Tiefdruckform-Sleeve und seine Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Tiefdruckform-Sleeve und seine Herstellung.
Das Tiefdruckverfahren ist ein besonders einfaches Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, dass die Einfärbung nicht erst ein Gleichgewicht erreichen muss, wie das bei Offset-Einfärbesystemen der Fall ist, sondern praktisch sofort der Be- druckstoff die richtige Farbmenge anbietet. Mit dem Tiefdruck wird eine sehr hohe Druckqualität erreicht, und es können die verschiedensten Bedruckstoffe bedruckt werden. Diesem Vorteil steht der erhebliche Aufwand gegenüber, der für die Herstellung einer Tiefdruckform erforderlich ist. Insbesondere müssen beim Wechseln des Druckbildes massive und schwere Zylinder mit Hebevorrichtungen aus der Druckmaschine entfernt werden. Diese Tiefdruckzylinder müssen dann gelagert oder erneut dem Herstellungsprozess für Tiefdruckformen zugeführt werden. Dabei kann die Herstellung der Tiefdruckform auch an einem ganz anderen Ort erfolgen als dem Ort, an dem sich die Druckmaschine befindet. Zum Herstellaufwand der Tiefdruckform kann also noch ein erheblicher Transportaufwand hinzukommen und selbst wenn die Tiefdruckformherstellung am gleichen Ort erfolgt, an dem die Druckform auch verdruckt wird, so erschwert das hohe Gewicht eines Tiefdruckzylinders den Transport des Tiefdruckzylinders durch die einzelnen für die Herstellung der Tiefdruckform erforderlichen Prozessschritte erheblich.
Zur Lösung des Gewichtsproblems werden bereits dünnwandige Nickelsleeves angeboten, die mit einer Gravurkupferschicht versehen wie herkömmliche Tiefdruckformen graviert werden. Allerdings ist zur Herstellung solcher Nickelsleeves ein Zylinder nötig, auf dem zunächst Nickel bis zu der gewünschten Wandstärke des Sleeves von 0,2 mm bis 0,4 mm abgeschieden wird und anschließend das Gravurkupfer abgeschieden wird. Aufgrund einer Trennschicht zwischen Zylinderkörper und Nickelschicht kann das elektrolytisch aufgewachsene Nickel abschlie-
ßend vom Zylinder als dünnes, nahtloses Rohr abgezogen werden. Problematisch ist diese Herstellungsmethode dann, wenn sehr oft Sleeves mit unterschiedlichen Umfangen benötigt werden.
Die Herstellung eines Tiefdruckform-Sleeves umfasst also im Falle, dass eine Tiefdruckform in einem neuen nicht bereits vorhandenen Umfang hergestellt werden muss, die Herstellung eines ersten Zylinders, der den druckfertigen Tiefdruck- form-Sleeve aufnimmt und der in der Druckmaschine eingesetzt wird und auf diesem die Bearbeitungsschritte, wie Maßdrehen, Polieren und Gravieren, vorge- nommen werden können, und die galvanische Herstellung des Nickelsleeves mit anschließender galvanischer Abscheidung vom Gravierkupfer auf einem zweiten Zylinder.
Weiterhin sind beispielsweise aus der EP 0 730 953 B1 ebenfalls Verfahren zur vereinfachten Herstellung löschbarer, also wieder verwendbarer Tiefdruckformen und dazu benötigte Vorrichtungen bekannt.
