Teil 1: Die Rasterwalze als Kernelement für den Hochqualitäts-Flexodruck

Rasterwalzen richtig reinigen

Von Tom Polischuk

Trotz der inzwischen erreichten eindrucksvollen technischen Fortschritte im Flexodruck darf nicht vergessen werden, dass ein derartig unspektakuläres Element wie die Rasterwalze von entscheidender Bedeutung für das mit diesem Verfahren erreichbare Qualitätsniveau ist.

In diesem Zusammenhang kommt der Reinigung von Rasterwalzen eine große Bedeutung zu, auch wenn die einschlägigen Experten über das ideale Verfahren hierfür durchaus nicht einer Meinung sind.

Leistungsfähigkeit hängt von der Reinigung ab

Der Flexodruck ist nach wie vor ein Verfahren mit vielen Herausforderungen. Das hängt damit zusammen, dass die vielen Variablen in diesem Verfahren während des Druckprozesses genau aufeinander abgestimmt werden müssen. Insbesondere diese Tatsache hat bis vor nicht allzu langer Zeit zu der Einschätzung geführt, dass sich mit diesem Verfahren nur eine bestimmtes, nicht überschreitbares Qualitätsniveau erreichen lässt und kaum konstanten Ergebnisse über verschiedene Druckdurchgänge möglich sind. In dieser Hinsicht hat sich jedoch im Verlauf der letzten Jahrzehnte viel verändert, was die Flexodrucker nunmehr in die Lage versetzt, eine verlässliche Kontrolle der Einzelkomponenten zu erlangen und hinsichtlich des Qualitätsniveaus mit anderen Druckverfahren wie Tief- und Offsetdruck annähernd gleichzuziehen.

Was sich jedoch kaum verändert hat ist die wichtige Funktion, die der Rasterwalze im Flexodruck zukommt. Deren Kernfunktion besteht darin, ein vordefiniertes Volumen an Farben, Lacken oder Klebstoffen oder andere Beschichtungsmedien auf konstante und wiederholbare Weise die Flexodruckform zu übertragen. Obwohl sich die Fortschritte im Flexodruck eindeutig auf technische Innovationen und Weiterentwicklungen zurückzuführen lassen, ist der aufmerksame Umgang mit der Rasterwalze immer noch unverzichtbar. Manche Dinge ändern sich eben nie!

Erfahrene Flexodrucker sind sich über die Bedeutung der Rasterwalzen durchaus bewusst und nehmen hier nichts für selbstverständlich. Daher gilt: Trotz aller technischen Fortschritte ist die Verfügung über ein Grundwissen zum Thema Rasterwalze noch immer ein Zeichen guter Produktionspraxis.

Mikroskopaufnahme: Die Näpfchen einer Rasterwalze vor und nach der Reinigung (Quelle: Haper Corporation)

Konstante Farbübertragung

Rasterwalzen sind wahre Arbeitstiere. Bei jeder Umdrehung in der Druckmaschine nehmen sie eine neue Farbbeladung auf und übertragen diese auf die montierte Flexodruckplatte. Dabei ist es unvermeidlich, dass in den „Tiefen“ der Näpfchen Farbreste zurückbleiben, die sich im Laufe der Zeit aufbauen und zu Leistungsverlusten im Bereich der Farbübertragung und damit der erreichbaren Produktqualität führen.

„Unabhängig von der Qualität der Druckfarbe oder der Leistungsfähigkeit der Rasterwalze werden stets Farbreste in den Näpfchen zurückbleiben”, erläutert David Parr, Technical Sales Manager Europa von Pamarco Global Graphics. „Auf der Grundlage unserer reichhaltigen Erfahrung mit den verschiedensten Anwendungen im Flexodruck wissen wir, dass lediglich 40% der jeweiligen Substanzen auf die jeweiligen Substrate übertragen werden. Dies bedeutet, dass bis zu 60% in den Näpfchen verbleiben, wovon ein gewisser Teil dort antrocknet.“ Sogar Rasterwalzen mit speziellen Näpfchenspezifizierungen, wie beispielsweise die gelängten Näpfchen der EFLo-Walzen von Pamarco, benötigen daher ständige Pflege zur Erhaltung der optimalen Leistungsfähigkeit.

