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Dokumentenidentifikation DE10034932A1 24.01.2002
Titel Druckwalze mit lösbarem Walzenmantel
Anmelder Paul Sauer GmbH & Co. Walzenfabrik KG, 10179 Berlin, DE
Erfinder Sauer, Alexander, 10179 Berlin, DE;
Zisenis, Mathias, 10551 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 11.07.2000
DE-Aktenzeichen 10034932
Offenlegungstag 24.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.01.2002
IPC-Hauptklasse B41F 13/08
IPC-Nebenklasse B41F 31/26   B41F 7/36   
Zusammenfassung Druckwalzen, insbesondere Farb-, Feucht- oder Lackierwalzen für Rotations- und Bogenoffsetdruckmaschinen, mit einem starren Walzenkern und einem Walzenmantel mit einer äußeren Schicht aus einem elastomeren oder elastischen Kunststoffmaterial, sind so gestaltet, dass der Walzenmantel lösbar mit dem Walzenkern verbunden ist. Auf diese Weise werden für Farb-, Feucht- und Lackierwerke von Druckmaschinen Walzen bereitgestellt, deren Walzenmantel austauschbar ist und im Einwegverfahren benutzt werden kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft allgemein eine Walze mit einem starren Walzenkern und einem lösbar mit diesem verbunden Walzenmantel und deren Verwendung in Offsetdruckmaschinen. Hierbei handelt es sich im wesentlichen um Walzen, deren Kern und Mantel nach den Prinzipien der Hülsentechnik miteinander lösbar verbunden werden. Derartige Walzen sind in verschiedenen Ausführungsarten und für unterschiedliche Anwendungen in der Drucktechnik bekannt.

Bekannteste Anwendungen für nach der Hülsentechnik aufgebaute Walzen sind Druckzylinder für den Tiefdruck und für den Flexodruck. Diese Walzen bestehen aus einem starren, im wesentlichen zylindrischen Walzenkern, gelegentlich auch Walzengrundkörper genannt, und einem passgenauen lösbaren Walzenmantel mit mehrschichtigem Aufbau. Bei Tiefdruckzylindern besteht die äußere Schicht des Walzenmantels gewöhnlich aus einem metallischen Material. Diese Schicht ist in der Regel über verschiedene elastische und flexible Zwischenschichten mit einem hülsenförmigen metallischen oder aus einem Faserverbundwerkstoff geformten Trägerkörper verbunden. Beim Flexodruck ist ein ähnlicher Aufbau bekannt, wobei die äußere Schicht in der Regel aus einem Kunststoff besteht.

Beispielsweise wird in DE 195 45 597 A1 eine Hülse für Druck- oder Rasterwalzen beschrieben, die ein inneres Rohr aus einem dehnbaren Kunststoffmaterial und ein äußeres metallisches Rohr aufweist, deren Oberfläche mit einer gravierbaren oder für den Flexodruck geeigneten Schicht beschichtet ist, wobei der Raum zwischen den Rohren mit Schaumstoff ausgefüllt ist. Eine Druckwalze für den Flexodruck aus einer Leichtmetall-Legierung oder Stahl oder Druckwalzenhülse aus Faserverbundwerkstoffen wie GFK und CFK oder einem metallischen Material wie Nickel mit einer nahtlosen Beschichtung aus Polyurethan (PU) mit einer Stärke von mindestens 3 mm und einer Härte von 30 bis 60 Shore A, deren Oberfläche mit endlosen, positiven oder negativen Druckformen mittels Lasergravur versehen ist, offenbart DE 199 44 136 A1.

Die Entwicklung der Hülsentechnik im Tief und Flexodruck basiert im wesentlichen darauf, dass Druckplatten aus gravierbaren Materialien zum Zwecke des Endlosdrucks auf Warenbahnen auswechselbar auf Druckzylinder aufzubringen waren. Die Möglichkeit, mit Hilfe der Hülsentechnik austauschbare Mäntel für Walzen zu gestalten wurde jedoch auch auf anderen Gebieten erkannt. So beschreibt US 36 39 959 Gummilaufmäntel für Transportrollen auf einer starren konischen Innenhülse aus glasfaserverstärktem Kunstharz, die als austauschbares Ausrüstungsteil in Verbindung mit in gleicher Weise konisch ausgebildeten Rollenkernen dienen.

DE 25 14 294 C2 offenbart Walzen zur Druckbehandlung von Warenbahnen, beispielsweise Tiefdruckwalzen, mit montagefertigen Mänteln. Diese Walzen bestehen aus einem starren zylindrischen Walzenkern und einem lösbar aufgebrachten Mantel aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen mit Verstärkungseinlage, beispielsweise aus Teilfäden oder Stahldraht, und einem konischen Winkel von wenigen Minuten bis maximal 1° der Innenmantelfläche. Der abgenutzte elastomere Walzenmantel kann an Ort und Stelle abgenommen und für sich allein zum Erneuern eingeschickt werden, während der zugehörige Walzenkern in dem Einsatzbetrieb verbleibt.