Dort wird eine vorstrukturierte Tiefdruckrohform mit einem mind. auf die maximal zu übertragende Farbmenge ausgelegten Grundraster in einem ersten Schritt mit- tels einer Füllsubstanz durch eine Antragseinrichtung befüllt. Als Substanz für die Befüllung kann beispielsweise ein thermoplastischer Kunststoff oder ein Wachs, Lacke oder eine vernetzbare Polymerschmelze bzw. -lösung, die man auch als Reaktivsystem bezeichnet und die sich durch eine extrem hohe Abriebfestigkeit auszeichnet, verwendet werden. Im Wesentlichen ist dann die Oberfläche der Tiefdruckform glatt. Danach wird die eingefüllte Substanz durch thermische Energieeinwirkung einer Bildpunktübertragungseinrichtung bildmäßig aus den Vertiefungen abgetragen. Nun kann die Tiefdruckform mittels eines Einfärbesystems eingefärbt werden, so dass auf einen Bedruckstoff im Tiefdruck gedruckt werden kann. Nach dem Druckvorgang wird die Oberfläche der Tiefdruckform wieder re- generiert, indem diese von Farbresten gereinigt, die Füllsubstanz bevorzugt vollständig aus den vorstrukturierten Vertiefungen herausgelöst wird und die Vertie-
fungen wieder gleichmäßig mit der Füllsubstanz befüllt werden. Das Herauslösen der Füllsubstanz aus den vorstrukturierten Vertiefungen kann mittels einer Wärmequelle und/oder Ausblas- bzw. Absaugeinrichtung erfolgen.
Prinzipiell können durch die bildmäßige Ablation Flächen (Bildpixel) adressiert werden, die kleiner als die Flächenelemente des Grundrasters der Tiefdruckrohform sind, wobei insbesondere die bildmäßige Ablation sogar im Wesentlichen unabhängig vom Grundraster durchführbar ist. Allerdings kann die bildmäßige Ablation auch an das Grundraster angepasst, d.h. in einem bestimmten geometrischen Verhältnis dazu stehend sein. Im Idealfall führt die bildmäßige Ablation verfahrenstechnisch notwendige Strukturierungen der Vertiefungen des Grundrasters durch.
Aus der DE 44 32 814 A1 ist außerdem bekannt, eine Trägerhülse für Druck- und Übertragungsformen aus einem metallischen Werkstoff herzustellen, deren Aus- gangsform ein rechteckiges, dünnwandiges Plattenstück ist, das durch Biegen in die gewünschte Hohlzylinderform gebracht ist und die aufeinander zuweisenden Kanten des Plattenstücks fest miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt sind. Die außen liegende Oberfläche der geschweißten Trägerhülse wird bearbeitet, so dass sich eine homogene kontinuierliche Mantelfläche einstellt. Die Herstel- lungskosten einer geschweißten und bearbeiteten Präzisionshülse liegen um ein Vielfaches unter den Herstellungskosten von galvanischen Nickelhülsen.
Hiervon ausgehend war es die Aufgabe der Erfindung, eine neue Tiefdruckform, die in einer Ausführungsform auch löschbar und wieder verwendbar sein kann, zu entwickeln, die einfach herstellbar und insbesondere hinsichtlich einer Formatvariabilität erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Tiefdruckform des Anspruchs 1 und durch das Verfahren zur Herstellung derselben nach Anspruch 10 gelöst.
Erfindungsgemäß wird durch die Verwendung geschweißter Stahlsleeves der voranbeschriebene zweite Zylinder zur galvanischen Herstellung eines Nickelsleeves eingespart, indem statt galvanisch abgeschiedener Nickelsleeves eben geschweißte Stahlsleeves zum Einsatz kommen, wie sie in der DE 44 32 814 A1 be- schrieben sind.
Ein derartiger Stahlsleeve mit einer typischen Wandstärke zwischen 0,1 mm bis 0,4 mm wird mit dem gewünschten Umfang aus dünnwandigem Blech mit der gewünschten Dicke hergestellt und verschweißt und kann den galvanisch hergestell- ten Nickelsleeve bei der Tiefdruckformherstellung ersetzen. Die für die Tiefdruckform erforderliche Gravurkupferschicht kann bei geeigneter Materialauswahl des geschweißten Sleeves oder Verwendung geeigneter Zwischenschichten direkt auf der geschweißten Stahlhülse aufgebracht werden.
Des Weiteren bedeckt die Gravurkupferschicht auch die Schweißnaht und es ergibt sich wieder eine für den Endlosdruck geeignete Tiefdruckform.