Das wichtigste Ziel von Pflegemaßnahmen für Rasterwalzen ist die Vermeidung des Farbantrocknens in den Näpfchen. „Werden die jeweiligen Übertragungsmedien im flüssigen Zustand gehalten, so ist es auch viel einfacher, diese aus den Näpfchen zu entfernen“, erläutert Mickey Bower, Technical Manager von Interflex Laser Engravers. „Dies ist auf die Struktur der Keramik selbst zurückzuführen. Diese muss eine gewisse Porosität aufweisen, um präzise zu arbeiten. Der ideale Porositätsgrad liegt bei 0,5%, doch schon dieser geringe Wert führt zum Anhaften von Auftragsmedien. Trocknen diese Medien an, wird deren Beseitigung umso schwieriger. Das ist eine Erfahrung, die schon jeder machen musste, der mit Rasterwalzen zu tun hat. Auch wenn die Walze sauber aussieht, so können sich noch immer Farbreste in den Näpfchen befinden, was wiederum neu hinzugekommenen Medien das Anhaften erleichtert.“

Die Anwendung schnell trocknender Farben und Beschichtungsmedien verstärkt diese Bedenken noch zusätzlich. „Mit der zunehmenden Forderung nach höheren Laufgeschwindigkeiten und höher aufgelösten Bildmotiven wächst auch die Forderung nach schneller trocknenden Druckfarben“, erläutert David Parr. „Der Nachteil dabei ist, dass schneller trocknende Farben in der Folge auch die Näpfchen der Rasterwalzen schneller verunreinigen. Damit steigt auch die Notwendigkeit für Walzenreinigung in kürzeren Intervallen.“

In diesem Zusammenhang ist die tägliche Reinigung von großer Bedeutung, jedoch „ist es nur eine Frage der Zeit, bis die Walze angesichts schnell trocknender Substanzen einer gründlichen Tiefenreinigung bedarf“, fügt Elizabeth Boynton hinzu, Regional Sales Director für Anilox Roler Cleaning Sstems (ARCS), einem Unternehmen mit mehr als 20-jähriger Erfahrung im Bereich der Beseitigung eingetrockneter Reste von Farben, Lacken und Klebstoffen. „Wenn sich erst einmal Reste in den Tiefen der Näpfchen angesammelt haben, dann werden sich daran weitere Rückstände anhaften.“

Es gibt einige Faktoren, die die Verschmutzung der Rasterwalzen noch zusätzlich begünstigen. Bill Poulson, HGS Senior Technical Representative der Harper Corporation, merkt an, dass von Rakelmessern durch Abnutzung entstehende Verschmutzungen gewisse Probleme hervorrufen können, insbesondere, wenn zur Beseitigung derartiger Bruchstücke keine Filter oder Magnete verfügbar sind. Kommen verschiedene Farbsysteme (wasserbasiert, lösemittelbasiert, UV-härtend) auf  derselben Rasterwalze zum Einsatz, so muss diese vor jedem Wechsel der Farbsysteme gründlich gereinigt werden.

Betrachtungen über das Reinigen

Die verschiedenen Verfahren zur Reinigung von Rasterwalzen sind alle gut eingeführt und jedes hat seine spezifischen Vor- und Nachteile, was sich auf deren Leistungsfähigkeit auswirkt. Die üblichen Arten der Reinigung umfassen chemische und mechanisch/abrasive (Backpulver/Natriumhydrogenkarbonat oder Plastikpellets) Verfahren sowie Verfahren, bei denen Ultraschall oder Laserlicht zum Einsatz kommt.

Einige der allgemeinen Faktoren in der Beurteilung von Reinigungssystemen sind die Kosten von Geräten und/oder Verbrauchsmaterialien, Umweltschutzbestimmungen, die Fähigkeit zur Durchführung des Reinigungsprozesses in sowie außerhalb der Druckmaschine, Spezifikationen der Rasterwalzen (z.B. Liniatur, Walzenmaterial) sowie den Zeitbedarf für die Reinigung.

„Unser grundsätzlicher Rat für Kunden ist die Anwendung von Systemen, die nicht nur den jeweils eingesetzten Farben und Beschichtungsmedien sowie den Druckverfahren entsprechen, sondern auch den Reinigungsplänen und dem Budget“, erläutert David Parr. „Die wichtigsten Faktoren sind Effizienz zur Durchführung der Reinigungsabläufe in der hierfür zur Verfügung stehenden Zeit. Darüber hinaus müssen jedoch auch die nachteiligen Auswirkungen auf die Rasterwalzen oder andere Maschinenteile beachtet werden.“ Beim Einsatz stark wirkender Chemikalien (niedriger oder hoher pH-Wert) besteht die Gefahr der Beschädigung bzw. Korrosion, während beim Einsatz von Strahlmitteln die Gefahr der Verschmutzung der Druckmaschine besteht, da diese Mittel die Tendenz aufweisen, sich über den eigentlichen Reinigungsort hinaus zu verbreiten.

