Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Rakelband zum Ablängen von einzelnen Rakeln für die Drucktechnik,
insbesondere Rakeln für den Tiefdruck, den Flexodruck und/oder den Siebdruck. Weiter
bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Herstellung eines solchen Rakelbandes.
Stand der Technik
[0002] In der Drucktechnik kommen Rakel zum Abstreichen von überschüssiger Druckfarbe von
den Oberflächen von Druckzylindern und Druckwalzen zum Einsatz. Solche Rakel basieren
meist auf einem Grundkörper aus Stahl mit einer speziell ausgeformten Arbeitskante.
[0003] Besonders beim Tiefdruck und Flexodruck hat die Qualität der Rakel einen entscheidenden
Einfluss auf das Druckergebnis. Unebenheiten oder Unregelmässigkeiten der direkt mit
dem Druckzylinder in Kontakt stehenden Arbeitskanten der Rakel führen z. B. zu einer
unvollständigen Abstreifung der Druckfarbe von den Stegen der Druckzylinder. Dadurch
kann es auf dem Druckträger zu einer unkontrollierten Abgabe von Druckfarbe kommen.
Rakel für die Drucktechnik müssen daher sehr präzise gefertigt und an die speziellen
Anforderungen der Drucktechnik angepasst sein.
[0004] Da Rakel im Betrieb einem stetigen Verschleiss unterworfen sind, müssen diese nach
einer bestimmten Nutzungsdauer ausgetauscht werden. Rakel werden daher häufig in Form
von aufgerollten Rakelbändern bzw. sogenannten Endlosbändern als Halbfertigzeug angeboten.
Wird eine neue Rakel benötigt, kann diese vom Rakelband in der benötigten Länge abgetrennt
und in der Druckmaschine montiert werden.
[0005] Um das Ablängen zu erleichtern und den Aufwand für den Endnutzer beim Austauschen
von Rakeln zu vereinfachen, ist es bekannt, die einzelnen Rakel vorgängig in der gewünschten
Länge zuzuschneiden, sodann an den stirnseitigen Enden mit Klebbandstreifen wieder
miteinander zu verbinden und zu einem Rakelband aufzurollen. Einzelne Rakel können
dann bei Bedarf relativ leicht vom Rakelband abgetrennt werden, indem der Klebbandstreifen
zum nachfolgenden Rakel gelöst wird. Damit entfällt für den Endnutzer das Abtrennen
bzw. Zuschneiden des Rakelbandes in der richtigen Länge.
[0006] Bei der Herstellung ist dies aufgrund der zusätzlichen Verfahrensschritte aber eine
relativ aufwändige Lösung.
[0007] Es besteht daher nach wie vor Bedarf nach verbesserten Lösungen, welche die vorgenannten
Nachteile nicht aufweisen.
Darstellung der Erfindung
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es daher, verbesserte Lösungen zum Austauschen von verschlissenen
Rakeln in der Drucktechnik bereitzustellen. Insbesondere sollen Rakelbänder zum Ablängen
von einzelnen Rakeln für die Drucktechnik bereitgestellt werden, welche möglichst
effizient herstellbar sind und ein einfaches Ablängen bzw. Abtrennen der einzelnen
Rakel ermöglichen. Dies insbesondere so, dass die Qualität der Rakel bei Abtrennen
nicht beeinträchtigt wird und die Sicherheit des Endnutzers gewährleistet wird.
[0009] Diese Aufgabe wird durch ein Rakelband gemäss Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung
eines Rakelbandes nach Anspruch 14 gelöst.
[0010] Gemäss einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung daher ein Rakelband zum Ablängen
von einzelnen Rakeln für die Drucktechnik, insbesondere Rakeln für den Tiefdruck,
den Flexodruck und/oder den Siebdruck, wobei das Rakelband einen flachen und länglichen
Grundkörper mit einem in einer longitudinalen Richtung ausgebildeten Arbeitskantenbereich
umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelband in definierten Abständen entlang
der longitudinalen Richtung quer zur longitudinalen Richtung verlaufende durchgehende
Sollbruchstellen aufweist.
[0011] Das Rakelband bzw. die daraus erhältlichen einzelnen Rakel sind zum Abrakeln von
Druckfarbe von einem Druckzylinder, einer Rasterwalze und/oder einer Farbwalze ausgelegt.
[0012] Wie es sich gezeigt hat, ermöglichen es die erfindungsgemäss eingebrachten Sollbruchstellen,
einzelne Rakel unter Ausbildung einer wohldefinierten Bruchkante durch einfaches Knicken
abzutrennen oder abzulängen. Eigenschaften und Qualität der einzelnen Rakel werden
beim Ablängen nicht beeinträchtigt. Insbesondere werden die Rakeln weder deformiert
noch kommt es zu Beschädigungen an den besonders wichtigen Arbeitskantenbereichen.
Zudem sind die Bruchkanten dergestalt, dass keine signifikante Verletzungsgefahr für
den Endnutzer besteht.
[0013] Dies im Gegensatz zu versuchsweise hergestellten Rakelbändern, welche anstelle der
durchgehenden Sollbruchstellen lediglich mehrere beabstandete Perforationen aufwiesen.
In diesem Fall wurden beim Ablängen durch Knicken weniger klar definierte Bruchkanten
erzeugt, welche zudem spitze und scharfkantige Bereiche aufwiesen. Entsprechend besteht
bei solchen Rakeln eine erhebliche Verletzungsgefahr und die Qualität der einzelnen
Rakeln kann beim Ablängen beeinträchtigt werden.