Obwohl eine genaue Kreisgeometrie des Querschnitts des geschweißten Stahlsleeves für die Abscheidung der Gravurkupferschichten nicht erforderlich ist, kann die Kreisförmigkeit des leicht deformierbaren Stahlsleeves z.B. durch kreisförmige Deckel oder andere Geometrien, die einen Kreis definieren, wie z.B. speichenartige Stäbe, deren Endpunkte auf einem Kreis liegen, gewährleistet werden, was gegenüber dem Einsatz eines.eingangs erwähnten zweiten Zylinders viel einfacher verwirklicht werden kann. Außerdem wird die Handhabung des Sleeves beim Verkupfern durch die geringen Massen erleichtert.
Wie bereits ausgeführt, wird in der EP 0 730 953 B1 eine löschbare und wieder verwendbare Tiefdruckform beschrieben, die auch als Sleeve ausgeführt sein kann. Gegenüber einem Tiefdruckzylinder reduziert sich das Gewicht einer sol- chen Tiefdruckform auf ca. 1 kg bis 2 kg, während ein Tiefdruckzylinder je nach Größe leicht 100 kg wiegen kann.
Erfindungsgemäß ist also die Tiefdruckform mittels einer Stahlträgerhülse in Form eines Sleeves aufgebaut, dessen Ausgangsform ein rechteckiges Plattenstück mit einer Wandstärke zwischen 0,1 mm bis 0,4 mm ist, das durch Biegen in die ge- wünschte Hohlzylinderform gebracht ist, und die aufeinander zuweisenden Kanten des Plattenstücks fest miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind und auf dessen äußeren Mantelfläche eine Gravurkupferschicht aufgebracht ist, wobei in der Gravurkupferschicht ein Bildraster oder auch ein Grundraster eingearbeitet ist. Zur Ausbildung einer löschbaren und wieder verwendbaren Tiefdruckform wird das Grundraster gleichmäßig mittels einer Füllsubstanz befüllt und das Füllmaterial aus den Vertiefungen des Grundrasters abgetragen.
Erfindungsgemäß wird eine solche Tiefdruckform derart hergestellt, dass von einer Rolle ein dünnwandiges Stahlblech mit einer Wandstärke zwischen 0,1 mm bis 0,4 mm gezogen wird, im planen Zustand eine Trägerplatte auf das den Umfang und der Breite des zu verwendenden Aufnahmezylinders entsprechende Maß zugeschnitten wird, die Trägerplatte durch Biegen in die gewünschte Hohlzylinderform gebracht wird und die aufeinander zuweisende Kanten der Trägerplatten fest miteinander verbunden, insbesondere verschweißt werden und auf der äußeren Man- telfläche der Stahlträgerhülse eine Gravurkupferschicht galvanisch abgeschieden wird. Die Gravurkupferschicht wird auf Maß gedreht und poliert. In die Gravurkupferschicht wird zur Ausbildung einer Tiefdruckform mit den bekannten Graviertechniken, wie z.B. mechanische Gravur oder Laserätzgravur das zu druckende Bild eingraviert. Zur Herstellung einer löschbaren und wieder verwendbaren Tief- druckform wird vorzugsweise mittels Laserätzgravur ein Grundraster eingraviert, die Vertiefungen des Grundrasters werden gleichmäßig mittels einer Füllsubstanz durch eine Antragseinrichtung befüllt. Anschließend wird das Füllmaterial durch eine Bildpunktübertragungseinrichtung aus den Vertiefungen abgetragen.
Das Metallblech, das zur Herstellung des rohrförmigen Tiefdruckform-Sleeves benutzt wird, kann auch bereits als ein Verbund aus einem die Festigkeitseigenschaft liefernden Stahlblech und einer die Gravur ermöglichenden Gravurkupfer-
schicht vorliegen. Bevorzugt ist jedoch, dass in einem galvanischen Prozess die Gravurkupferschicht auf die rohrförmige Trägerhülse aufgebracht wird.
Bevorzugt deckt die aufgebrachte Gravurkupferschicht die Schweißnaht der Trä- gerhülse vollständig ab, so dass die erfindungsgemäß ausgebildete Tiefdruckform das Aufbringen von 360°-Druckbildern (Endlosdruck) erlaubt, wie sie z.B. im Ver- packungs- und Dekordruck üblich sind.
