet sind, zu erreichen.
Die UV-Härtung der ungehärteten Hülsen für die Druckindustrie ist schneller und zuverlässiger als die thermische Härtung, und ist daher eine bevorzugte Technik.
Die genannten Polymerharze sind nicht elektrisch leitend. Es ist eine verbreitete technische Anforderung, dass die Druckhülsen eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweisen sollen, um eine leitfähige Verbindung zwischen der Sleeveoberfläche und dem metallischen Druckzylinder herzustellen. Hierdurch soll die elektrostatische Aufladung der Sleeves während des Druckens vermieden werden.
Während die Anforderung nach einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit bei thermisch härtenden Systemen vergleichsweise einfach zu erfüllen ist, beispielsweise indem man elektrisch leitfähige Partikel wie Ruß unter das Harz mischt, bereitet diese Anforderung bei der Herstellung von Druckhülsen mit UV-härtbaren Harzen große Probleme, weil ein Ruß-haltiges Harz nicht UV-transparent ist und daher auch keine UV-Härtung mehr möglich ist. DE 27 00 118 C2 offenbart die Herstellung einer Hülse zum Aufschieben auf
Druckzylinder unter Verwendung von glasfaserverstärktem Harz, beispielsweise glasfaserverstärktem Polyesterharz oder glasfaserverstärktem Epoxyharz.
DE 196 34 033 Cl offenbart eine Hülse zum Aufschieben auf Druckzylinder, welche eine nahtlose Innenschicht aus faserverstärktem Kunststoff umfasst. Darauf ist eine Außenschicht aus einem elektrisch leitfähigen, elastischen Material aufgebracht. Um elektrische Leitfähigkeit zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung zu gewährleisten, umfasst die Innenschicht ein elektrisch leitfähiges Metallgeflecht, das mindestens an einer Stelle den Druckzylinder -wenn die Hülse auf diesen aufgeschoben ist- und an mindestens einer Stelle die elektrisch leitfähige Außenschicht berührt.
EP 943 432 AI offenbart eine Hülse zum Aufschieben auf Druckzylinder, welche eine nahtlose Innenschicht aus faserverstärktem Kunststoff umfasst. Darauf ist eine
Außenschicht aus einem elektrisch leitfähigen, elastischen Material aufgebracht. Um elektrische Leitfähigkeit zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung zu gewährleisten, umfasst die Innenschicht elektrisch leitfähige Fäden, beispielsweise Kupferfäden, wobei dadurch an mindestens einer Stelle eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Druckzylinder -wenn die Hülse auf diesen aufgeschoben ist- und der Außenschicht besteht. WO 99/44957 offenbart beschichtete Glasfasern bzw. Glasfaserbündel. Die
Beschichtung wird mit einer wässrigen Formulierung vorgenommen, welche ein polymeres Material sowie anorganische Partikel mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit aufweist. JP 09-208 268 A offenbart die Beschichtung von Glasfasern mit Formulierungen, welche Partikel von kolloidalem Si02, Calciumcarbonat, Kaolin oder Talk umfassen, wobei der durchschnittliche Durchmesser 5 bis 2000 nm beträgt. Die Partikel werden in einer Menge von 0,001 bis 2,0 Gew.-% bezogen auf die Glasfaser an die Glasfaser gebunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von glasfaserverstärkten, elektrisch leitfähigen Druckhülsen mittels UV-Härtung bereitzustellen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass dieses Ziel erreicht werden kann, indem man die verwendeten Glasfasern mit elektrisch leitfähigen Nanopartikeln beschichtet und die derart beschichteten Glasfasern zur Herstellung von Hülsen für die
Druckindustrie verwendet. Dementsprechend wurde ein Verfahren zur Herstellung von glasfaserverstärkten Hülsen für die Druckindustrie mittels UV-Härtung gefunden, welches mindestens die folgenden Verfahrensschritte aufweist: (1) Formen einer UV-härtbaren Hülse aus Glasfasern sowie einem UV- härtbaren Harz,
(2) Aushärten der Hülse durch Bestrahlung mit UV-Strahlung, wobei die verwendeten Glasfasern in einem vorgelagerten Verfahrensschritt mit einer haftvermittelnden Beschichtung versehen werden, und die zur Beschichtung verwendete Formulierung elektrisch leitfähige Nanopartikel umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den elektrisch leitfähigen Nanopartikeln um Kohlenstoffnanoröhren.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wurde eine glasfaserverstärkte Hülse für die Druckindustrie gefunden, welche mindestens Glasfasern sowie ein gehärtetes Harz umfasst, und wobei die Glasfasern eine haftvermittelnde Beschichtung umfassend elektrisch leitfähige Nanopartikel aufweisen.