[0014] Rakel für die Drucktechnik sind im Vergleich mit anderen Klingen relativ dünn. Typischerweise
weisen Rakel für die Drucktechnik eine Dicke von < 0.4 mm auf. Zudem müssen Rakel
für die Drucktechnik besonders präzise gefertigt sein, da sie in direktem Kontakt
mit den Druckzylindern oder -Walzen stehen.
[0015] Das Rakelband weist insbesondere eine Dicke von 0.05 - 0.35 mm, insbesondere 0.15
bis 0.3 mm, auf. Damit eignet sich die Rakel für die typischen Anwendungen in der
Drucktechnik. Zugleich lassen mit derartigen Dicken in Rakelbändern, welche aus den
typischerweise bei Rakeln für die Drucktechnik verwendeten Materialen bestehen, in
zuverlässiger und effizienter Art und Weise wohldefinierte Sollbruchstellen einbringen,
welche zum Ablängen von Hand geknickt werden können.
[0016] Die Abstände zwischen den Sollbruchstellen betragen insbesondere 10 cm - 5 m, insbesondere
20 cm - 2 m. Es sind aber auch andere Abstände möglich.
[0017] Eine Querschnittsfläche des Rakelbands kann rechteckförmig sein oder die Querschnittsfläche
weist eine von einem Rechteck abweichende Form auf. Letzteres ist z.B. der Fall, wenn
das Rakelband zwecks Strukturierung angeschliffen ist.
[0018] Im Besonderen weist die Arbeitskante des Rakelbandes eine Schliffgebung auf. Bevorzugt
ist die Arbeitskante zum freien Ende hin ein oder mehrstufig verjüngt, keilförmig
zulaufend abgeschrägt, gefast und/oder abgerundet ausgestaltet. Dabei können auch
verschiedene Schliffgebungen miteinander kombiniert sein. Beispielsweise kann die
Arbeitskante zum freien Ende hin ein- oder mehrstufig verjüngt und zugleich am freien
Ende abgeschrägt sein.
[0019] Entsprechend handelt es sich beim Rakelband beispielsweise um ein Lamellenrakelband,
ein Keilschliffrakelband ein gefastes Rakelband und/oder ein arrondiertes Rakelband.
[0020] Mit "Sollbruchstelle" ist vorliegend ein Bereich des Rakelbandes gemeint, welcher
aufgrund der Struktur, Gestalt und/oder der Materialeigenschaften bei Belastung vorhersagbar
bricht.
[0021] Der Ausdruck "quer zur longitudinalen Richtung" meint vorliegend, dass die Sollbruchstellen
in einer Richtung ungefähr senkrecht, insbesondere in einem Winkel von 80 - 90°, bevorzugt
90°, zur longitudinalen Richtung des Rakelbandes verlaufen.
[0022] Die Sollbruchstellen sind durchgehend, was bedeutet, dass sie sich über die gesamte
Breite des Rackelbandes erstrecken, insbesondere unterbruchsfrei. Bevorzugt verlaufen
die Sollbruchstellen dabei geradlinig.
[0023] Besonders bevorzugt weist das Rakelband im Bereich der Sollbruchstellen keine Perforationen
auf. Damit wird die Bildung von rauen oder undefinierten Bruchkanten verhindert. Für
spezielle Anwendungen ist es aber auch möglich eine oder mehrere Perforationen im
Bereich der Sollbruchstellen vorzusehen.
[0024] Bevorzugt erstrecken sich die Sollbruchstellen über die gesamte Breite des Rakelbandes,
dergestalt, dass das Rakelband hinsichtlich Bruchverhalten über die gesamte Breite
des Rakelbandes im Wesentlichen gleichmässig geschwächt ist.
[0025] Gemäss einer besonderen Ausführungsform verfügt das Material des Rakelbandes an den
Sollbruchstellen jeweils zumindest teilweise über eine andere Gefügestruktur und/oder
Mikrostruktur als die Bereiche des Rakelbandes welche in longitudinaler Richtung an
die Sollbruchstellen angrenzen. Dies insbesondere durchgehend über die gesamte Länge
der Sollbruchstelle. Die Länge der Sollbruchstelle wird in Richtung der Breite des
Rakelbandes gemessen. Im Besonderen bestehen die Sollbruchstellen dabei aus demselben
Material wie die in longitudinaler Richtung an die Sollbruchstellen angrenzen Bereiche
des Rakelbandes und/oder wie die übrigen Bereiche des Rakelbandes.
[0026] Insbesondere verfügt das Material des Rakelbandes an den Sollbruchstellen jeweils
zumindest teilweise über eine höhere Härte und/oder Sprödigkeit als die Bereiche des
Rakelbandes welche in longitudinaler Richtung an die Sollbruchstellen angrenzen. Dies
insbesondere durchgehend über die gesamte Länge der Sollbruchstelle. Im Besonderen
bestehen die Sollbruchstellen dabei aus demselben Material wie die in longitudinaler
Richtung an die Sollbruchstellen angrenzen Bereiche des Rakelbandes und/oder wie die
übrigen Bereiche des Rakelbandes.
[0027] Als "Härte" wird vorliegend die nach Norm DIN EN ISO 6507-1:2018 bis -4:2018 bestimmte
Vickershärte bezeichnet.
[0028] Insbesondere erstreckt sich ein Bereich der Sollbruchstellen mit anderer Gefügestruktur
und/oder Mikrostruktur und/oder ein Bereich der Sollbruchstellen mit höherer Härte
und/oder Sprödigkeit in Richtung der Dicke des Rakelbandes jeweils über die gesamte
Dicke der Sollbruchstelle. Es ist aber auch möglich, dass sich diese Bereiche lediglich
über einen Teil der Dicke erstrecken.
