Neuartige Funktionsbeschichtungen für die umweltfreundliche, energieeffiziente Tiefdruckformherstellung
Projektdurchführung
Maschinenfabrik Kaspar Walter GmbH & Co. KGKonrad-Zuse-Bogen 18
82152 Krailling
Zielsetzung
Der Tiefdruck zeichnet sich durch sehr hohe Druckqualitäten, die Eignung für unterschiedlichste Bedruckstoffe, eine einfache Prozessführung sowie sehr hohe Druckgeschwindigkeiten aus. Dadurch eröffnet sich auch abseits der klassischen Anwendungen im Illustration-, Dekor- und Verpackungsdruck eigentlich ein riesiges Einsatzpotenzial. In der Praxis ist jedoch seit Jahren eine stagnierende Marktentwicklung zu verzeichnen, die im Wesentlichen auf zwei grundlegende Probleme zurückzuführen ist:
1) Um den hohen mechanischen Beanspruchungen in der Druckmaschine entgegenzuwirken, werden mangels geeigneter Alternativen galvanische Verschleißschutzschichten aufgebracht, die nach wie vor auf umwelt- und gesundheitskritischen Chrom(VI)-Verbindungen basieren.
2) Die Tiefdruckformherstellung bedingt mehrere galvanische Beschichtungsstufen, was sie sehr energieintensiv, aufwändig und so im Vergleich zu anderen Drucktechniken teuer macht.
Um die Wettbewerbsfähigkeit des Tiefdrucks gegenüber anderen Druckverfahren erhalten und seine qualitätsbestimmten Vorteile zukünftig wieder als vordergründige Argumente in der Druckbranche einsetzen zu können, ist ein grundlegend neuer Ansatz für die Tiefdruckformherstellung erforderlich.
Ein solcher wird in diesem Projekt verfolgt: Ziel ist die Entwicklung, neuartiger Tiefdruckformen, mit denen erstmals energieintensive galvanische Beschichtungsprozesse sowie umweltkritische Cr(VI)-Verbindungen komplett vermieden werden können. Dies soll auf der Basis neuartiger Polymere erreicht werden, für deren Einsatz jedoch zunächst eine effiziente Prozesstechnologie zu erarbeiten ist, mit der Grundzylinder präzise und homogen beschichtet, UV-gehärtet sowie mittels Laser graviert werden können.
Diese neuartige Gravurschicht muss dabei den Anforderungen an eine hochauflösende Laserstrukturierung, einen dauerhaften Verschleißschutz sowie einen stabilen Farbübertrag entsprechen, was im Ergebnis anhand erster Musterdruckformen in einer industriellen Druckmaschine über mindestens 100.000 Laufmeter nachgewiesen werden soll.
Neben der Umsetzung der technischen Innovationsansprüche geht es jedoch insbesondere auch um den Nachweis einer deutlich umweltschonenderen Tiefdruckformherstellung. Im Vergleich zu den derzeit etablierten galvanischen Prozessen lassen sich mit der neuen Technologie durchschnittlich 96 % der Energie und 87 % Material einsparen. Bezogen auf die Produktionskapazitäten aller europäischen Tiefdruckformhersteller, eröffnen sich so Einsparpotenziale von ca. 44 GWh bzw. 17,66 Tsd. t CO2 p. a. Darüber hinaus kann der Einsatz von Chromtrioxid um 180 t und der Verbrauch der als potenziell gesundheits- und umweltschädlich eingestuften Netzmittel (PFAS) von derzeit etwa 10 – 15 t drastisch reduziert bzw. völlig vermieden werden.
Im Ergebnis können so die Voraussetzungen geschaffen werden, um Tiefdruckformen zukünftig umweltfreundlich, energieeffizient, flexibel und zu wettbewerbsfähigen Kosten herstellen und nachhaltige Perspektiven für den Tiefdruck in Deutschland bzw. Europa eröffnen zu können.
Arbeitsschritte
Im Vorhaben sollen die technischen Voraussetzungen und fundierte Verfahrensvorgaben erarbeitet werden, um die neuen Tiefdruckformen material-, fertigungs- und drucktechnisch erstmals in einen industriellen Maßstab überführen zu können. Zentrale Fragen beziehen sich dabei auf die material- und gravurseitige Einstellung der Druckeigenschaften, die zwingend für kommerzielle Druckstoffe nachzuweisen sind und einen exakt definierten, stabilen Farbübertrag adressieren. Darüber hinaus steht die technische Umsetzung des Beschichtungs- und Härtungsprozesses im Fokus.
Um letztendlich anforderungsgerechte Schichteigenschaften erreichen zu können, die eine hochauflösende Laserstrukturierung und qualitativ hochwertige Druckeigenschaften ermöglichen, sind im Projekt folgende Stufen zu absolvieren:
1) Entwicklung des Beschichtungsprozesses
2) Entwicklung des Schichthärtungsprozesses
3) Einstellung der tribologischen und druckspezifischen Schichteigenschaften
4) Anlagentechnische Umsetzung des Beschichtungs- und Härtungsprozesses
5) Herstellung und drucktechnische Evaluierung erster Demonstratoren
6) Prozess- und Technologiebewertung