In einem dritten Aspekt der Erfindung wurde die Verwendung der erfindungsgemäßen Hülsen zum Drucken gefunden.
Zu der Erfindung ist im Einzelnen das Folgende auszuführen:
Die erfindungsgemäßen Hülsen für die Druckindustrie weisen in prinzipiell bekannter Art und Weise die Form eines Hohlzylinders auf. Sie sind zum Aufbringen auf einen metallischen Druckzylinder vorgesehen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden in einem ersten Verfahrensschritt Glasfasern mit einer haftvermittelnden Beschichtung versehen, wobei die
haftvermittelnde Beschichtung elektrisch leitfähige Nanopartikel umfasst.
Bei den eingesetzten Glasfasern kann es sich bevorzugt um Filamente handeln, es können aber prinzipiell auch vorgefertigte Glasfasernetze oder Glasfasergewebe eingesetzt werden. Geeignete Glasfasern sind dem Fachmann prinzipiell bekannt.
Beispielsweise können Glasfasern mit einem Längengewicht von 600 bis 800 tex verwendet werden. Haftvermittelnde Beschichtungen für Glasfasern sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Zur Verbesserung der Haftung können erfindungsgemäß bevorzugt
organofuktionelle Silane eingesetzt werden, insbesondere solche der Struktur R- Si(OR')3. Hierbei ist R eine organische Gruppe, die mit organischen Materialien, beispielsweise polymeren Materialien wechselwirken kann, und die Gruppen OR' sind leicht hydrolysierbare Gruppen wie Methoxy- oder Ethoxygruppen. Die Alkoxygruppen können bei Anwesenheit von Feuchtigkeit hydrolysieren, und die gebildeten
Silanolgruppen reagieren mit der Glasoberfläche. Die Gruppe R weist von der
Glasoberfläche weg und vermittelt eine gute Haftung der beschichteten Glasfasern mit organischen Materialien. Beispielsweise kann es sich um amino funktionelle Silane handeln, d.h. die Gruppe R weist Aminogruppen auf. Derartige Haftvermittler sind kommerziell erhältlich.
Erfindungsgemäß umfasst die zur Beschichtung verwendete Formulierung elektrisch leitfähige Nanopartikel.
Der Begriff„Nanopartikel" ist dem Fachmann prinzipiell bekannt. Es handelt sich hierbei um sehr kleine Partikel, bei denen die Partikelgröße bereits einen signifikanten Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften hat. Erfindungsgemäß werden im Regelfalle Nanopartikel mit einer Partikelgröße von weniger als 100 nm eingesetzt, beispielsweise 1 bis 100 nm, bevorzugt 1 bis 10 nm und besonders bevorzugt 1 bis 5 nm. Sofern es sich um kugelförmige oder annähernd kugelförmige Partikel handelt, bezieht sich diese Größe auf den Durchmesser. Für den Fachmann ist klar, dass es sich bei diesen Werten um Durchschnittswerte handelt. Handelt es sich um
stäbchenförmige Partikel, bezieht sich diese Angabe auf die Dicke.
Es kann sich im Prinzip um beliebige Nanopartikel handeln, vorausgesetzt, sie weisen eine gewisse elektrische Leitfähigkeit auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Nanopartikeln um Kohlenstoffnanoröhren.
Kohlenstoffnanoröhren sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Der Durchmesser der eingesetzten Kohlenstoffnanoröhren kann 1 bis 50 nm betragen. Bevorzugt zur
Ausführung der Erfindung sind Kohlenstoffnanoröhren mit einem Durchmesser von 1 bis 10 nm und besonders bevorzugt 1 bis 5 nm. Es kann sich um einwandige oder um mehrwandige, beispielsweise zweiwandige Kohlenstoffnanoröhren handeln.