Eine Walze aus einem zylindrischen Walzenkern und einem zylindrischen Mantel aus einer am Walzenkern anliegenden Haftgummischicht, einer darauf angebrachten Gewebeschicht und einer darüber befindlichen äußeren Arbeitsschicht wird in DE 31 39 494 C2 beschrieben. Die Schichten des Mantels sind durch Vulkanisieren miteinander verbunden. Der Innendurchmesser des Mantels ist etwas geringer ist als der Außendurchmesser des Walzenkerns, der mit einer Drucklufteinrichtung zur Erzeugung eines Druckluftpolsters zur Erleichterung des Aufschiebens des Mantels auf den Walzenkern versehen ist.

Der Einzug der Hülsentechnik in den Bereich der mit Gummidruckzylinder arbeitenden Offsetdruckmaschinen beschränkt sich bisher auf Farbwalzen für den Panoramadruck und auf Druckzylinder. Austauschbare Gummi-beschichtete Hülsen für Druckwerkzylinder, d. h. Offset-, Platten- und Gegendruckzylinder sowie eine Vorrichtung zum Aufbringen der Hülse mit Hilfe der Drucklufttechnik innerhalb der Druckmaschine werden beispielsweise in EP 277 545 A2 offenbart. EP 704 301 B1 beschreibt eine Druckwalze für den kanallosen Druck mit einem Walzenkern und einer mit Druckluft aufbringbaren hülsenförmigen Druck- oder Übertragungsform mit einer zusätzlichen Zwischenschicht, beispielsweise aus selbstklebender Kunststofffolie, zur Justage. Bei Farbwalzen für den Panoramadruck sind Teile des Mantels als Hülse ausgebildet und axial verschiebbar bzw. über Wälzlager dreh- und verschiebbar auf dem Walzenkern gelagert (DE 196 28 647 A1, DE 296 09 007 U1).

Walzen in den Farb-, Feucht- und Lackierwerken von Offsetdruckmaschinen werden in der Regel auch heutzutage noch bei Abnutzung komplett ausgebaut und zur Aufarbeitung oder Regummierung an den Walzenlieferanten geschickt. Da in der Druckerei stets Druckwalzen zum Austausch in der Maschine befindlicher Walzen verfügbar sein müssen und meist ein Satz Walzen oder mehr sich beim Walzenhersteller befindet, führt dies dazu, dass eine Vielzahl von Walzenkernen beschafft und bevorratet werden muss. Dies schlägt insbesondere bei aufwendig konstruierten oder gestalteten Walzen wie changierenden oder mit einer Temperierung versehenen Walzen kostenmäßig zu Buche. Hinzu kommt insbesondere bei größeren und somit schwereren Walzen der erhöhte Arbeitsaufwand, der seitens der Druckerei insbesondere mit dem Austausch der kompletten Walzen und seitens des Walzenherstellers mit dem Transport und der Handhabung der Walzen bei der Fertigung verbunden ist.

Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe, Druckwalzen für den Offsetdruck bereit zu stellen, deren Einsatz und Handhabung nach gegenwärtigen ökonomischen Gesichtspunkten deutlich verbessert ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass entsprechend der Hülsentechnik einsetzbare Druckwalzen für Offsetdruckmaschinen bereitgestellt werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit einerseits eine Druckwalze, insbesondere Farb-, Feucht- oder Lackierwalze für Rotations- und Bogenoffsetdruckmaschinen, mit einem starren Walzenkern und einem Walzenmantel mit einer äußeren Schicht aus einem elastomeren oder elastischen Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel lösbar mit dem Walzenkern verbunden ist, andererseits ein Farb-, Feucht- oder Lackierwerk einer Druckmaschine, insbesondere Rotations- oder Bogenoffsetdruckmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Druckwalze gemäß der Erfindung aufweist, sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Druckwalze als Farb-, Feucht- oder Lackierwalze in Rotations- oder Bogenoffsetdruckmaschinen.

Auch vor dem bereits zitierten langläufig bekannten Stand der Technik bezüglich des Einsatzes der Hülsentechnik bei Walzen was es durchaus nicht naheliegend, diese Technik auch für Farb-, Feucht- und Lackierwalzen in Offsetdruckmaschinen umzusetzen. Gegen diese Umsetzung sprachen nämlich sowohl emotionale/psychologische Gründe, beispielsweise der in langjähriger Tradition eingefahrene Vertriebsweg zwischen Druckerei und Walzenhersteller, als auch mehrere technische Gründe. Farb-, Feucht- und Lackierwerke in Offsetdruckmaschinen weisen nämlich je nach Gestaltung und Ausführung des Druckstuhls in der Regel eine Vielzahl von Walzen auf, die ihrer jeweiligen Funktion entsprechend beispielsweise als Tauch-, Duktor-, Heber-, Verreiber-, Übertrags- oder Auftragswalze bezeichnet werden und teilweise auch in mehrfacher Anzahl vorhanden sind. Diese Walzen haben von Hersteller zu Hersteller, von Maschinentyp zu Maschinentyp und oft auch innerhalb eines Maschinentyps und Farb-, Feucht- oder Lackierwerks unterschiedliche Dimensionen. Dies bedingt, dass die Fertigung von austauschbaren Walzenmänteln eine hohe Flexibilität und Variabilität ermöglicht. Diese Flexibilität sowie die mit der Umrüstung der Druckmaschinen verbundenen Kosten sind bis dato als zu teuer und unwirtschaftlich betrachtet worden.