[0029] Insbesondere beträgt eine Breite der Sollbruchstellen, gemessen in longitudinaler
Richtung des Rakelbandes, 25 - 800 µm, insbesondere 100 - 500 µm.
[0030] Insbesondere weisen die Sollbruchstellen jeweils eine Wärmeeinflusszone auf oder
sie bestehen daraus. Wärmeeinflusszonen können durch entsprechende Bedingungen beim
Einbringen der Sollbruchstellen in den Rakelkörper gebildet werden, z.B. durch eine
geeignete Wahl der Prozessparameter beim Laserbearbeiten.
[0031] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Rakelband in den Bereichen der Sollbruchstellen
entlang der gesamten Breite des Rakelbandes eine im Wesentlichen konstante Materialstärke
auf. Mit anderen Worten ist in diesem Fall die Materialstärke an den Sollbruchstellen
im Wesentlichen konstant bzw. gleich dick. Damit können beim Ablängen besonders saubere
Bruchkanten erhalten werden.
[0032] Prinzipiell ist es aber auch möglich, in den Bereichen der Sollbruchstellen eine
entlang der Breite des Rakelbandes variierende Materialstärke vorzusehen, wenn dies
zweckdienlich ist.
[0033] Eine Dicke oder Materialstärke der Sollbruchstellen kann im Wesentlichen gleich sein
wie eine Dicke oder Materialstärke des Rakelbandes in den Bereichen welche in longitudinaler
Richtung an die Sollbruchstellen angrenzen. In diesem Fall kann das Bruchverhalten
an den Sollbruchstellen beispielsweise durch die Materialeigenschaften an den Sollbruchstellen
kontrolliert werden.
[0034] Besonders bevorzugt weisen die Sollbruchstellen quer zur longitudinalen Richtung
verlaufende durchgehende Nuten auf. Im Bereich der Nuten ist das Rakelband somit verjüngt
und damit geschwächt.
[0035] Die Nuten sind durchgehend, was bedeutet, dass sie sich über die gesamte Breite des
Rackelbandes erstrecken und insbesondere an beiden stirnseitigen Enden offen sind.
Bevorzugt verlaufen die Nuten geradlinig.
[0036] Die Nuten können insbesondere in Richtung der Breite des Rakelbandes über eine gleichbleibende
Querschnittsfläche verfügen. Es sind aber prinzipiell auch variierende Querschnittsflächen
möglich. Letzteres kann z.B. bei speziell geformten Rakelbändern, wie z.B. Lamellenrakeln
vorteilhaft sein, da dadurch die Materialstärke im Bereich der Sollbruchstelle konstant
gehalten werden kann.
[0037] Besonders bevorzugt weist das Rakelband im Bereich der Nuten keine Perforationen
auf. Dies reduziert oder verhindert die Bildung von rauen oder undefinierten Bruchkanten.
[0038] Für spezielle Anwendungen ist es aber auch möglich eine oder mehrere Perforationen
im Bereich der Nuten vorzusehen.
[0039] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Nuten mit zunehmender Tiefe eine
abnehmende Breite auf. Die Breite der Nuten wird dabei in longitudinaler Richtung
des Rakelbandes gemessen. Damit werden beim Ablängen durch Knicken klar definierte
Bruchkanten erhalten.
[0040] Im Besonderen weisen die Nuten eine U- oder V-förmige Querschnittsfläche auf. Dies
hat sich als optimale Form herausgestellt.
[0041] Es sind aber auch Nuten mit anderen Querschnittsflächen, z.B. mit rechteckförmigen
Querschnittsflächen, möglich.
[0042] Besonders bevorzugt weisen die Nuten eine Tiefe von 20 - 80%, insbesondere 35 - 65%,
der Dicke des Rakelbandes auf. Dies ergibt mit den meisten bei Rakeln für die Drucktechnik
verwendeten Materialen eine gute Knickbarkeit und saubere Bruchkante.
[0043] Insbesondere weisen die Nuten eine Tiefe von 20 - 150 µm, insbesondere von 25 - 90
µm, auf. Dies im Speziellen, wenn die Rakel einen Grundkörper aus Stahl aufweist.
[0044] Besonders bevorzugt verfügen die Nuten im breitesten Bereich über eine Breite in
longitudinaler Richtung des Rakelbandes gemessen von 20 - 500 µm, insbesondere von
50 - 200 µm. Dies im Speziellen, wenn die Rakel einen Grundkörper aus Stahl aufweist.
[0045] Insbesondere verfügt das Rakelband in einem an die Nutenfläche angrenzenden Randbereich
jeweils über eine andere Gefügestruktur und/oder Mikrostruktur als ein weiter innerhalb
des Grundkörpers liegender Innenbereich des Rakelbandes. Im Besonderen bestehen dabei
sowohl der Randbereich als auch der Innenbereich aus demselben Material.
[0046] Insbesondere handelt es sich beim Randbereich um eine Wärmeeinflusszone. Die Wärmeeinflusszone
kann durch entsprechende Bedingungen beim Einbringen de Nuten in den Rakelkörper gebildet
werden, z.B. durch eine geeignete Wahl der Prozessparameter beim Laserbearbeiten.
[0047] Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verfügt das Rakelband in einem
an die Nutenfläche angrenzenden Randbereich jeweils über eine höhere Härte und/oder
Sprödigkeit als ein weiter innerhalb des Grundkörpers liegender Innenbereich des Rakelbandes.
Im Besonderen bestehen dabei sowohl der Randbereich als auch der Innenbereich aus
demselben Material.
[0048] Die Randbereiche weisen bevorzugt eine Dicke von 5 - 60%, insbesondere 20 - 50%,
der Tiefe der jeweiligen Nute auf.
