Projekt 38127/01

Entwicklung eines innovativen und ressourcenschonenden Verfahrens zur Herstellung von Sekundär-Flexo-Druck- und -Lackplatten aus recyceltem Fotopolymer

Projektdurchführung

FlexoArt GmbH
Im Kollrieden 6 a
49638 Nortrup

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Im Prozess der Herstellung von Flexo-Druckformen entsteht mit Polymer verunreinigtes Lösemittel. Das Lösemittel wird bei FlexoArt in einem Destillationsprozess rückgewonnen und in den Kreislauf wieder zu-rückgeführt. Als Produkt aus dem Destillationsprozess fallen Rückstände an, die zurzeit kostenintensiv und umweltbelastend thermisch entsorgt werden müssen. Diese Destillationsrückstände bestehen im Wesentlichen aus unvernetztem und noch reaktivem Fotopolymer. Das primäre Fotopolymer wurde ur-sprünglich aus nicht-nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Zielsetzung des Vorhabens soll sein, We-ge aufzuzeigen, wie diese Destillationsrückstände zu recyceltem Sekundär-Fotopolymer werden, aus dem neue Produkte in der Druckformherstellung generiert werden können.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Arbeitspaket wurde der Destillationsvorgang nach Maßgaben der Prozesssicherheit festgelegt. Im zweiten Arbeitspaket wurden Gieß-, Walz- und Pressverfahren zur Herstellung von Plattenrohlingen un-tersucht. In Arbeitspaket 3 wurden die Prozesszeiten (mögliche Dauer der Herstellung von Plattenrohlin-gen) betrachtet. Das Arbeitspaket 4 beschäftigte sich mit der Herstellung von Versuchsplatten im Hin-blick auf Basisanforderungen. Das Pressverfahren lieferte die besten Ergebnisse.
Danach hat FlexoArt eine ausführliche dreistufige Versuchsplanung für die Herstellung von Platten für Laborversuche erarbeitet. Hier wurde die Entnahme des Destillats, die Herstellung von Halbzeug und die Herstellung von Druckformen im Pressverfahren untersucht. Ebenso wurden verschieden Entnahmen zur Verifizierung des Ergebnisses untersucht. Insbesondere haben wir die Klebrigkeit des Materials und das Releaseverhalten des aufgebrachten Films betrachtet. Dieser Film enthielt verschiedene Prüfelemente, wie z.B. einen Siemensstern. In der weitern Durchführung des Versuchsaufbaus wurden die Platten (wie im Herstellungsprozess) unter verschiedenen Parametern belichtet, ausgewaschen, getrocknet und gefi-nisht. Parallel zu den Platten aus Destillenrückstand wurde eine Referenzgruppe aus handelsüblichem Material angefertigt. Die Ergebnisse wurden fotografisch und messtechnisch in Dicke und Härte doku-mentiert. Als abschließenden Schritt wurden Abrollungen der einzelnen Druckformen hergestellt und vi-suell verglichen.