Trotz dieser bisher ökonomisch negativen Anschauung wird in der Bereitstellung von Druckwalzen, insbesondere Farb-, Feucht- oder Lackierwalzen für Rotations- und Bogenoffsetdruckmaschinen, mit einem starren Walzenkern und einem lösbar mit diesem verbundenen Walzenmantel ein ökonomischer Vorteil gesehen. Langfristig gesehen sind die Anschaffungskosten für die Druckerei günstiger, die Handhabung der Walzen innerhalb des Druckbetriebs wird durch die leichteren hülsenartigen Walzenmäntel vereinfacht und die Handhabung seitens des Walzenherstellers wird vereinfacht, insbesondere wenn die Walzenmäntel kostengünstig entsorgt und gegen fabrikneue Walzenmäntel ausgetauscht werden können, anstatt mühsam transportiert, zwischengelagert und aufgearbeitet oder regummiert zu werden. Durch die Erfindung werden somit erstmals Druckwalzen für Offsetdruckmaschinen bereitgestellt, deren Walzenmäntel im Einwegverfahren benutzt werden können.

Ein weiteres technisches Problem, das beim Einsatz der Hülsentechnik für Druckwalzen in Offsetdruckmaschinen zu berücksichtigen ist und dessen fehlende Lösung diesen Einsatz bisher verhinderte, ist die oftmals hohe mechanische und dynamische Belastung dieser Walzen im laufenden Betrieb. Ein einwandfreier fester Halt der Mantelhülse am Walzenkern sowie eine hohe Formstabilität des Walzenmantels in sich während der Betriebs- und Nutzungsdauer der Walze ist für den Drucker unabdingbar. Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Druckwalze, die im Folgenden sowie in den Ausführungsbeispielen und Unteransprüchen dargelegt sind, betreffen u. a. Lösungen dieser speziellen Problematik.

Der Walzenkern der erfindungsgemäßen Druckwalze besteht aus einem Walzengrundkörper mit einer im wesentlichen zylindrischen Mantelfläche, der an seinen Stirnseiten Einrichtungen zur Aufnahme der Walze in der Druckmaschine aufweist, beispielsweise Lagerzapfen oder Wälzlager zur Aufnahme der Walze auf eine Welle. Nimmt die Walze in der Druckmaschine eine bestimmte Funktion wahr, so kann der Walzenkern dementsprechend modifiziert sein. Hierzu zählen beispielsweise changierende Walzen, die über eine Vorrichtung zur axialen Bewegung der Walze verfügen, sowie Walzen mit Kanälen, durch die ein zur Temperierung dienendes Medium geleitet werden kann.

Der Grundkörper des Walzenkerns kann als Vollkörper ausgebildet sein, häufig, insbesondere bei Walzen mittlerer (Durchmesser 30 bis 250 mm) und größerer Dimensionen (Durchmesser > 250 mm), ist der Walzengrundkörper zur Einsparung von zu bewegender Masse oder von Herstellungskosten jedoch rohrförmig ausgeführt. Zur Versteifung rohrförmiger Grundkörper können diese beispielsweise Stützscheiben, Stützringe, Verstrebungen, Gitter- oder Netzwerke aufweisen. Der Walzenkern, insbesondere sein Grundkörper kann aus einem metallischen Material, einem oxid-, metall-, glas- oder polymerkeramischen Material, einem polymergebundenen Mineralguss (auch als Reaktionsharzbeton oder Polymerbeton bekannt) oder aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Kunststoffmaterialien sind vorzugsweise mit Fasern oder anderen Partikeln verstärkt, um eine ausreichende Form- und Dimensionsstabilität zu gewährleisten. Wahlweise kann die Oberfläche des Walzenkerns chemisch oder physikalisch behandelt, beispielsweise ganz oder teilweise mit einer metallischen Schicht versehen werden. Auf diese Weise kann Stoß- und Reibfestigkeit der Oberfläche erhöht oder der optische Eindruck des Walzenkerns verbessert werden. Methoden zur Oberflächenbehandlung sind in verschiedenen technischen Bereichen bekannt und können zur Herstellung der erfindungsgemäßen Walze übertragen werden.

Der Walzengrundkörper kann an seiner Mantelfläche und wahlweise auch an einer entsprechend ausgeformten Stirnseite mit Öffnungen versehen sein. Bei Beaufschlagung des Walzenkerns mit Druckluft tritt dann Luft durch diese Öffnungen hindurch und bildet ein Luftpolster, auf dem der Walzenmantel bewegt werden kann. Dieses Prinzip und die dazugehörige Technik sind dem Fachmann prinzipiell vertraut. Der Walzengrundkörper kann auch so ausgeführt sein, dass sein Durchmesser variabel ist. Mögliche Ausführungen derartiger Walzenkerne sind beispielsweise in EP 970 807 beschrieben.