Mikroskopaufnahmen niedriger und hoher Lineaturen. Reinigungssysteme müsssen genau auf Spezifikationen wie die Lineatur abgestimmt sein (Quelle: Interflex Laser Engravers)

 

Chemische Reinigung

 Chemische Reinigungsmittel bedürfen sehr vorsichtiger Handhabung. Hierfür müssen die Datenblätter genau beachtet werden und das Personal diesbezüglich entsprechend ausgebildet sein. Bill Poulson verweist in diesem Zusammenhang auf entsprechende Empfehlungen der Maschinenhersteller. Dazu gehören Kenntnisse zur messtechnischen Erfassung der Eigenschaften der jeweiligen Chemikalien, das Wissen um die Bedeutung des pH-Werts sowie der fachgerechten Spülung der Walzen. „Darüber hinaus muss darauf geachtet werden, die vorgegebenen Temperaturen und Durchlaufzeiten für die jeweiligen Waschlösungen korrekt einzuhalten.“

Im Falle der manuellen Reinigung mit einem Bürstensystem ist darauf zu achten, dass hierfür die am besten geeignete Auslegung zum Einsatz kommt. Für keramische Walzen ist dies rostfreier Stahl und für chrombeschichtete Walzen ist dies Messing.

Im Zusammenhang mit dem Gebrauch von Chemikalien (sowohl für manuelle Anwendungen wie auch beim Einsatz automatischer Systeme mit Ultraschalltechnik) weist Elizabeth Boynton darauf hin, den Aspekt der Kosten für die jeweiligen Reinigungsprozesse nicht zu unterschätzen. Diese setzen sich nicht nur aus dem Beschaffungspreis der Reinigungsanlage zusammen, sondern auch aus den Aufwendungen für die Entsorgung der verschmutzten Reinigungsmittel. „Der Einsatz von Chemikalien erfordert vorsichtige Handhabung, geeignete Lagereinrichtungen und ein effizientes Warenwirtschaftssystem. Es ist wichtig, den pH-Wert der Reinigungsmittel zu kennen. Grundsätzlich ist es angeraten, nur Mittel in einem pH-Wert-Bereich von 4 bis 11,8 zu nutzen. Mittel mit höheren Werten (ätzend) können die Oberfläche der Rasterwalze beschädigen, selbst wenn diese mit einer Chromschicht überzogen ist.“

Mickey Bower verweist auf die Vorsichtsmaßnahmen, die es stets im Zusammenhang mit chemischen Reinigungsmitteln zu beachten gilt. „Das Mischungsverhältnis ist von entscheidender Bedeutung. Es ist eine nahezu unausrottbare menschliche Eigenschaft zu meinen, dass mehr stets auch immer besser sei. Unglücklicherweise ist dies nicht der Fall mit chemischen Reinigungsmitteln, da jede Zugabe über die empfohlene Menge hinaus zu einer Veränderung des jeweiligen pH-Werts führt. Darüber hinaus ist es auch sehr wichtig, das Reinigungsmittel stets auch in Abhängigkeit zum jeweiligen Walzenmaterial auszuwählen. Aluminium und Stahl weisen verschiedene Materialeigenschaften auf und können durch den Einsatz ungeeigneter Reinigungsmittel durchaus Schaden davontragen“, führt Mickey Bower aus.

Vor diesem Hintergrund stellt er jedoch eindeutig fest, dass es sich bei der chemischen Reinigung um einen sehr effektiven Prozess handelt, wenn er denn korrekt ausgeführt wird.

Backpulver und Plastikpellets

„Das Aufstrahlen von Backpulver (Natriumbikarbonat) auf eine verschmutzte Walzenoberfläche ist ein kostengünstiger mechanischer Reinigungsansatz“, kommentiert Mickey Bower. Nach seiner Einschätzung ist dies ein durchaus geeignetes Verfahren für Rasterwalzen mit niedriger Lineatur. Beim Einsatz muss allerdings darauf geachtet werden, den Aufstrahldruck auf die jeweilige Anwendung abzustimmen. Darüber hinaus muss darauf geachtet werden, dass die Partikelgröße des Backpulvers wie auch der Plastikpellets der Näpfchen-Spezifikation der jeweiligen Walze entspricht und dass diese nach der Behandlung gut abgespült wird.

Walzen für Breitbahn- oder Wellpappenanwendungen sind etwas schwieriger zu reinigen, da diese breiter und schwerer sind. Nach Angaben von Elizabeth Boynton gehört das Aufstrahlen von Reinigungsmedien zu den effektivsten Reinigungsverfahren und erfordert darüber hinaus keine Demontage der Walzen aus den Druckmaschinen.