[0049] Im Besonderen weisen die Randbereiche eine Dicke von 1 - 50 µm, insbesondere 5 -
30 µm auf. Dies im Speziellen, wenn die Rakel einen Grundkörper aus Stahl aufweist.
[0050] Durch die speziellen Randbereiche kann das Bruchverhalten an der Sollbruchstelle
gezielt verbessert werde, so dass die Bruchkante noch besser definiert bzw. sauberer
ist.
[0051] Die Randbereiche können z.B. durch Präparation eines Anschliffes, der auf Hochglanz
poliert und auflichtmikroskopisch untersucht wird, charakterisiert werden. Entsprechende
Verfahren sind dem Fachmann bekannt.
[0052] In einer weiteren Ausführungsform weisen die Sollbruchstellen, insbesondere die Nuten,
einen über die Oberfläche des Rakelbandes hinaus vorstehenden Vorsprung, insbesondere
einen rippeförmigen Vorsprung, auf. Dadurch kann die Sollbruchstelle haptisch lokalisiert
werden, was das Ablängen vereinfacht.
[0053] Insbesondere ist der Vorsprung am Übergang zwischen Sollbruchstellen, insbesondere
den Nuten, und den daran angrenzenden Bereichen des Rakelbandes angeordnet.
[0054] Im Besonderen liegt in longitudinaler Richtung jeweils beidseits der Sollbruchstellen,
insbesondere der Nuten, je ein entlang der gesamten Breite des Rakelkörpers verlaufender
rippenartiger Vorsprung vor.
[0055] Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt sowohl auf der Unterseite
des Rakelbandes als auch auf der Oberseite des Rakelbandes je ein Vorsprung vor, insbesondere
ein rippenartiger Vorsprung.
[0056] Der Grundkörper des Rakelbandes besteht insbesondere aus Metall, Kunststoff und/oder
einem Verbundwerkstoff. Insbesondere handelt es sich um Stahl, thermoplastischen Kunststoff,
duroplastischen Kunststoff und/oder faserverstärkten Kunststoff.
[0057] Besonders bevorzugt beinhaltet oder besteht der Grundkörper aus Metall, insbesondere
Stahl. Als Stahl kann z.B. ein Kohlenstoffstahl oder ein Edelstahl verwendet werden.
[0058] Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Rakelband wenigstens
in einem Bereich der Arbeitskante eine oder mehrere Beschichtungen auf. Die eine oder
mehrere Beschichtungen bestehen insbesondere aus einem anderen Material als der Grundkörper.
Im Besonderen unterscheidet sich das Material der Beschichtung(en) bezüglich der chemischen
Zusammensetzung vom Material des Grundkörpers.
[0059] Beispielweise handelt es sich bei der einen oder den mehreren Beschichtungen um eine
verschleissmindernde und/oder eine reibungsreduzierende Beschichtung. Die Beschichtung
kann z.B. eine Metallbeschichtung, eine Hartstoffbeschichtung, eine Keramikbeschichtung
oder eine Polymerbeschichtung sein. Mit derartigen Beschichtungen kann die Rakel weiter
für spezielle Anwendungen angepasst werden.
[0060] Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Sollbruchstellen, insbesondere den Nuten,
um Sollbruchstellen welche durch Laserbearbeitung erzeugt wurden. Bei der Laserbearbeitung
erfolgt die Bearbeitung durch einen Laserlichtstrahl, welcher auf die zu bearbeitenden
Stellen auf dem Rakelband gerichtet wird und dort aufgrund der Interaktion des Laserlichts
mit dem Material des Rakelbandes eine lokal begrenzte Materialmodifikation und/oder
einen Materialabtrag bzw. eine Ablation bewirkt.
[0061] Laserbearbeitung hat sich als besonders vorteilhafte Methode herausgestellt. Einerseits
lassen sich die Sollbruchstellen, insbesondere Nuten, durch Laserbearbeitung in besonders
effizienter Weise und mit unterschiedlichen Dimensionen, Formen und/oder Querschnittsverläufen
einbringen. Andererseits hat die Laserbearbeitung den Vorteil, dass bei entsprechender
Wahl der Prozessparameter direkt Nuten mit den speziellen Randbereichen wie sie vorstehend
beschrieben sind, erzeugt werden können.
[0062] Da die Bearbeitung des Rakelbandes bei der Laserbearbeitung rein durch Laserlicht
und damit ohne Interaktion mit einem physischen Werkzeug (wie z.B. beim Fräsen) oder
Substanzen (z.B. bei Ätzen) erfolgt, kann zudem die Gefahr der Verunreinigung des
Rakelbandes mit Verschleissmaterial des Werkzeugs oder der Substanzen verhindert werden.
Dies ist wichtig bei Rakeln für die Drucktechnik, da schon geringe Verunreinigungen
im Bereich der Arbeitskante zu signifikanten Qualitätseinbussen führen können.
[0063] Weitere Angaben zur Durchführung der Laserbearbeitung finden sich weiter hinten im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Verfahren.
[0064] Das Rakelband liegt bevorzugt als Rolle vor, insbesondere in einem Behälter mit einer
Öffnung zum Entnehmen des Rakelbandes. Damit kann das Rakelband platzsparend transportiert
und gelagert werden. Bei Verwendung eines Behälters kann das Rakelband zudem vor Beschädigungen
und Verschmutzung geschützt und durch die Öffnung in einfacher Weise entnommen und
abgelängt werden.