Ergebnisse und Diskussion

FlexoArt konnte folgende Erkenntnisse und Grundlagen für einen weiteren Verlauf feststellen:
- es ist möglich, in Gieß-, Walz- und Pressverfahren aus Destillatrückstand Versuchsplatten herzu-stellen. Das Gießverfahren hat eine kurze Prozesszeit und erzielt mit unseren Mitteln keine Wieder-holbarkeit. Mit dem Walzverfahren (längere Prozesszeit) erzielten wir mit unserer Walze unbefriedi-gende Ergebnisse. Eine Investition in einen entsprechenden Walzstock würde das Ergebnis ver-bessern. Das Pressverfahren erzielt bei kleinen Formaten die besten Ergebnisse, die Prozesszeit ist bei Ausschluss von ungesteuerter Polymerisation theoretisch unbegrenzt. Größere Formate würden ebenfalls eine Investition erfordern, da höherer Druck und größere Genauigkeit notwendig sind
- Über die Art der Entnahme (Ablassen des Destillatrückstandes über eine schräge Ebene in einen Behälter) lässt sich der Einschluss von Blasen steuern.
- Für das Belichten ist es notwendig, die Platte mit einem Film zu belegen, der nach dem Belichten wieder entfernt werden muss. Es ist möglich, die Klebrigkeit des Sekundär-Fotopolymers durch Austreiben von Restlösemittel ausreichend zu verringern. So kann ein Film aufgebracht werden und nach dem Belichten zerstörungsfrei abgelöst werden
- Das Sekundär-Fotopolymer kann einen Standard-Herstellungsprozess durchlaufen. Variationen in den Belichtungszeiten erzielten geringe, erwartbare Änderungen in den Messwerten analog zum Referenzmaterial (Bsp.: längere Endvernetzung ergibt leicht erhöhte Härte)
- die gefertigten Drucke mit den Druckvorlagen aus Destillenrückstand zeigen in Teilen ein ähnli-ches Bild wie die Drucke mit dem Referenzmaterial, insgesamt sind sie allerdings unpräziser. Al-lerdings bestand der Film, mit dem wir die Druckplatten für Praxisversuche belichtet haben, aus verschiedenen Prüfelementen, wie z.B. einem Siemensstern, positiven und negativen Linien und Rastern. Diese Anforderungen liegen über denen der Herstellung von Lackplatten.
- Die Versuchsplatten aus verschiedenen Entnahmen zeigten ähnliche Ergebnisse. Damit ist der Nachweis gelungen, dass die Zusammensetzung von verschiedenen Destillationen über mehrere Tage hinweg keinen signifikanten Einfluss auf das Ergebnis hat.
Die Wiederholbarkeit des Herstellungsergebnisses sollte noch weiter betrachtet werden. Beispiel ist die Dickengleichmäßigkeit der Versuchsplatten. Hier sind sowohl durch konstruktive Mängel an den benutzten Maschinen (keine planparallelen Platten der Presse) als auch durch den gewählten Prozess (Austrieb von Lösemittel durch Trocknung führt zu erhöhter Viskosität des Materials und Ausbreitung auf Untergrund) ungesteuerte Abweichungen von der geplanten Dicke entstanden. Insgesamt hat der einfache Versuchs-aufbau dazu geführt, dass die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse nicht nachgewiesen werden konnte.
Weiterhin erörtert werden sollte unserer Meinung nach der Einsatz von Trennmitteln zwischen Polymer und Film. Unsere Versuche mit verschiedenen Substanzen haben wir aus Gründen der Prozesssicherheit nicht weiterverfolgt.
Die Messungen der Platten aus recyceltem Polymer zeigen für die ShoreA Härte Werte zwischen 22 und 31 ShA an. Damit liegen sie im Mittelwert 13 Punkte unter den Werten des Referenzmaterials



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Aufgrund der vorläufigen Erkenntnisse aus der Projektphase 2 und notwendigen weiteren Untersuchungen sind noch keine Ergebnisse veröffentlicht worden. Allerdings bemerken wir ein hohes Interesse unserer Kunden an preisgünstigen Druckplatten für einfache Aufgaben.


Fazit

Die Herstellung einer Druckplatte ist gelungen.
Somit ist das Projekt als erfolgreich zu bewerten. Allerdings konnten nur einzelne Ergebnisse betrachtet werden, weil die Reproduzierbarkeit aufgrund des einfachen Versuchsaufbaus noch nicht nachgewiesen werden konnte. In diesem Stadium zeigte es sich aber sehr sinnvoll, umfangreiche Versuche für Grundla-gen zur Herstellungsoptimierung und damit verbundenen Prozessoptimierung durchzuführen. Es hat sich herausgestellt, dass Investitionen getätigt werden müssten, die den Rahmen des abgeschlossenen Projek-tes deutlich überschritten hätten, wenn mit dem Press- oder aber auch dem Walzverfahren ein reproduzier-bares und für die Druckindustrie verwertbares Ergebnis erzielt werden soll.