„Dieses Verfahren bietet zusätzliche Flexibilität durch die Möglichkeit, Walzen innerhalb wie außerhalb der Druckmaschinen zu reinigen. Das Aufstrahlmedium ist zwar nicht recyclebar, doch ist es umweltverträglich und kann mit den üblichen Abfällen entsorgt werden.“

Im Zusammenhang mit mechanischen Aufstrahlverfahren gilt es, verschiedene Vorsichtsmaßregeln zu beachten. Nach Angaben von Mickey Bower kann eine zu lange anhaltende Behandlung mit diesem Verfahren nicht nur zu einer Zerstörung der Näpfchenwände, sondern auch zu Ablagerungen des Reinigungsmediums in den Näpfchen führen. Dies sind auch die Gründe hierfür, warum es beim Einsatz dieses Verfahrens so wichtig ist, Partikelgröße und Aufstrahldruck entsprechend passend zu wählen.

Ultraschallreinigung

Bei der Reinigung mit Ultraschall rotiert die Walze in einer flüssigen Reinigungslösung und die über den Ultraschall eingebrachte Energie zertrümmert eingetrocknete Reste von Druckfarben und Beschichtungsmedien. Es handelt sich dabei um eine relativ kostengünstige Option zur Reinigung von Rasterwalzen.

Nach Angaben von Josh Kiser, Produktmanager von Harper Scientific, erfordert der Einsatz von Ultraschall-Reinigungssystemen eine sorgfältige Beachtung der einzelnen Prozessschritte: „Die Kenntnis der Anforderungen der Maschineneinrichtung wie auch das Einstellen der richtigen Taktzeiten in Abhängigkeit von den Rasterspezifikationen ist sehr wichtig. Dies gilt vor allem für ältere Walzen.“ Bei unsachgemäßer Anwendung kann die Ultraschallbehandlung zur Beschädigung der Näpfchen innerhalb kürzester Zeit führen.

„Der Erfolg der Reinigung mit Ultraschall hängt sehr stark von der Berücksichtigung der jeweiligen Lineatur ab. Eine Walze mit einer hohen Lineaturauflösung von 315 L/cm benötigt eine längere Behandlungszeit als eine Walze mit einer Lineatur von 118 L/cm“, so Mickey Bower. Darüber hinaus sollten die verschmutzten Walzen stets ununterbrochen in der Reinigungsflüssigkeit rotieren, um damit die Ausbildung von Aufrauhungen der Oberflächen und den damit verbundenen Auswirkungen auf die Porosität der Keramikschicht zu vermeiden. Ebenfalls muss darauf geachtete werden, die Reinigungsflüssigkeit stets auf der vom Hersteller empfohlenen Temperatur zu halten.

Laserreinigung

Die Reinigung von Rasterwalzen mit Laserstrahlen ist eine verhältnismäßig neue Methode, die jedoch immer mehr Anklang findet. „Die Reinigung mit Lasertechnologie hat sich zu einem beliebten Verfahren entwickelt. Dies liegt auch darin begründet, dass sich damit gründlicher und effektiver arbeiten lässt. Obwohl derartige Systeme in der Anschaffung durchaus teurer sind im Vergleich zu den oben genannten Technologien, so sind die Gesamtbetriebskosten vielfach niedriger, da für die Laserreinigung nur elektrische Energie und keinerlei Verbrauchsmaterialien wie Reinigungsmedien, Chemikalien oder Druckluft benötigt werden. Für Unternehmen mit hohen Reinraumanforderungen oder mit ausgesprochen umweltfreundlichem Produktionsansatz bieten derartige Systeme sinnvolle wie effektive Reinigungsmöglichkeiten“, erläutert Elizabeth Boynton.

Grundsätzlich sind zwei Arten von Technologien zur Laserreinigung verfügbar: horizontal entlang der Lineatur oder umlaufend. „Ein Linienscanner ist anfällig für das Aufbauen von Hitze, was zur Beschädigung der Walzenoberfläche führen kann. Im Gegensatz dazu verteilt die umlaufende Behandlung die Energie des Laserstrahls gleichmäßig und vermeidet so die Wärmeakkumulation“, so Elizabeth Boynton. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass sich damit Walzen innerhalb und außerhalb der Maschine behandeln lassen.

Nach Einschätzung von Mickey Bower liegt ein Nachteil des Laserverfahrens in seiner Prozessgeschwindigkeit, die trotz guter Reinigungsleistungen noch immer unter der anderer Verfahren liegt.

Allgemein verweist David Parr darauf, dass einige Druckbetriebe in der Vergangenheit mit dem Problem der Oberflächenbeschädigungen bei allen der oben vorgestellten Verfahren zu kämpfen hatten. Obwohl er nicht davon ausgeht, dass sich dieses Phänomen jemals ganz überwinden lässt, ist er dennoch zuversichtlich: „Heutzutage liefern die meisten Hersteller kundenspezifische Maschinen und Geräte, so dass die Gefahr der Oberflächenbeschädigung kaum noch auftritt, solange die Verfahren ordnungsgemäß ausgeführt werden“, kommentiert David Parr. [4244]