[0065] Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines Rakelbandes zum Ablängen von einzelnen Rakeln für die Drucktechnik, wobei ein
zu bearbeitendes Rakelband bereitgestellt wird und in dieses in definierten Abständen
entlang einer longitudinalen Richtung quer zur longitudinalen Richtung verlaufende
durchgehende Sollbruchstellen, insbesondere quer zur longitudinalen Richtung verlaufende
durchgehende Nuten, eingebracht werden.
[0066] Das zu bearbeitende Rakelband verfügt bevorzugt über einen Grundkörper aus Metall,
Kunststoff und/oder einem Verbundwerkstoff. Insbesondere handelt es sich um Stahl,
thermoplastischen Kunststoff, duroplastischen Kunststoff und/oder faserverstärkten
Kunststoff. Besonders bevorzugt ist Stahl, z.B. ein Kohlenstoffstahl oder ein Edelstahl.
[0067] Das Verfahren wird dabei insbesondere derart durchgeführt, dass ein Rakelband resultiert,
wie es vorstehend beschrieben ist, bevorzugt mit einem oder mehreren der vorstehend
als optional beschrieben Merkmale.
[0068] Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Rakelband während dem
Einbringen der Sollbruchstellen, insbesondere der Nuten, kontinuierlich, bevorzugt
mit konstanter Geschwindigkeit, in longitudinaler Richtung bewegt. Die Geschwindigkeit
beträgt insbesondere 1 - 100 m/min, bevorzugt 10 - 50 m/min. Dies ermöglicht eine
äusserst effiziente Bearbeitung des Rakelbandes.
[0069] Das für das Einbringen der Sollbruchstellen verwendete Werkzeug kann in diesem Fall
während der Bearbeitung abschnittsweise in longitudinaler Richtung mitbewegt werden,
so dass es trotz der Bewegung des Rakelbandes möglich ist, quer verlaufende Sollbruchstellen,
insbesondere Nuten, in das Rakelband einzubringen.
[0070] Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Sollbruchstellen, insbesondere
die Nuten, durch Laserbearbeitung mit einem Laserlichtstrahl eingebracht. Die diesbezüglichen
Vorteile wurden bereits vorstehend in Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Rakelband
beschrieben.
[0071] Insbesondere handelt es sich beim Laserlichtstrahl um einen Dauerstrich-Laserlichtstrahl
oder um einen gepulsten Laserlichtstrahl. Ein Dauerstrich-Laserlichtstrahl, auch "Continous-Wave
Laserlichtstrahl" genannt, besteht aus Lichtwellen mit zeitlich konstanter Intensität.
Ein gepulster Lichtlaserstrahl verfügt über eine pulsierende Intensität der Lichtwellen.
Entsprechende Laserbearbeitungssysteme sind dem Fachmann an sich bekannt.
[0072] Die Bewegung des Laserlichtstrahls kann bei der Laserbearbeitung durch X-Ablenkeinheiten
zur Ablenkung und Fokussierung von Laserstrahlen in einer Dimension oder durch XY-Ablenkeinheiten
zur Ablenkung und Fokussierung von Laserstrahlen in zwei Dimensionen erreicht werden.
Geeignet sind z.B. sogenannte Galvanometer-Scanner mit Spiegeln.
[0073] Eine Leistung des Laserlichtstrahls bei der Laserbearbeitung liegt bevorzugt bei
5 - 100 W, insbesondere 30 - 70 W. Damit lassen sich die typischerweise für Rakel
verwendeten Materialen, wie z.B. Stahl, gut bearbeiten. Für andere Materialen oder
spezielle Rakel können aber auch geringere oder grössere Leistungen geeignet sein.
[0074] Besonders bevorzugt handelt es sich beim Licht des Laserlichtstrahls um UV-Licht,
sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung. Eine Wellenlänge des Lichts liegt beispielsweise
im Bereich von 150 nm - 3 µm, bevorzugt, 400 nm - 2.5 µm, im Besonderen 500 nm - 1.5
µm.
[0075] Ein Fokusdurchmesser des Laserlichtstahls am Auftreffpunkt auf der Rakel beträgt
mit Vorteil 1 - 100 µm, insbesondere 30 - 70 µm.Damit lassen sich auch relativ feine
Sollbruchstellen, insbesondere Nuten, erzeugen.
[0076] Bevorzugt wird das Rakelband während dem Einbringen der Sollbruchstellen kontinuierlich,
insbesondere mit konstanter Geschwindigkeit, in longitudinaler Richtung bewegt und
zugleich wird ein Fokus des Laserlichtstrahls auf dem Rakelband während der Bearbeitung
zugleich in longitudinaler Richtung als auch senkrecht dazu bewegt. Damit kann ein
sehr hoher Durchsatz erreicht werden, da sich Laserlichtstrahlen durch entsprechend
Ablenkeinheiten äusserst schnell und präzise bewegen lassen.
[0077] Die Prozessparameter während der Laserbearbeitung, insbesondere die Leistung und
Bewegung des Laserlichtstrahls, werden insbesondere derart gesteuert, dass die Materialeigenschaften
verändert werden und/oder ein Materialabtrag resultiert.
[0078] Bei der Veränderung der Materialeigenschaften werden insbesondere die Gefügestruktur,
Mikrostruktur, Härte und/oder Sprödigkeit verändert.
[0079] Durch den Materialabtrag werden insbesondere Nuten gebildet.
[0080] Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden die Prozessparameter
während der Laserbearbeitung, insbesondere die Leistung und Bewegung des Laserlichtstrahls,
derart gesteuert, dass sowohl Nuten gebildet werden und zugleich in den Randbereichen
der Nuten die Gefügestruktur, Mikrostruktur, Härte und/oder Sprödigkeit des Rakelbandes
verändert wird.
