Projekt 24167/01

Beschichtung von Drucktüchern zur nachhaltigen Senkung fortdruckbedingter Makulatur im Akzidenzrollendruck

Projektträger

WEROS Technology GmbH
Westlandstr. 6
49324 Melle
Telefon: 05422 / 702505

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Verschmutzung des Gummituches im nicht druckenden Bereich, der sogenannte Negativaufbau, auf den heutigen schnelllaufenden Heatset Rollenoffsetmaschinen ist zu einem großen Problem geworden. Um Qualitätsbeeinträchtigungen der Druckprodukte zu vermeiden, sind häufige Unterbrechungen des Druckprozesses durch Waschzyklen der Gummituchoberflächen notwendig. Während dieser Waschintervalle werden ca. 4% des gesamten für den Heatset Prozess notwendigen Papierbedarfs verbraucht. In der BRD sind das jährlichen etwa 250 Tausend Tonnen Papier mit einem Wert von etwa 200 Millionen Euro.
Ziel des Vorhabens ist, Drucktücher so zu beschichten, dass sie leichter und schneller zu reinigen sind sowie langsamer verschmutzen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAnliegen des vorliegenden Projektes ist es, eine Fluorkautschukbeschichtung, die sich auszeichnet durch eine sehr niedrige Oberflächenspannung, -ähnlich der des Teflons-, auf handelsübliche Drucktücher aufzubringen. Eine derartige Beschichtung wird von Heidelberger Druckmaschinen mittlerweile serien-mäßig auf Elastomerwalzen eingesetzt.
Die Beschichtung wird generiert mit dem Auftrag eines wasserbasierenden Fluorkautschuklatex.
Schwerpunkt der Projektaktivitäten bestand in der chemischen Modifikation der Beschichtung, bzw. des Latex, und ihre Optimierung auf die Phänomene Tonwertzunahme und Spitzpunktweglaufen.
Zentrales Arbeitsmittel zur Beurteilung einer Beschichtung ist dabei ein Druckversuch auf einer hauseigenen Speedmaster 52, indem systematisch eine bestimmte Anzahl Bogen gedruckt werden , Tonwert-zu- und -abnahme verfolgt werden, das Reinigungsverhalten des Tuches beurteilt wird und sein Verschmutzungsverhalten.
Modifiziert wurde die Oberflächenspannung der Beschichtungen erst in Richtung Absenkung, dann in Richtung Steigerung des polaren Anteiles. Die Absenkung wurde durchgeführt mit der Zugabe eines aminofunktionalisierten Polysiloxanes. Die Steigerung der polaren Anteile wurde in zwei Stufen mit unterschiedlichen Mitteln verfolgt: im ersten Schritt mit der Zugabe verträglicher Substanzen wie Polyiminen und ähnlichen, in einem zweiten durch Blends mit einem wasserbasierend Nitrilbutadienkautschuklatex. Die Beschichtungen wurden z. T. bei Mohn und MAN abgedruckt.
Darüber hinaus haben Untersuchungen zum Anbindungsverhalten der Beschichtung auf verschiedenen Substraten stattgefunden und verfahrenstechnische Änderungen in der Auftragstechnik.