Vor dem Aufbringen der Gravurkupferschicht auf die Trägerhülse kann auf diese vorher auch eine Zwischenschicht aufgebracht werden, die die Haftung und den Abscheideprozess des Gravurkupfers unterstützt. Zudem müssen für die weiteren Prozessschritte einerseits zur Fertigung der konventionellen Tiefdruckform bzw. des Mastersleeves für eine löschbare und wieder verwendbare Tiefdruckform wie
a) galvanisches Aufbringen der Kupferschicht, b) Maßdrehen der Kupferschicht, c) Polieren der Kupferschicht, d) Aufbringen des Grundrasters und e) galvanisches Aufbringen einer Verchromung
und andererseits zur Herstellung / Wiederaufbereitung der wieder verwendbaren Tiefdruckform wie
f) Entfernen des Füllmaterials (nicht bei der Erstverwendung), g) Aufbringen des neuen Füllmaterials, h) Härten des Füllmaterials, i) Polieren des wieder verwendbaren Tiefdruckform-Sleeves, j) Bebildern und
k) Drucken
auch Vorrichtungen zur Aufnahme der Trägerhülse vorhanden sein.
An diese Vorrichtungen werden seitens der jeweiligen Prozessschritte unterschiedliche Anforderungen gestellt.
Vorrichtung für Prozessschritte mit besonderen Anforderungen an die Kreisstabilität des Querschnitts des Tiefdruckform-Sleeves:
Für das Maßdrehen b) und die Polierprozesse c) und i) sowie für das Drucken k) und evtl. - je nach Ausführung - auch für den Füllprozess g) und das Aufbringen des Grundrasters d) ist eine besonders formstabile Aufnahme des Tiefdruckform- Sleeves erforderlich, da bei diesen Prozessen Kräfte auf den Sleeve wirken, die zu unerwünschten Abweichungen des Sleevequerschnitts von der Kreisform führen können. Für diese Prozessschritte kann der Tiefdruckform-Sleeve durch einfache, speziell für einen bestimmten Durchmesser gefertigte und somit durchmesserfeste Hülsen oder durch in bestimmten Grenzen durchmesservariable Hülsen aufgenommen werden, die beide eine standardisierte Innengeometrie haben, die von einer für alle Formate gleichen, universellen Spannvorrichtung aufgenommen wird (siehe Figur 1 ). Die gleiche Kombination aus Hülse und Aufnahmevorrichtung kann auch für die Aufnahme des Sleeves in Form eines Druckzylinders in der Druckmaschine entsprechend verwendet werden. Dadurch verringert sich der Aufwand erheblich, wenn Tiefdruckform-Sleeves mit unterschiedlichen Umfangen hergestellt werden müssen, um den Umfang der Tiefdruckform an das zu druckende Produkt anzupassen. Es ist dann für verschiedene Zylinderumfänge und damit Formate nur noch eine, speziell auf die jeweilige Druckmaschine angepass- te Aufnahmevorrichtung, d.h. Druckzylinder erforderlich, die Hülsen für unterschiedliche Formate aufnehmen kann.
Aufnahmevorrichtung für Prozessschritte, die keine besonderen Anforderungen an die Kreisstabilität des Querschnitts des Tiefdruckform-Sleeves stellen:
Für die Prozessschritte a) galvanisches Aufbringen der Kupferschicht, d) Aufbrin- gen des Grundrasters, e) galvanisches Aufbringen der Verchromung und f) Entfernen des alten Füllmaterials und evtl. g) Aufbringen des neuen Füllmaterials, h) Härten des Füllmaterials und j) Bebildern der Tiefdruckform muss der Tiefdruck- form-Sleeve nicht durch einen stabilen Zylinder oder eine formstabile Hülse aufgenommen werden, da diese Prozesse keine oder nur geringe mechanische Kräf- te auf den Sleeve übertragen.