Naturgemäß ist die Länge bei Röhren größer als der Durchmesser. Das Länge / Dicke - Verhältnis beträgt im Regelfalle mindestens 10:1, beispielsweise 10: 1 bis 1000: 1. Die Länge von Kohlenstoffnanoröhren der genannten Dicke kann beispielsweise ca. 1,5 μιη betragen. In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den elektrisch leitfähigen Nanopartikeln um einwandige Kohlenstoffnanoröhren.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den elektrisch leitfähigen Nanopartikeln um mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren. Die Menge der elektrischen leitfähigen Nanopartikel, insbesondere der
Kohlenstoffnanoröhren, wird vom Fachmann je nach den gewünschten Eigenschaften der Hülse für die Druckindustrie bestimmt, insbesondere der gewünschten Leitfähigkeit. Sie können beispielsweise in einer Menge von 0,5 bis 50 Gew.-% eingesetzt werden. Bevorzugt beträgt der Gewichtsanteil der Nanopartikel in der Beschichtung 0,5 bis 40 Gew. %, besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-% bezüglich der Summe aller
Bestandteile der Beschichtung.
Die Menge der Beschichtung bezogen auf die Glasfaser wird vom Fachmann je nach den gewünschten Eigenschaften der Glasfasern bzw. der damit herzustellenden Hülsen für die Druckindustrie bestimmt. Bewährt hat es sich, die Beschichtung in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 1,5 bis 4 Gew.-% bezüglich der Glasfasern einzusetzen.
Zur Beschichtung der Glasfasern werden die zur Beschichtung verwendeten
Formulierungen, insbesondere organofunktionelle Silane mit den Nanopartikeln gemischt und mittels üblicher Techniken auf die Glasfasern aufgetragen. So können die Nanopartikel in der Schlichte enthalten sein, die während des Fadenziehvorgangs auf den Spinnfaden (Filament) aufgebracht wird. Neben den organofunktionellen Silanen und den Nanopartikeln kann die Schlichte noch übliche Filmbildner, Weichmacher, Netzmittel und Antistatika enthalten. Beschrieben wird die Herstellung von Glasfasern beispielsweise in M. Flemming, G. Zimmermann, S. Roth, Faserverbundbauweisen, Springer- Verlag Berlin Heidelberg 1995, Kapitel 2.3.
Als UV-härtbare Harze zur Herstellung der Hülse können dem Fachmann bekannte und kommerziell erhältliche UV-härtbare Harze verwendet werden, beispielsweise Harze auf Basis von Polyesteracrylaten, Epoxidacrylaten, Polyetheracrylaten oder
Urethanacrylaten. Das UV-härtbare Harz kann auch selbst elektrisch leitfähig sein, bevorzugt handelt es sich um ein übliches Harz, welches nicht elektrisch leitfähig ist. Bevorzugt können Polyester- und Urethanacrylate eingesetzt werden. Derartige Harzformulierungen sind kommerziell erhältlich und können selbstverständlich noch weitere Komponenten umfassen.
Das Formen der UV-härtbaren Hülse aus den Glasfasern und dem UV-härtbaren Harz kann prinzipiell nach dem Fachmann bekannten Methoden vorgenommen werden. Beispielsweise können die Hülsen weitgehend manuell hergestellt werden. Hierzu kann man einen zylinderförmigen rotierenden Kern verwenden, Glasfasern bzw.
Glasfasernetze nach und nach um den Kern wickeln und schichtweise UV-härtbares Harz auftragen, bis die gewünschte Dicke erreicht ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann die Herstellung mittels des Filament- Winding- Verfahrens vorgenommen werden. Hierzu werden Glasfasern abrollbar auf so genannten Spulenständern vorgehalten. Als Form wird ein rotierender, zylinderförmiger Kern verwendet, auf den die Fasern aufgebracht werden, wobei die Glasfasern vor dem Aufbringen auf den Kern mit dem UV-härtbaren Harz getränkt werden.