Die Mantelfläche des Walzengrundkörpers ist im wesentlichen zylindrisch oder leicht konisch gestaltet. Der konische Winkel beträgt dabei vorteilhaft wenige Minuten bis 1°, vorzugsweise weniger als 0,5°. Die Mantelfläche kann zudem Vertiefungen und/oder Erhebungen aufweisen, in die entsprechende an der Innenfläche des Walzenmantels ausgeführte Erhebungen und/oder Vertiefungen eingreifen können. Diese Erhebungen und Vertiefungen dienen dazu, den Sitz des Walzenmantels auf dem Walzenkern zu stabilisieren (= "Verankern" des Walzenmantels) und somit auch den Einsatz der Druckwalze unter hoher mechanischer oder dynamischer Belastung zu gewährleisten. Andererseits sind diese Erhebungen und Vertiefungen so gestaltet, dass der arretierte Walzenmantel unter mechanischer Einwirkung und/oder beim Aufbau eines Druckluftpolsters vom Walzenkern gelöst werden kann. Hierzu kann es vorteilhaft sein, die Kanten der Erhebungen bzw. Vertiefungen in axialer Richtung der Walze weniger steil zu gestalten als in radialer Richtung sowie die Kanten abzurunden.

Die Mantelfläche des Walzengrundkörpers kann beispielsweise über ihre gesamte Länge oder in Teilbereichen axial eine oder mehrere Vertiefungen in Form von Rillen aufweisen. In diese Rillen greifen - vorzugsweise stegförmige - Erhebungen an der Innenseite des Walzenmantels und gewährleisten somit einen festen Sitz des Walzenmantels auf dem Walzenkern in Drehrichtung. Die Mantelfläche des Walzengrundkörpers kann auch radial eine oder mehrere Vertiefungen in Form von durchgehenden oder unterbrochenen Rillen aufweisen, in die entsprechend ausgeführte Erhebungen an der Innenfläche des Walzenmantels eingreifen. Hierdurch kann beispielsweise eine Verankerung des Walzenmantels in axialer Richtung erfolgen. Rillenförmigen Vertiefungen können auch auf spiralförmigen Linien angeordnet sein, so dass der Walzenmantel durch eine Schraubbewegung auf den Walzenkern aufgesetzt wird. Vorteilhaft ist diese Schraubrichtung entgegen der Rotationsrichtung der Walze im Druckbetrieb gerichtet. Die Mantelfläche des Walzenkerns kann auch punktuell eine oder mehrere beliebig geformte Vertiefungen aufweisen, in die korrespondierende Erhebungen an der Innenseite des Walzenmantels eingreifen können. Entsprechend diesen Beispielen können umgekehrt auch Erhebungen an der Mantelfläche des Walzengrundkörpers und Vertiefungen an der Innenfläche des Walzenmantels vorliegen.

Der Walzengrundkörper kann, insbesondere an seiner Manteloberfläche, auch mit einer oder mehreren elektromagnetischen Vorrichtungen versehen sein. Diese können beispielsweise bei Auslösung eine magnetische Haftung zu am oder im Walzenmantel befindlichen Gegenpolen bewirken und somit den Walzenmantel am Walzenkern verankern. Prinzipiell kann auch der Walzenmantel mit einer elektromagnetischen Vorrichtung versehen sein, die mit Gegenpolen am Walzenkern magnetisch verhaftet. Vorzugsweise befindet sich die elektromagnetische Vorrichtung am Walzenkern.

Der Walzenmantel kann vollständig aus einem Bezug aus einem elastomeren oder elastischen Kunststoff bestehen oder von einem mit einem Bezug versehenen Trägerkörper gebildet sein. Dieser Trägerkörper kann in Form einer Hülse aus einem metallischen, oxid-, metall-, glas- oder polymerkeramischen Material oder aus einem Kunststoffmaterial vorliegen. Beispielsweise kann es sich bei dem Trägerkörper um eine dünne Hülse aus Aluminium, Nickel oder Stahl, oder aus einer Aluminiumoxid-Keramik handeln oder um eine Hülse aus einem Faserverbundwerkstoff. Letztere sind insbesondere aus der Tiefdruck- und Flexodrucktechnik prinzipiell bekannt und in vielfältigen Ausführungen kommerziell erhältlich. Derartige Hülsen bestehen beispielsweise aus einem mit Glasfasern (GFK), Kohlenstofffasern (CFK), oder Aramidfasern verstärkten Epoxid- oder Polyesterharz, sie können aber auch aus anderen temperaturbeständigen Hochleistungskunststoffen bestehen. Bei den Fasern kann es sich sowohl um Kurzfasern und Langfasern (Länge der Einzelfaser > 0,4 mm) als auch Endlosfasern handeln.

Da die Walzenmäntel erfindungsgemäß auf einen stabilen Walzenkern aufgezogen werden, müssen sie nicht die hohen mechanischen Anforderungen erfüllen, wie sie an selbsttragende hülsenförmige Trägerkörper oder Walzenmäntel gestellt werden. Die Schichtdicke der Trägerkörper kann daher vergleichsweise deutlich verringert werden, beispielsweise auf die Hälfte oder weniger als die Dicke eines selbsttragenden gleich großen Trägerkörpers. Der Vorteil eines mit Trägerkörper versehenen Walzenmantels besteht im wesentlichen darin, die bei der Montage und Demontage des Walzenmantels auftretenden Reibungskräfte zu vermindern sowie durch ihre im Vergleich zum Bezug höhere Steifigkeit einen sicheren passgenauen Sitz des Walzenmantels am Walzenkern zu gewährleisten. Zur Verringerung von Reibungskräften ist es besonders von Vorteil, gleit-reib-modifizierte Kunststoffe zu verwenden oder zumindest die Außenseite der Mantelinnenfläche des Walzenmantels mit einer Beschichtung zu versehen, die sehr gute Gleit-Reib-Eigenschaften aufweist.