[0081] Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Prozessparameter während der
Laserbearbeitung derart kontrolliert, dass eine Verformung der Rakel reduziert oder
verhindert wird.
[0082] Bevorzugt wird das Verfahren durch eine Steuereinheit kontrolliert. Insbesondere
kontrolliert die Steuereinheit die Bewegung des Laserlichtstrahls, die Bewegung des
Rakelbandes und/oder die Leistung des Laserlichtstrahls.
[0083] Insbesondere wird das Rakelband nach dem Einbringen der Nuten aufgerollt und bevorzugt
in einem Behälter verpackt.
[0084] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben
sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0085] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine Vorrichtung zum kontinuierlich Laserbearbeiten eines Rakelbandes von der Seite;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung eines mit der Vorrichtung aus Fig. 1 bearbeiteten Bandabschnitts
mit V-förmigen, durchgehenden Nuten in einer Aufsicht von oben;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung des bearbeiteten Bandabschnitts aus Fig. 2 von der Seite;
- Fig. 4
- die Führung des Laserlichtstrahls beim Einbringen der Nuten in das sich bewegende
Rakelband aus den Fig. 2 und 3;
- Fig. 5
- auf der linken Seite das fertig bearbeitete Rakelband in aufgewickelter Form in einer
Rakelbox mit einer schlitzförmigen Entnahmeöffnung. Auf der rechten Seite ist schematisch
das Ablängen von einzelnen Rakeln aus dem Rakelband dargestellt;
- Fig. 6
- ein Schliffbild eines Stahlrakelbands im Bereich einer durch Laserbearbeitung eingebrachten
U-förmigen Nute;
- Fig. 7
- ein Schliffbild eines Stahlrakelbands im Bereich einer durch Laserbearbeitung eingebrachten
Sollbruchstelle in Form einer durchgehenden Wärmeeinflusszone mit veränderter Gefüge-
und Mikrostruktur.
[0086] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0087] Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Laserbearbeiten eines Rakelbandes 100 von der
Seite. Die Figuren 2 und 3 zeigen die bearbeiteten Bandabschnitte 100c in einer Aufsicht
von oben sowie von der Seite.
[0088] In Fig. 1 auf der linken Seite liegt ein aufgewickelter Bandabschnitt 100a des Rakelbandes
auf einer ersten Spule 11a vor. Das Rakelband 100 wird kontinuierlich von der Spule
11a abgewickelt und über eine Bandzentrierung 12 an einer Laserbearbeitungsstation
14 vorbei durch eine Bandvorschubeinrichtung 13 zu einer zweiten Spule 11b geführt.
Das Rakelband 100 verfügt über einen Grundkörper 101 sowie eine in longitudinaler
Richtung L verlaufende und stufenartig verjüngte Arbeitskante 102 (siehe Fig. 2).
Beispielsweise handelt es sich um ein Lamellenrakelband mit einer Länge von 50 m und
einer Breite von 50 mm, welches z.B. aus Stahl mit einer Dicke von 0.15 mm besteht.
[0089] Im Bereich zwischen Spule 11a und Laserbearbeitungsstation 14 liegt ein abgewickelter
und unbearbeiteter Bandabschnitt 100b vor, welcher in die Laserbearbeitungsstation
14 gelangt und dort mit einem Laserlichtstrahl 15 in regelmässigen Abständen mit quer
zur longitudinalen Richtung des Rakelbandes 100 verlaufenden Sollbruchstellen in Form
von durchgehenden Nuten 110.1, 110.2, 110.3 versehen wird (siehe Fig. 2 und 3). Das
Laserbearbeitungssystem 14 beinhaltet eine Laserlichtquelle 14.1, z.B. einen Faserlaser,
mit einem nachgeordneten Galvanometer-Scanner 14.2, mit welchem sich der Laserstrahl
räumlich bewegen lässt. Während der Bearbeitung wird das Rakelband kontinuierlich
mit einer konstanten Geschwindigkeit von beispielsweise 30 m/min an der Laserbearbeitungsstation
14 vorbeigeführt. Eine Steuereinheit sorgt dafür, dass der Laserlichtstrahl 15 mit
dem Galvanometer Scanner 14.2 derart über das Rakelband 100 bewegt wird, dass die
quer verlaufenden Nuten gebildet werden. Das Licht des Laserlichtstrahls 15 hat z.B.
eine Wellenlänge von 1'064 nm.
[0090] Nachdem das Rakelband 100 die Laserbearbeitungsstation 14 passiert hat gelangt der
bearbeitete Bandabschnitt 100c zur zweiten Spule 11b, wo die bereits vorgängig bearbeiten
und aufgewickelten Bandabschnitte 100d vorliegen.
[0091] Fig. 2 zeigt den bearbeiteten Bandabschnitt 100c des Rakelbands 100 in einer Aufsicht
von oben. Senkrecht zur longitudinalen Richtung L des Rakelbandes 100c verlaufen parallel
zur Querrichtung B (= Richtung der Breite) drei durchgehende V-förmige Nuten 110.1,
110.2, 110.3 mit einem konstanten Nutquerschnitt. Die Nuten erstrecken sich geradlinig
über die gesamte Breite des Rakelbandes 100 und weisen untereinander einen Abstand
A von z.B. 50 cm auf. Die V-förmigen Nuten 110.1, 110.2, 110.3 bilden Sollbruchstellen
an welchen das Rakelband abgelängt werden kann.
[0092] Fig. 3 zeigt den bearbeiteten Bandabschnitt 100c des Rakelbands 100 in einer Aufsicht
von der Seite. Die V-förmigen Nuten weisen dabei eine Breite NB (gemessen entlang
der longitudinalen Richtung L) von z.B. 250 µm sowie eine Tiefe NT (gemessen entlang
der Richtung der Dicke D) von z.B. 50 µm auf.
