Ein Überblick

Gängige Verfahren der Rasterwalzenreinigung

Das Zusetzen der Näpfchen von lasergravierten Keramik-Rasterwalzen mit Schmutzpartikeln und eingetrockneten Farben beeinträchtigt die Druckqualität. Deshalb müssen verschmutzte Rasterwalzen nach dem Drucken so schnell wie möglich gereinigt werden. Dafür stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung, die für eine zufriedenstellende Reinigung zwar eine gewisse „Aggressivität“ aufweisen müssen, gleichzeitig aber nicht die Keramikschicht beschädigen dürfen.

Dieser Beitrag wurde verfasst von Ansgar Wessendorf und Sebastian Reisig

Grundsätzliches

Jedes Reinigungsverfahren muss in der Lage sein, bis auf den Boden der mikroskopisch kleinen Näpfchen in der Keramikschicht einer Rasterwalze vorzudringen, um dort die angetrockneten Farb- und Lackreste zu entfernen. Dabei ist sicherzustellen, dass Näpfchenwände und Keramikschicht nicht beschädigt werden.

Zur Rasterwalzenreinigung kommen in der Praxis vor allem chemische Verfahren, Strahlverfahren (Natriumbikarbonat, Kunststoff-Pellets), die Ultraschallmethode sowie vermehrt die Lasertechnologie zur Anwendung. Problematisch bei allen Verfahren ist die Dauer vom Zeitpunkt der Verunreinigung der Rasterwalze bis zu ihrer Grundreinigung: Je älter die Farb- und Lackreste sind, desto schwieriger bzw. unvollständiger werden sie aufgrund reaktiver Bindemittel entfernt.

Chemisches Reinigungsverfahren

Die chemische Reinigungsmethode beruht vielfach auf alkalischen Reinigungssubstanzen in Verbindung mit hochsiedenden Lösemitteln. Die Lösemittelmoleküle lösen die Bindemittel aus der Farbe und übrig bleibt ein Stoffgemisch aus Pigmentpartikeln. Dieser Lösevorgang erfolgt sehr schnell.

Die alkalischen Substanzen (z.B. Natronlauge) greifen dann die einzelnen Farbbestandteile (z.B. Bindemittel) an und lösen das heterogene Stoffgemisch auf. Es findet dabei eine Ausflockung statt. Diese Reaktion läuft langsamer ab und benötigt daher mehr Zeit. Darum ist es wichtig, den alkalischen Reiniger eine gewisse Zeit einwirken zu lassen. Durch benetzende Tenside mit geringem Lösemittelanteil wird sowohl der Kontakt zwischen Farbe und Reiniger als auch das Eindringen des Reinigers in die Farbe verbessert.

Für den Reinigungserfolg ist das eingesetzte Farbsystem und Lösemittel von entscheidender Bedeutung. Entsprechen die Lösemittel denen in der Druckfarbe, so sind sie mit großer Wahrscheinlichkeit für die Reinigung geeignet. Bei Lösemittelfarben sind das unpolare Lösemittel (z.B. Ester), bei wasserbasierten Farben wässrige Reiniger. Oft zeigen jedoch Lösemittel oder Lösemittelgemische mit unterschiedlichen polaren Bestandteilen ein besseres Reinigungsergebnis. Begünstigt wird die Reinigung durch Erwärmen der Reinigungsflüssigkeit.

Durch die unterschiedliche Zusammensetzung der Keramik variieren auch die  Grenzflächenspannungen, welche die Benetzbarkeit des Reinigungsmittels auf der Rasterwalze beeinflusst. Aber auch die Beschaffenheit der Keramikoberfläche ist zu berücksichtigen. Je rauer und poröser sie ist, desto besser kann die Farbe haften und desto schwieriger ist aber auch die Reinigung.

Zudem kann eine zu poröse oder beschädigte Oberfläche dazu führen, dass die Reinigungsflüssigkeit unter die Keramik kriecht, sich dann bis zum metallischen Trägermaterial vorarbeitet und dort Korrosion verursacht. Vor allem bei älteren Rasterwalzen besteht in dieser Hinsicht eine erhöhte Gefahr

Doch Korrosion tritt in der Praxis eher selten auf. Dennoch kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Schutzschicht auf dem Keramik-Trägermaterial (z.B. Nickelschicht) nicht korrekt aufgetragen wurde. Dabei wird die Korrosion mehr durch Säure begünstigt, weniger durch Lauge. Die Folge daraus ist, dass die Nickel- bzw. Aluminiumschicht unter der Keramik Blasen wirft und die Rasterwalzenoberfläche zerstört.

Auch kann es vorkommen, dass sich die Blase gleichmäßig verteilt und dadurch der Rasterwalzenumfang verändert wird. Aufgrund des größeren Durchmessers entsteht ein höherer Rakeldruck als ursprünglich auf der Maschine eingestellt, der dann beim Drucken das Rakelmesser zerstört.

Bei der Reinigung mit chemischen Flüssigkeitsmitteln in geschlossenen Anlagen treten oftmals Flecken auf der Oberfläche auf, die das Farbübertragungssverhalten der Rasterwalze negativ beeinflussen können. Sie entstehen, wenn das Reinigungsmedium von der Schutzhaube und den Seitenwänden der Anlage auf die Rasterwalzenoberfläche tropft. Es ist deshalb wichtig, nach dem Reinigungsvorgang das restliche Reinigungsmittel zu entfernen.