Walzenmäntel, die keinen festen Trägerkörper besitzen, können, insbesondere im Bereich der Mantelinnenfläche, durch Verstärkungseinlagen wie Gewebe, Geflechte oder Vliese aus Textilfäden verstärkt werden. Auf diese Weise kann ebenfalls der feste Sitz des Walzenmantels am Walzenkern für die Betriebsdauer gewährleistet werden. Ob ein Walzenmantel mit oder ohne Verstärkung bzw. mit oder ohne Trägerkörper ausgestattet ist, richtet sich nach den betrieblichen Anforderungen an die jeweilige Druckwalze. Bei geringer mechanischer Belastung der Walze kann der Walzenmantel ausschließlich aus dem Bezugsmaterial bestehen, bei besonders hoher mechanischer und dynamischer Belastung der Walze infolge der Walkung bei hohen Drehzahlen oder hohen Anpressdrücken ist der Walzenmantel vorzugsweise mit einem festen Trägerkörper versehen.

Walzenmäntel mit einem Trägerkörper oder eine Verstärkung halten auch während ihrer Lagerung zwischen der Fertigung beim Walzenhersteller und dem Einsatz im Druckbetrieb problemlos ihre Form. Walzenmäntel ohne Trägerkörper oder Verstärkung werden vorteilhaft während der Lagerung mit einem Lagerdorn versehen. Aus ökonomischen und ökologischen Gründen wird hierzu vorzugsweise Recyclingmaterial aus Kunststoff oder Pappe verwendet.

Als weitere oder alternative Vorrichtung zur Stabilisierung der Verbindung zwischen Walzenkern und Walzenmantel insbesondere während des Druckbetriebs können an den Stirnseiten des Walzenmantels Erhebungen oder Vertiefungen vorgesehen werden, die mit korrespondierenden am Walzenkern ausgebildeten Vertiefungen oder Erhebungen verzahnen und somit den Walzenmantel in radialer und axialer Richtung fixieren. Bei Walzen mit Trägerkörper sind diese Erhebungen und Vertiefungen vorzugsweise durch Aussparungen im Trägerkörper ausgeführt. Allgemein sind die Walzenmäntel so geformt, dass die Erhebungen und Vertiefungen an den Stirnseiten sich beim Drucken nicht negativ auf das Druckbild oder die Verteilung der flüssigen Medien auswirken. Vorzugsweise ist der Bezug des Walzenmantels daher im Bereich der Manteloberfläche zylindrisch und weist an den Stirnflächen keine Strukturierungen auf.

Der Bezug des Walzenmantels kann jedoch bei Bedarf Einschnitte, Profilierungen, Texturen oder Gravierungen aufweisen. Beispielsweise kann die Oberfläche des Walzenmantels durch Einschnitte in zwei, drei oder mehr Bereiche unterteilt werden. Auf diese Weise können beispielsweise austauschbare Walzenmäntel für den Panoramadruck bereitgestellt werden.

Der Walzenmantel kann wahlweise ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein. Dies betrifft sowohl den Aufbau eines Trägerkörpers als auch den des Bezuges, der gegebenenfalls über ein geeignetes Haftmittel mit einem Trägerkörper verbunden ist. Als elastomeres oder elastisches Kunststoffmaterial für den Walzenbezug können erfindungsgemäß vulkanisierte Kautschuke wie Naturkautschuk (NR) oder synthetischer Kautschuk, z. B. Acrylnitril- Butadien-Kautschuk (NBR, HNBR, XNBR), Ethylenkautschuk (CM, CSM), Ethylen- Propylen-Kautschuk (EPM, EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR, XSBR), Butylkautschuk (IIR), Polyisopren-Kautschuk (IR), Polyester- und Polyetherurethan- Kautschuk (AU, EU), Polyacrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (EAM), Epichlorhydrin-Kautschuk (CO, ECO, ETER), Polynorbornen-Kautschuk (PNR), Silikonkautschuk (MQ, MFQ, MPQ, MVQ, MPVQ), Fluorkautschuk (FKM) oder Chloropren-Kautschuk (CR), elastische Thermoplaste, z. B. Polyvinylchlorid (PVC) oder elastifiziertes Polyolefin (z. B. PP-EPDM), thermoplastisches Elastomer (TPE), z. B. Styrol- Blockcopolymerisat (SBS, SEBS, SIS), Copolyester-Elastomer oder thermoplastisches Polyurethan (TPU), gieß- oder schäumbare Kunststoffe, insbesondere auf Basis von Polyurethan, oder Mischungen der genannten Komponenten als Basis eingesetzt werden. Das Material ist entsprechend dem Einsatzzweck und der Funktion der jeweiligen Walze auszuwählen und zu modifizieren.