[0093] In Fig. 4 ist die Situation nach erfolgtem Einbringen der beiden Nuten 110.1, 110.2
und kurz vor dem Einbringen der dritten V-förmigen Nut 110.3 dargestellt. Da das Rakelband
mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird (in Fig. 4 nach rechts), während die Laserbearbeitungsvorrichtung
14 an Ort und Stelle bleibt, wird der Fokus des Laserlichtstrahls in einer Schrägrichtung
15.1 über das Rakelband geführt. Dadurch wird es möglich, trotz durchlaufendem Rakelband
eine senkrecht zur longitudinalen Richtung verlaufende Nut einzubringen. Der Laserlichtstrahl
15 wird somit während dem Bearbeitungsvorgang zugleich in einer Richtung parallel
zur longitudinalen Richtung als auch senkrecht dazu bewegt.
[0094] Fig. 5 zeigt links das vollständig fertig bearbeitete Rakelband 100', welches entlang
seiner gesamten Länge in regelmässigen Abständen über quer zur longitudinalen Richtung
laufende Nuten verfügt, in aufgewickelter Form in einer Rakelbox 20 bzw. einem Behälter.
[0095] Durch eine schlitzförmige Öffnung 21 kann das Rakelband 100' aus der der Rakelbox
21 entnommen werden.
[0096] In Fig. 5 auf der rechten Seite ist die Situation veranschaulicht in welcher vorgängig
bereits zwei einzelne Rakel 200.1, 200.2 vom Rakelband 100' abgelängt bzw. abgetrennt
wurden und soeben ein drittes einzelnes Rakel 200.3 durch knicken der Nute 110.3 abgetrennt
wird.
[0097] Die so erhältlichen einzelnen Rakel können sodann in einer Druckmaschine eingesetzt
werden, z.B. zum Abtreifen von Druckfarbe im Tiefdruck oder Flexodruck.
[0098] In Fig. 6 ist ein Schliffbild eines Stahlrakelbands im Bereich einer durch Laserbearbeitung
eingebrachten U-förmigen Nute 310 gezeigt. Das Stahlrakelband verfügt über einen Grundkörper
301 aus Stahl mit einer Dicke 303 von 0.15 mm. Die longitudinale Richtung L verläuft
in Fig. 6 in horizontaler Richtung.
[0099] Die Nute 310 weist eine Tiefe von ca. 52 µm und eine Breite am oberen Ende (gemessen
in longitudinaler Richtung) von ca. 100 µm auf. Ein an die Nutenfläche 311 angrenzenden
Randbereich 312 (in Fig. 6 hell erscheinend) ist eine durch die Laserbearbeitung erzeugte
Wärmeeinflusszone mit einer gegenüber dem weiter innen liegenden Innenbereich des
Grundkörpers 301 unterschiedlichen Gefüge- und Mikrostruktur. Der Randbereich 312
weist eine Dicke von ca. 15 - 30 µm auf.
[0100] Beidseits der Nute 310 liegt des Weiteren je ein entlang der gesamten Breite des
Rakelkörpers (die Richtung der Breite verläuft in Fig. 6 in Richtung der Bildebene
hinein) verlaufender rippenartiger Vorsprung 313a, 313b vor. Die Vorsprünge 313a,
313b wurden direkt bei der Laserbearbeitung erzeugt.
[0101] In Fig. 7 ist ein Schliffbild eines Stahlrakelbands im Bereich einer durch Laserbearbeitung
eingebrachten Sollbruchstelle 410 gezeigt. Das Stahlrakelband verfügt über einen Grundkörper
401 aus Stahl mit einer Dicke von ca. 0.20 mm. Die longitudinale Richtung verläuft
in Fig. 7 ebenfalls in horizontaler Richtung. Die Sollbruchstelle 410 ist als Wärmeeinflusszone
ausgebildet, welche gegenüber den in longitudinaler Richtung angrenzenden Bereichen
eine veränderter Gefüge- und Mikrostruktur aufweist (helle Bereiche). An der Oberseite
als auch an der Unterseite ist im Bereich der Sollbruchstelle je ein rippenartiger
Vorsprung 413a, 413b ausgebildet, welcher sich über die gesamte Breite des Rakelbandes
erstreckt.
[0102] Die vorstehend beschriebenen Verfahren und Rakeln sind lediglich als illustrative
Beispiele zu verstehen, welche im Rahmen der Erfindung abgewandelt werden können.
[0103] So ist es z.B. möglich, anders geformte Rakelbänder, z.B. mit arrondierter oder gefasten
Arbeitskanten, einzusetzen und/oder ein Rakelband aus einem anderen Material, z.B.
einem Kunststoff, vorzusehen.
[0104] Grundsätzlich ist es auch möglich, bei der Bearbeitung das Rakelbandes 100 das Band
jeweils beim Erreichen der zu bearbeitenden Stelle zu stoppen, die jeweilige Nute
einzubringen und das Rakelband dann weiter zu bewegen. In diesem Fall kann das Laserbearbeitungssystem
vereinfacht werden, da lediglich eine Ablenkung des Laserlichtstrahls 15 in einer
Raumrichtung erforderlich ist, um die Nuten einzubringen.
[0105] Weiter können auch mehrere Rakelbänder parallel nebeneinander geführt und mit demselben
Laserbearbeitungssystem bearbeitet werden. Damit kann der Durchsatz gesteigert werden.