Die Glasfasern werden läge- und spannungsgeführt auf den rotierenden,
zylinderförmigen Kern aufgebracht, bis die gewünschte Wandstärke erreicht ist. Nach dem Erreichen der gewünschten Wandstärke wird die Hülse in Verfahrensschritt (2) durch Bestrahlung mit UV-Strahlung ausgehärtet. Dies kann bevorzugt erfolgen, indem die Hülse auf dem zylinderförmigen Kern rotiert. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige UV-Härtung erreicht. Die UV-Härtung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, selbst wenn die verwendeten elektrisch leitfähigen Nanopartikel, wie beispielsweise die verwendeten Kohlenstoffnanoröhren UV-Licht absorbieren können. Durch die Beschichtung der Glasfasern mit den Nanopartikeln lässt sich deren Menge nämlich im Vergleich zum Zusatz elektrisch leitfähiger Partikel zum Harz deutlich reduzieren. Die Nanopartikel befinden sich nur auf der Oberfläche der Glasfasern. Weil sich die Glasfasern in der Hülse berühren, werden elektrisch leitende Verbindungen geschaffen, auch wenn das Harz zwischen den Fasern keine Leitfähigkeit aufweist.
Die Wandstärke der gehärteten Hülsen für die Druckindustrie richtet sich je nach dem Verwendungszweck der Sleeves. Sie kann insbesondere 0,2 bis 10 mm betragen, bevorzugt 0,5 mm bis 2 mm.
Die Länge der Hülsen richtet sich je nach dem Verwendungszweck der Hülsen. Sie kann 200 mm bis 4000 mm, bevorzugt 400 mm bis 2000 mm betragen, ohne dass die Erfindung damit auf diesen Bereich beschränkt sein soll.
Der Anteil der Glasfasern in der Hülse wird vom Fachmann je nach den gewünschten Eigenschaften der glasfaserverstärkten Hülse bestimmt. Er sollte im Regelfalle 50 Gew.-% nicht unterschreiten, um ausreichende mechanische Stabilität und ausreichende elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen. Bevorzugt beträgt die Menge 55 bis 80 Gew.- % bezüglich der Summer aller Bestandteile der glasfaserverstärkten Hülse.
Vorteilhaft umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt, bei dem man die Hülsen zusätzlich mit einem metallischen Bauteil zur Verbesserung der Ableitung elektrischer Ladung von der Hülse auf einen metallischen Druckzylinder versieht, wobei das Bauteil die innere Außenfläche der Hülse mit dem Inneren der Hülsenwandung verbindet.
Es handelt sich hierbei um ein Metallteil, welches so beschaffen ist, dass es nach dem Aufschieben der Hülse auf einen metallischen Druckzylinder den Druckzylinder berührt, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zum Druckzylinder geschaffen wird. Weiterhin reicht das Metallteil in das Innere der Wandung der Hülse. Hierdurch wird die Ableitung elektrischer Ladungen aus der Hülse zum Druckzylinder verbessert.
Bei dem metallischen Bauteil kann es sich beispielsweise um einen metallischen Kontaktstift handeln, der in die Wandung der Hülse eingesetzt wird, einen metallischen Ring, der seitlich auf die Hülse gesetzt wird, oder eine Lochzunge, welche an der Innenseite am einen Ende der Hülse eingesetzt wird. Eine Lochzunge dient auch dazu, die Hülse auf einem Druckzylinder mit einem Registerelement zu positionieren.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem Verfahren unter
Verwendung von UV-Härtung elektrisch leitfähige Hülsen für die Druckindustrie erhalten. Die Leitfähigkeit kann vom Fachmann u.a. über die Menge der Glasfasern und die Menge der zur Beschichtung der Glasfasern eingesetzten elektrisch leitfähigen Partikel eingestellt werden. Die Leitfähigkeit soll hierbei zumindest so groß sein, um eine elektrostatische Aufladung des Hülse bzw. des gesamten Sleeves während des Druckvorganges zu verhindern. Im Regelfalle sollte der elektrische Widerstand der Druckhülse 1 ΜΩ nicht überschreiten.
Die erfindungsgemäßen Hülsen für die Druckindustrie können mittels des
beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden. Sie umfassen
Glasfasern sowie ein gehärtetes Harz, wobei die Glasfasern eine haftvermittelnde
Beschichtung umfassend elektrisch leitfähige Nanopartikel aufweisen. Der Aufbau und die bevorzugten Parameter der Druckhülsen wurden bereits beschrieben.