Das elastomere oder elastische Kunststoffmaterial kann zudem übliche Zusätze insbesondere Füllstoffe, Farbstoffe, Verstärkungsstoffe, Weichmacher und/oder Fasermaterial sowie weitere funktionelle Zusätze, beispielsweise Substanzen zur Einstellung der Hydrophilie oder Hydrophobie der Walzenoberfläche oder farbabweisende Substanzen wie fluorierte Polyolefine (z. B. Teflon), enthalten. Diese können in das Kunststoffmaterial des Bezuges eingemischt oder - im Falle der Zusätze - reaktiv mit dem Kunststoffmaterial verbunden oder in dieses einpolymerisiert sein. Der Bezug kann wahlweise auch mit einer dünnen Hülse aus einem thermoplastischem Kunststoff, z. B. aus Teflonschlauch, überzogen oder mit textilen Materialien, z. B. gummigetränkten Vliesen umhüllt oder umwickelt werden.

Bei der Herstellung der Walzen wird der Kautschuk in der Regel durch Vulkanisation vernetzt und erhält somit die gewünschte Festigkeit, während elastische Thermoplaste, thermoplastische Elastomere und gieß- bzw. schäumbare Kunststoffe durch die Abkühlung aus der Schmelze ihre Festigkeit erlangen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen verdeutlicht, ohne auf diese beschränkt zu sein.

a) Tauch- oder Duktorwalze

Die Walze weist einen Walzenkern aus Kunststoff sowie einen ablösbaren Walzenmantel auf Basis von Polyurethan auf. Der Walzenkern besteht in einer Ausführungsform (A) aus einem faserverstärkten Hochleistungskunststoff und in einer anderen Ausführungsform (B) aus einer Hülle aus CFK die mit einem thermoplastischen Kunststoff ausgefüllt ist. Die Walze hat folgende Dimensionen:

Gesamtlänge: 596 mm

Gesamtdurchmesser: 45,5 mm

Bezugslänge: 513 mm

Kerndurchmesser: 25 mm.

Der Grundkörper des Walzenkerns (A) weist an seiner Mantelfläche in radialer und axialer Richtung stegförmige Erhebungen mit einer Höhe von ca. 5 bis 7 mm auf, deren Kanten abgerundet sind. Der Grundkörper des Walzenkerns (B) weist an seiner Mantelfläche in radialer und axialer Richtung rillenförmige Vertiefungen mit einer Tiefe von ca. 5 bis 7 mm auf, deren Kanten abgerundet sind. Die Grundkörper der Walzenkerne (A) und (B) sind zu einer Seite hin konisch ausgeführt, wobei der konische Winkel 15 Minuten beträgt. Der Walzenmantel ist ohne Verstärkung oder Trägerkörper ausgeführt. Er weist jedoch an seiner Mantelinnenfläche die gleiche Konizität auf wie die Walzenkerne, wobei der Innendurchmesser des Walzenmantels 0,8 Millimeter kleiner ist als der Außendurchmesser des Walzenkerns. Zudem befinden sich an der Mantelinnenfläche Vertiefungen bzw. Erhebungen im Bezugsmaterial, die mit den entsprechenden Erhebungen bzw. Vertiefungen an der Mantelfläche der Walzengrundkörper korrespondieren. Zur Herstellung der Betriebsfertigkeit der Walze wird der jeweilige Walzenmantel auf den dazugehörigen Walzenkern (A) bzw. (B) aufgeschoben bis die jeweiligen Erhebungen und Vertiefungen ineinander greifen. Nach Abnutzung des Walzenmantels wird dieser mechanisch vom Walzenkern gelöst und durch einen neuen ersetzt. Der abgenutzte Walzenmantel kann direkt entsorgt werden.

b) Übertragwalze

Die Walze weist einen im wesentlichen zylindrischen Walzenkern aus Stahl sowie einen ablösbaren Walzenmantel auf Basis von NBR auf. Der Grundkörper des Walzenkerns besitzt eine abgeschrägte Stirnseite mit Öffnungen sowie Öffnungen an seiner Mantelfläche. Diese Öffnungen sind mit einem Kanal im Inneren des Walzenkerns verbunden, so dass der Walzenkern von innen her mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Die Walze hat folgende Dimensionen:

Gesamtlänge: 1087 mm

Gesamtdurchmesser: 72 mm

Bezugslänge: 1035 mm

Kerndurchmesser: 52 mm.

Der Walzenmantel ist mehrschichtig aufgebaut, wobei die den Innendurchmesser umschließende Schicht mit einem Vlies aus Polyamidfasern verstärkt ist. Diese Schicht bildet gewissermaßen eine flexible Verstärkung der Mantelinnenfläche des Walzenmantels, die ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist, wobei der Innendurchmesser des Walzenmantels etwas geringer ist als der Außendurchmesser des Walzenkerns. Zur Montage oder Demontage des Walzenmantels wird der Walzenkern mit Druckluft beaufschlagt, wobei sich an der Oberfläche des Walzengrundkörpers ein Luftpolster bildet, über das der Walzenmantel bewegt wird.