Für diese Prozesse sind bekannte hydraulische oder mit Druckluft arbeitende mechanische Spannsysteme einsetzbar, die direkt den Tiefdruckform-Sleeve aufnehmen können. Es ist auch möglich, einen einfach mit ausreichender Genauig- keit zu fertigenden kreisförmigen Einsatz in beide Enden des Sleeves einzusetzen, der seinerseits wiederum durch Spannsysteme, wie sie z.B. in Dreh- oder Schleifmaschinen vorkommen, aufgenommen werden kann (siehe Figur 2). Bei Bedarf kann dieser kreisförmige Einsatz Hilfsmittel zum Klemmen oder Befestigen umfassen, die ein Herausfallen der Einsätze bei der Handhabung des Tiefdruck- form-Sleeves verhindern. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, elastische oder aufblasbare Füllkörper zu verwenden, die über den gesamten Umfang des Slee- vequerschnitts die gleiche Kraft auf den Sleeve ausüben und dadurch die Kreisform des Sleeves herstellen bzw. erhalten (siehe Figur 3). Ein derartiger Füllkörper kann mit sehr geringem Gewicht hergestellt werden, so dass die Handhabung der Sleeves inkl. der Füllkörper bei Übergabe von einem Prozess zum anderen sehr komfortabel bleibt und gleichzeitig die Kreisform des Sleevequerschnitts in ausreichendem Maße erhalten bleibt.
Insbesondere beim Prozessschritt Drucken kann zwischen Sleeve und durchmes- servariabler Hülse sowie zwischen Hülse und der für alle Formate gleichen, universellen Vorrichtung Farbe in diese Zwischenräume eintreten, die das leichte
Trennen des Tiefdruckform-Sleeves von der Hülse sowie der für alle Formate gleichen, universellen Spannvorrichtung erschweren. Um dies zu verhindern, können mehrere Maßnahmen ergriffen werden:
Abdichten des Zwischenraums zwischen Tiefdruckform-Sleeves und durchmesservariabler Hülse oder Abdichten des Zwischenraums zwischen durchmesservariabler Hülse und der für alle Formate gleichen, universellen Spannvorrichtung, oder Ausführung der durchmesservariablen Hülse und der für alle Formate gleichen universellen Spannvorrichtung in einer Weise, dass der Zwischenraum zwi- sehen dieser Hülse und dieser Spannvorrichtung oberhalb des Farbniveaus in der Farbwanne der Druckmaschine liegt.
Die erfindungsgemäße Tiefdruckform hat wie voran beschrieben eine Wandstärke von 0,1 mm bis 0,5 mm und wird auf ein formstabiles Aufnahmerohr mit einer Wandstärke > 5 mm aufgeschoben, wobei der Außendurchmesser des Aufnahmerohrs um 0,1 mm bis 0,5 mm kleiner ist als der Innendurchmesser der sleeveför- migen Tiefdruckform. Das Aufnahmerohr hat am Umfang mit Druckluft beaufschlagbare Öffnungen, so dass das Aufschieben des Tiefdruckformsleeves durch die Ausbildung eines Luftkissens zwischen Aufnahmerohr und Tiefdruck- form unterstützt wird.
Bei einer weiteren Möglichkeit der Aufnahme des Tiefdruckform-Sleeves auf ein Aufnahmerohr wird der Außendurchmesser des Aufnahmerohrs an den Innendurchmesser des Tiefdruckformsleeves so angepasst, dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Aufnahmerohr und Sleeve zustande kommt. Das wird erreicht durch hydraulisch oder pneumatisch bewegte Umfangssegmente oder durch eine durch hydraulischen oder pneumatischen Druck oder thermische Ausdehnung verursachte elastische Materialverformung des Umfangs des Aufnahmerohrs. Dabei ist der Innendurchmesser des Aufnahmerohrs passend zu einer uni- verseilen Spannvorrichtung ausgeführt. Die universelle Spannvorrichtung genügt gleichzeitig den Anforderungen des Lagers für die Aufnahme der Tiefdruckzylinder
in einer Tiefdruckmaschine und kann damit zusammen mit der Trägerhülse bzw. dem Aufnahmerohr des Tiefdruckform-Sleeves und dem Tiefdruckform-Sleeve selbst als kompletter Tiefdruckformzylinder in der Druckmaschine eingesetzt werden. Bevorzugt wird der Zwischenraum zwischen universeller Spannvorrichtung und dem Aufnahmerohr gegen das Eindringen von Druckfarbe abgedichtet.