Ergebnisse und Diskussion

In der ersten Versuchsphase wurde versucht, über den Zusatz von aminofunktionalisiertem Polysiloxan in den Fluorkautschuklatex die Oberflächenspannung weiter abzusenken, um dem Phänomen des Punkt-zuwachses, der Tonwertzunahme, entgegenzuwirken. Dies erwies sich jedoch als kontraproduktiv. Die Oberflächenspannung wurde zwar abgesenkt bis auf Werte, die zu einer unregelmäßigen und fehlerhaften Farbannahme führten. Dennoch konnte damit weder Punktzuwachs noch Punktabnahme vermieden werden.
In dieser Phase wurden Adhäsionsuntersuchungen gestartet, die schließlich auf das Dilemma hinweisen, dass lösemittelverarmte Farbe wesentlich höhere Adhäsions- und Köhäsionskräfte aufbaut als lösemittel-reiche. So werden vermutlich auf allen Oberflächen lösemittelverarmte klebrige Farbpartikel immer bessere Adhäsionsvoraussetzungen haben als die volllösemittelhaltige Farbe. Würde die Farbe, bzw. die system- und prozessbedingt entstehenden Farbpartikel, kein Lösemittel während des Prozesses verlie-ren, gäbe es kein Negativaufbauen. Da die Farbe aber gute Trocknungseigenschaften haben muss, liegt hier erst einmal ein immanenter Widerspruch vor.
Dies führt zu vier Aspekten:
1. In der derzeitigen Situation ist Negativaufbau offenbar nicht zu vermeiden. Für das Erreichen des Projektzieles wird daher die gute Reinigbarkeit der Oberfläche zum entscheidenden Mittel. Das Zuwachsen des Spitzpunktes soll sich dabei nicht schneller ereignen als auf den konventionellen Tü-chern, um die Reinigungsfrequenz nicht zu erhöhen, die Tonwertzunahme unserer Beschichtung ist bei gleicher Reinigungsfrequenz minimal zu halten.
2. Zu den Mechanismen des flächigen Negativaufbaus gehört als erstes die Generierung von Partikeln, die sich offenbar im auslaufenden Nip ereignet als Ergebnis von Kavitation oder Farbspaltung. Der zweite Mechanismus besteht offenbar im adhäsiven Aufsetzen dieser Partikel auf die Drucktuchober-fläche was sich ggfls. in dem der Generierung nachlaufenden Nip ereignet.
3. Werden die zylindernahen Trocknungsparameter verstanden, hätte man generell Möglichkeiten, diese zu beeinflussen.
4. Hätte man während des Prozesses die Möglichkeit, die Antiadhäsivität der Drucktuchoberfläche zu unterstützen, wäre dies eine weitere Möglichkeit, das Negativaufbauen zu unterdrücken.
Für den weiteren Projektverlauf führt dies neben der Zusammenarbeit mit Hexion zu der Frage, wie die relativ höhere Tonwertzunahme unserer Beschichtungen gegenüber der Standardoberfläche zu vermeiden ist. Ist die niedrigere Oberflächenrauhigkeit oder die niedrigere Oberflächenspannung für die relativ höheren Tonwertzunahmen verantwortlich?
In der sich anschließenden Phase wurde versucht, den Punktzuwachs über Zugabe verträglicher polarer Substanzen in das System zu vermeiden. Es wurden Substanzen wie Polyethyleniminen, Polysacchari-den, Rheologieadditiven in den Latex gegeben, die die Polarität der Oberflächenspannung messbar steigerten. Hiermit wurde jedoch wenig Wirkung auf Punktzuwachs erzielt, die Reinigbarkeit aber signifikant verschlechtert. Steigt der polare Anteil der Oberflächenspannung sinkt die Reinigbarkeit.
Ein Durchbruch wurde erzielt auf der Basis von Verschnitten des Fluorkautschuklatex mit einem polaren Nitrilbutadienlatex. Dies brachte signifikante Verbesserungen in der Reduktion der Tonwertzunahme ohne die Reinigbarkeit wesentlich zu beeinträchtigen.
Ein weiteres Ergebnis ist die Erkenntnis, dass die Qualität des Farbfilmes, der von ultraglatten Flächen generiert wird, homogener, geschlossener, strukturärmer, glänzender und dünner ist. Für das menschli-che Auge scheinen dabei die Sättigungen der bisher untersuchten Farben höher zu sein. Dies dürfte eine Reduktion der Farbdosierung erlauben, die dann zu einer Verlangsamung des Negativaufbaues führt.
Abschließende Praxisversuche zeigten, dass die Arbeiten zur Kontrolle der Tonwertzunahmen erfolgreich waren, die Haftung des Systems aber dringend verbessert werden muss.
Orientierende Versuche zeigten, dass der Zusatz von Trennmitteln zum Feuchtmittel einen wirksamen Schutz gegen das Negativaufbauen sein kann.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Erfolgsfall wird die Arbeit in der Fachpresse publiziert


Fazit

Es sind u. E. wesentliche Erkenntnisse und Ergebnisse erarbeitet worden.
Unsere Arbeitsgruppe bedankt sich bei der DBU für die gewährte Förderung. Wir sehen gute Möglichkei-ten, das Projekt weiter zu bearbeiten und erfolgreich zu Ende zu bringen, und werden deshalb einen Antrag auf weitere Förderung stellen.