c) Changierende Farbreibwalze

Die Walze weist einen leicht konischen Walzenkern aus Stahl sowie einen ablösbaren Walzenmantel auf Basis von EPDM auf. Der Walzenkern besteht aus einem rohrförmigen Grundkörper, in dessen Stirnseiten Wälzlager eingesetzt sind. Zudem beinhaltet der Grundkörper einen Teil der Mechanik mit der die changierende Bewegung der Walze bewirkt wird. Der Grundkörper des Walzenkerns ist zu einer Seite hin konisch, wobei der konische Winkel 30 Minuten beträgt. An der Seite mit dem geringeren Durchmesser weist der Grundkörper eine abgeschrägte Stirnseite mit Öinungen auf. Diese besteht aus einem Kunststoff mit guten Gleit-Reib-Eigenschaften. Weitere Öffnungen befinden sich auf der Mantelfläche des Walzengrundkörpers. Der Walzenkern kann von innen her mit Druckluft beaufschlagt werden. Die Walze hat folgende Dimensionen:

Gesamtlänge: 1071 mm

Gesamtdurchmesser: 60 mm

Bezugslänge: 1035 mm

Kerndurchmesser: 34 mm.

Der Walzenmantel besteht aus einem ca. 2 bis 3 mm starken Trägerkörper aus thermo- oder duroplastischem Faserverbundwerkstoff und einem zweischichtig aufgebauten Bezug. Der Trägerkörper ist entsprechend dem Walzenkern konisch ausgeführt und weist an seinem größeren Radius strukturierte Formen auf, die beim Aufsetzen der Hülse auf den Walzengrundkörper in dort vorgesehene Aussparungen einrasten. Zur Vermeidung von Druckluftverlusten können die Stirnseiten oder die dort befindlichen Wälzlager des Walzenkerns mit einer Vorrichtung zum Verschließen oder Abdichten versehen sein.

d) Auftragwalze

Die Walze weist einen im wesentlichen zylindrischen Walzenkern aus Stahl sowie einen ablösbaren Walzenmantel auf Basis von NBR auf. Der Grundkörper des Walzenkerns ist so gestaltet, dass sein Durchmesser variabel ist. Die Walze hat folgende Dimensionen:

Gesamtlänge: 596 mm

Gesamtdurchmesser: 49 mm

Bezugslänge: 576 mm

Kerndurchmesser: 23/25 mm.

Der Walzenmantel besteht aus einem ca. 2 bis 5 mm starken ebenfalls zylindrischen Trägerkörper aus Langglasfaser-verstärktem, thermoplastischem Kunststoff sowie einem einschichtigen Bezug auf Basis NBR. Der im Durchmesser variable Grundkörper des Walzenkerns besitzt mindestens zwei einstellbare Durchmesser. Zur Montage und Demontage der Walze wird der Grundkörper auf den kleineren Durchmesser eingestellt wodurch der Walzenmantel frei beweglich wird. Der Durchmesser des Grundkörpers kann wahlweise auch über mehrere Einstellungen schrittweise oder stufenlos eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, über einen gewissen Bereich Walzenmäntel mit unterschiedlichem Innendurchmesser zu verwenden.

Die genannten Ausführungsbeispiele verdeutlichen in erster Linie die vielfältige Gestaltungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Druckwalze. Der Fachmann kann hieraus unter Kenntnis der im speziellen Anwendungsfall zu berücksichtigenden mechanischen Parameter (z. B. statische und dynamische Belastung der Walze), des mit der Walze in Berührung tretenden Mediums (Farbe, Feuchtmittel, Farbfeuchtmittelemulsion, Lack, ggf. auch Schmierstoffe oder Reinigungsmittel etc.) und der gewünschten Funktion der Druckwalze im Farb-, Feucht- oder Lackierwerk die jeweils geeignete Konstruktion der Druckwalze, insbesondere die Auswahl des Bezugsmaterials ohne weiteres ableiten. Während die Auswahl des Walzenkerns, z. B. mit oder ohne Vorrichtung zur Beaufschlagung mit Druckluft bzw. mit konstantem oder variablem Durchmesser, dabei in vielen Fällen eher eine Kostenfrage darstellt, richtet sich die Auswahl der Konstruktion des Walzenmantels mit oder ohne Trägerkörper oder Verstärkung sowie der vorgesehene Verbindungsmechanismus zwischen Walzenkern und Walzenmantel mehr nach den mechanischen Belastungen. Je höher die mechanische Belastung ist, desto fester und formstabiler muss die Schicht im Bereich des Innendurchmessers des Walzenmantels sein.