Auf der äußeren Oberfläche der glasfaserverstärkten Hülse können noch weitere Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung aufgebracht sein. Beispielsweise können eine oder mehrere Schichten aus elastomeren oder duroplastischen polymeren
Materialien aufgebracht werden. Geeignete Schichtfolgen sind dem Fachmann bekannt. Hierdurch lässt sich beispielsweise die Drucklänge einstellen. Die erfindungsgemäßen Hülsen können in prinzipiell bekannter Art und Weise zum Drucken verwendet werden, beispielsweise zum Flexodruck. Es kann sich hierbei um die beschriebenen glasfaserverstärkten Hülsen als solche handeln, oder um Hülsen, auf die noch weitere Schichten aufgebracht wurden. Hierzu wird die Hülse mit einer die äußere Oberfläche ganz oder teilweise umhüllenden Druckschicht versehen.
Beispielsweise kann man Druckplatten auf die Hülse aufkleben, oder man kann eine endlos-nahtlose Druckschicht aufbringen. Techniken zum Aufbringen endlos-nahtloser Druckschichten sind dem Fachmann bekannt. Die mit der Druckschicht versehene Hülse wird mittels der eingangs beschriebenen Methode auf einen Druckzylinder, insbesondere einen metallischen Druckzylinder einer Druckmaschine montiert. Mit dem so ausgerüsteten Druckzylinder wird gedruckt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von glasfaserverstärkten Hülsen für die
Druckindustrie mittels UV-Härtung, umfassend mindestens die folgenden Verfahrensschritte :
(1) Formen einer UV-härtbaren Hülse aus Glasfasern sowie einem UV- härtbaren Harz,
(2) Aushärten der Hülse durch Bestrahlung mit UV-Strahlung, wobei man die verwendeten Glasfasern in einem vorgelagerten Verfahrensschritt mit einer haftvermittelnden Beschichtung versieht, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Beschichtung verwendete Formulierung elektrisch leitfähige
Nanopartikel umfasst.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den elektrisch leitfähigen Nanopartikeln um Kohlenstoffnanoröhren handelt.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Beschichtung organofunktionelle Silane umfasst.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der Nanopartikel in der Beschichtung 0,5 bis 40 Gew.-% bezüglich der Summe aller Bestandteile der Beschichtung beträgt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% bezüglich der
Glasfasern eingesetzt wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man Verfahrensschritt (1) mittels des Filament- Winding- Verfahrens vornimmt, wobei mit dem UV-härtbaren Harz getränkte Glasfasern läge- und
spannungsgeführt auf einen rotierenden, zylinderförmigen Kern aufgebracht werden.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Glasfasern in der Hülse 55 bis 80 Gew.-% bezüglich der Summe aller Bestandteile der Hülse beträgt.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hülse mit einem metallischen Bauteil zur Verbesserung der Ableitung elektrischer Ladung von der Hülse auf einen metallischen Druckzylinder versieht, wobei das Bauteil die innere Außenfläche der Hülse mit dem Inneren der Hülsenwandung verbindet.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem metallischen Bauteil um eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Lochzunge, einem Metallring und einem Kontaktstift handelt.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte UV-härtbare Harz elektrisch nicht leitfähig ist.
11. Glasfaserverstärkte Hülse für die Druckindustrie mindestens umfassend
Glasfasern sowie ein gehärtetes Harz, dadurch gekennzeichnet, dass die
Glasfasern eine haftvermittelnde Beschichtung umfassend elektrisch leitfähige Nanopartikel aufweisen.
12. Hülse gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den
elektrisch leitfähigen Nanopartikeln um Kohlenstoffnanoröhren handelt.
13. Hülse gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse ein metallisches Bauteil zur Verbesserung der Ableitung elektrischer Ladung von der Druckhülse auf einen metallischen Druckzylinder aufweist, wobei das Bauteil die innere Außenfläche der Hülse mit dem Inneren der Hülsenwandung verbinden kann.
14. Hülse gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem
metallischen Bauteil um eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Lochzunge, einem Metallring und einem Kontaktstift handelt.
15. Hülse gemäß Anspruch 11, erhältlich gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
16. Hülse gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf der äußeren Oberfläche der Hülse weitere Schichten unterschiedlicher
Zusammensetzung aufgebracht sind.
17. Verwendung einer Hülse gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16 zum Drucken, indem man die Hülse mit einer die äußere Oberfläche ganz oder teilweise umhüllenden Druckschicht versieht und die Hülse auf einen Druckzylinder einer Druckmaschine montiert.
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