Eine Kontrolle der Reinigung ist oft schwer möglich, weil der Reinigungsprozess in einer abgeschotteten Anlage abläuft, in der die Rasterwalze mit Hochdruck mit der erwärmten Reinigungsflüssigkeit (60–80 °C) abgestrahlt wird.

Außerdem sind bei der Verwendung von chemischen Reinigungsmitteln die Sicherheitsbestimmungen (Einhaltung der Grenzwerte flüchtiger Kohlenwasserstoffe (VOC), Schutzhandschuhe, Schutzbrille usw.) sowie die Umwelt- und Entsorgungsauflagen einzuhalten. So sind Reinigungsmittel, die aus alkalischen Substanzen in Verbindung mit Lösemitteln bestehen, nicht über die öffentliche Kanalisation zu entsorgen. Reinigungsmittelhersteller bieten deshalb mittlerweile eine Reihe umweltschonender Lösungen an, die aber in ihrer Reinigungswirkung sehr unterschiedlich sein können.

Strahlverfahren (Natriumbikarbonat und Kunststoff-Pellets)

Die Strahlmethode ist ein mechanisches, trockenes Reinigungsverfahren bei dem mittels einer Düse und relativ geringem Druck (2,5–3,5 bar) zum Beispiel das weiße Pulver Natriumbikarbonat (NaHCO3) auf die verschmutzte Rasterwalze gestrahlt wird. NaHCO3 wird hierbei nach dem Prinzip eines Zerstäubers auf die Rasterwalze geblasen. Durch die Beschleunigung treffen kleinste NaHCO3-Partikelchen auf die Rasterwalzenoberfläche, die durch die scharfkantigen Stege zerkleinert und so in die Näpfchenvertiefungen gelangen können. Die Rasterwalze wird dadurch nicht beschädigt, weil die Härte der Körner um die Hälfte geringer ist als die Keramikoberfläche.

Durch Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit der Rasterwalze und der axialen Bewegung der Düse lässt sich die Reinigungsqualität in Abhängigkeit zum Verschmutzungsgrad einstellen. Die Reinigungszeit beträgt etwa 40–60 Minuten.

Das Reinigungsergebnis ist unter anderem abhängig von der Näpfchenform. Lassen sich kalottenförmige Näpfchen aufgrund ihrer runden Öffnung gut reinigen, ist dies bei hexagonalen Näpfchen schon schwieriger, auch wenn die Reinigungsqualität als zufriedenstellend bezeichnet werden kann. Nicht zufriedenstellend ist das Reinigungsergebnis bei pyramidenförmigen Näpfchen. Zudem ist die Reinigung von Rasterwalzen mit Lineaturen über 500 L/cm aufgrund der Partikelkgröße kaum durchführbar. Auch ist die Reinigung der porösen Keramikoberfläche mit diesem Verfahren schwierig.

Nach dem Reinigen mit Natriumbikarbonat sind weiße Spuren des zerstäubten Reinigungsmediums auf der Walzenoberfläche zusehen und ein sehr geringer Teil verbleibt in den Näpfchen, was den Druck normalerweise nicht negativ beeinflusst. Dennoch sollte man die verbliebenen NaHCO3-Reste einfach mit Wasser und einem Tuch entfernen. Zu beachten ist dabei, dass der Härtegrad des Leitungswassers nicht zu hoch ist, weil sich sonst Kalk in den Näpfchen ablagert. Es ist deshalb für die Nachreinigung zu empfehlen, destilliertes Wasser einzusetzen.

Dieses Strahlverfahrensystem benötigt wenig Platz und zeichnet sich durch einfache Handhabung aus. Der Einsatz von Natriumbikarbonat ist für Mensch und Umwelt weitgehend ungefährlich und kann mit dem Hausmüll entsorgt werden. Das mit Farbe kontaminierte Granulat wird herausgefiltert, sodass das nicht verunreinigte Pulver dann wieder für den nächsten Reinigungsvorgang eingesetzt werden kann. Doch durch das Auftreffen auf die Rasterwalze werden die Teilchen zerstört, was ihre Reinigungswirkung im Vergleich zum Originalpulver mindert. In der Regel ist das Granulat nach zwei Reinigungsgängen aufgebraucht.

Ein anderes Strahlmittel für die Reinigung von Keramik-Rasterwalzen sind weiche recycelbare Kunststoff-Pellets. Wie beim Einsatz von NaHCO3 ist auch hier die Anlage während des Reinigungsvorgangs völlig abgekapselt. Die Pellets bestehen aus Polyethylen und werden mit einer Düse mit etwa 4 bar auf die Walzenoberflächen aufgetragen. Beim Aufprall auf die Oberfläche verformen sich zunächst die Kunststoff-Pellets und kehren dann in ihre ursprüngliche Form zurück.

Hierbei werden Ablagerungen von der Oberfläche abgetragen und mit dem Strahlmittel abtransportiert. Dabei wird auch ein magnetisches Feld erzeugt, das metallische Teilchen entfernt. Anschließend werden Strahlmittel und Schmutzpartikelchen voneinander getrennt, sodass die sauberen Pellets mehrfach wiederverwendet werden können. Auch hier hängt die Reinigungsqualität von der Näpfchenform und der Anzahl der Linien/cm ab. Die Polyethylen-Pellets stehen in unterschiedlichen Feinheitsgraden zur Verfügung.