Vorteilhaft ist der Walzenmantel der erfindungsgemäßen Walze so konstruiert, dass er während der üblichen Nutzungsdauer des Bezuges einen einwandfreien Gebrauch gewährleistet, jedoch nach Abnutzung des Bezuges einfach gegen einen neuen Walzenmantel ausgetauscht und entsorgt werden kann. Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die in einem Farb-, Feucht- oder Lackierwerk befindlichen Walzen die gleiche technische Konstruktion und/oder gleiche Kerndurchmesser aufweisen. Auf diese Weise können die Walzenmäntel je nach Anwendungszweck getauscht bzw. ausgewählt werden und in der Druckerei können insgesamt weniger Walzen, d. h. Walzenmäntel, am Lager gehalten werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Druckwalze, insbesondere Farb-, Feucht- oder Lackierwalze für Rotations- und Bogenoffsetdruckmaschinen, mit einem starren Walzenkern und einem Walzenmantel mit einer äußeren Schicht aus einem elastomeren oder elastischen Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel lösbar mit dem Walzenkern verbunden ist.
  2. 2. Druckwalze nach Anspruch 1, wobei der Walzenkern einen Grundkörper und damit verbundene Vorrichtungen zur Aufnahme der Walze in der Druckmaschine aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper wahlweise als Vollkörper oder rohrförmig ausgeführt ist und aus einer oder mehreren Schichten besteht, die wahlweise gleich oder verschieden aus metallischem Material, keramischem Material, polymergebundenen Mineralguss oder einem Kunststoffmaterial sind, wobei das jeweilige Material wahlweise Verstärkungsstoffe, insbesondere in Form von Fasern aufweist.
  3. 3. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Walzenkerns oder des Grundkörpers im wesentlichen zylindrisch ist oder einen konischen Winkel von wenigen Minuten bis 1°, vorzugsweise weniger als 0,6° aufweist.
  4. 4. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Walzenkerns oder des Grundkörpers wahlweise Vertiefungen und/oder Erhebungen aufweist.
  5. 5. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkern und/oder der Walzenmantel eine oder mehrere elektromagnetische Vorrichtungen aufweisen.
  6. 6. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Walzenkerns oder des Grundkörpers variabel ist.
  7. 7. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkern oder sein Grundkörper an der Mantelfläche Öffnungen aufweist, die mit einem Kanal im Inneren des Walzenkerns verbunden sind, so dass der Walzenkern von innen her mit Druckluft beaufschlagt werden kann.
  8. 8. Druckwalze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stirnfläche des Grundkörpers abgeschrägt ist sowie wahlweise aus dem gleichen oder einem anderen - insbesondere gleit-reib-modifizierten - Material besteht wie der Grundkörper selbst und/oder ebenfalls Öffnungen aufweist, die mit dem Kanal im Inneren des Walzenkerns verbunden sind.
  9. 9. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel wahlweise aus einem unverstärkten Bezug, einem - insbesondere im Bereich seines Innendurchmessers - verstärkten Bezug oder aus einem mit einem Bezug versehenen Trägerkörper besteht, wobei sowohl der Bezug als auch der Trägerkörper wahlweise ein- oder mehrschichtig aufgebaut sind.
  10. 10. Druckwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper aus einer oder mehreren Schichten besteht, die jeweils aus einem metallischen, keramischen Material oder einem Kunststoffmaterial sind, wobei das jeweilige Material wahlweise Verstärkungsstoffe, insbesondere in Form von Fasern aufweist.
  11. 11. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelinnenfläche des Walzenmantels im wesentlichen zylindrisch ist oder einen konischen Winkel von wenigen Minuten bis 1°, vorzugsweise weniger als 0,6° aufweist.
  12. 12. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel an seiner Mantelinnenfläche und/oder mindestens einer seiner Stirnflächen Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist.
  13. 13. Druckwalze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen bzw. Vertiefungen an der Mantelinnenfläche des Walzenmantels mit am Walzenkern oder Grundkörper ausgeführten Vertiefungen bzw. Erhebungen korrespondieren.
  14. 14. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere aus einem elastomeren oder elastischen Kunststoffmaterial bestehende Schicht des Walzenmantels wahlweise vulkanisierten Kautschuk, insbesondere Acrylnitril- Butadien-Kautschuk (NBR, HNBR, XNBR), Ethylenkautschuk (CM, CSM), Ethylen- Propylen-Kautschuk (EPM, EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR, XSBR), Butylkautschuk (IIR), Polyisopren-Kautschuk (IR), Polyester- oder Polyetherurethan- Kautschuk (AU, EU), Polyacrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (EAM), Epichlorhydrin-Kautschuk (CO, ECO, ETER), Silikonkautschuk (MQ, MFQ, MVQ, MPQ, MPVQ), Chloropren-Kautschuk (CR) oder Naturkautschuk (NR), elastisches Thermoplast-Material, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC) oder elastifiziertes Polyolefin, thermoplastisches Elastomer (TPE), insbesondere Styrol- Blockcopolymerisat (SBS, SEBS, SIS), Copolyester-Elastomer oder thermoplastisches Polyurethan (TPU), gieß- oder schäumbare Kunststoffmaterialien oder Mischungen der genannten Komponenten enthält.
  15. 15. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abnutzung des Walzenmantels dieser vom Walzenkern abgelöst, durch einen anderen Walzenmantel ersetzt und einem Entsorgungs- oder Recyclingverfahren zugeführt wird.
  16. 16. Druckwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkern mit einer Vorrichtung versehen ist, die es erlaubt, den Walzenmantel wahlweise innerhalb oder außerhalb der Druckmaschine unter mechanischer Einwirkung oder unter Einsatz von Druckluft zu montieren und zu demontieren.
  17. 17. Verwendung von Walzen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 als Druckwalze, insbesondere Farb-, Feucht- oder Lackierwalze in Rotations- oder Bogenoffsetdruckmaschinen.
  18. 18. Farb-, Feucht- oder Lackierwerk einer Druckmaschine, insbesondere Rotations- oder Bogenoffsetdruckmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Druckwalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist.






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