[0106] Die Querschnittsformen der Nuten 110.1, 110.2, 110.3 kann grundsätzlich auch anders
gewählt werden, z.B. rechteckförmig oder asymmetrisch. Ebenso können die Dimensionen
der Nuten bei Bedarf auf für spezielles Material angepasst werden.
[0107] Die Sollbruchstelle 410 im Rakel aus Fig. 7 kann bei einsprechender Wahl der Prozessparameter
aus ohne rippenartige Vorstände 413a, 413b produziert werden. Dasselbe gilt für die
Rakel aus Fig. 6.
[0108] Zusammenfassend ist festzustellen, dass ein neuartiger und hocheffizienter Lösungsansatz
für die Bereitstellung von ablängbaren Rakelbänder gefunden wurde. Derartig produzierte
Rakelbänder und daraus ablängbare Einzelrakel sind von hoher Qualität und im Besonderen
vollumfänglich geeignet für das Abrakeln von Druckfarbe in Drucktechnik.
1. Rakelband (100, 100') zum Ablängen von einzelnen Rakeln (200.1, 200.2, 200.3) für
die Drucktechnik, insbesondere Rakeln für den Tiefdruck, den Flexodruck und/oder den
Siebdruck, wobei das Rakelband einen flachen und länglichen Grundkörper (101; 301;
401) mit einem in einer longitudinalen Richtung ausgebildeten Arbeitskantenbereich
(102) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelband (100) in definierten Abständen (A) entlang der longitudinalen Richtung
(L) quer zur longitudinalen Richtung (L) verlaufende durchgehende Sollbruchstellen
(110.1, 110.2, 110.3; 310; 410) aufweist.
2. Rakelband nach Anspruch 1, wobei sich die Sollbruchstellen (110.1, 110.2, 110.3; 310;
410) über die gesamte Breite (B) des Rakelbandes erstrecken, dergestalt, dass das
Rakelband (100) hinsichtlich Bruchverhalten über die gesamte Breite (B) des Rakelbandes
im Wesentlichen gleichmässig geschwächt ist.
3. Rakelband nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 2, wobei das Rakelband (100) im
Bereich der Sollbruchstellen (110.1, 110.2, 110.3; 310; 410) keine Perforationen aufweist.
4. Rakelband nach wenigstens einem der Ansprüche 1-3, wobei das Material des Rakelbandes
an den Sollbruchstellen (310; 410) jeweils zumindest teilweise über eine andere Gefügestruktur,
Mikrostruktur, Härte und/oder Sprödigkeit verfügt, als die Bereiche des Rakelbandes
welche in longitudinaler Richtung an die Sollbruchstellen angrenzen.
5. Rakelband nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 4, wobei die Sollbruchstellen quer
zur longitudinalen Richtung (L) verlaufende durchgehende Nuten (110.1, 110.2, 110.3;
310) aufweisen.
6. Rakelband nach Anspruch 5, wobei die Nuten (110.1, 110.2, 110.3; 310) mit zunehmender
Tiefe eine abnehmende Breite aufweisen.
7. Rakelband nach wenigstens einem der Ansprüche 5-6, wobei die Nuten (110.1, 110.2,
110.3; 310) eine Tiefe von 20 - 80%, insbesondere 35 - 65%, der Dicke (D) des Rakelbandes
aufweisen.
8. Rakelband nach wenigstens einem der Ansprüche 5-7, wobei das Rakelband in an die Nutenflächen
(311) angrenzenden Randbereichen (312) jeweils über eine andere Gefügestruktur, Mikrostruktur,
Härte und/oder Sprödigkeit verfügt, als ein weiter innerhalb des Grundkörpers (301)
liegender Innenbereich des Rakelbandes, wobei insbesondere der Randbereich (312) als
auch der Innenbereich aus demselben Material bestehen.
9. Rakelband nach Anspruch 8, wobei die Randbereiche (312) eine Dicke von 1 - 50 µm,
insbesondere 5 - 25 µm aufweisen.
10. Rakelband nach wenigstens einem der Ansprüche 1 -9, wobei die Sollbruchstellen (110.1,
110.2, 110.3; 310; 410), insbesondere die Nuten, durch Laserbearbeitung erzeugt sind.
11. Rakelband nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 10, wobei das Rakelband (100) einen
Grundkörper (101; 301; 401) aus Stahl beinhaltet, wobei optional wenigstens in einem
Bereich der Arbeitskante (102) eine oder mehrere Beschichtungen vorliegen.
12. Rakelband nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 11, wobei das Rakelband (100) eine
Dicke (D) von 0.05 - 0.35 mm, insbesondere 0.15 bis 0.3 mm, aufweist.
13. Rakelband nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 12, wobei das Rakelband als Rolle
vorliegt, bevorzugt in einem Behälter (20) mit einer Öffnung (21) zum Entnehmen des
Rakelbandes (100').
14. Verfahren zur Herstellung eines Rakelbandes (100, 100') nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 - 13, wobei ein zu bearbeitendes Rakelband bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dieses in definierten Abständen (A) entlang einer longitudinalen Richtung (L)
quer zur longitudinalen Richtung (L) verlaufende durchgehende Sollbruchstellen (110.1,
110.2, 110.3; 310; 410), insbesondere quer zur longitudinalen Richtung verlaufende
durchgehende Nuten, eingebracht werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelband (100) während dem Einbringen der Sollbruchstellen (110.1, 110.2, 110.3;
310; 410) kontinuierlich, insbesondere mit konstanter Geschwindigkeit, in longitudinaler
Richtung (L) bewegt wird.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 14 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstellen (110.1, 110.2, 110.3; 310; 410) durch Laserbearbeitung mit einem
Laserlichtstrahl (15) eingebracht werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fokus des Laserlichtstrahls (15) auf dem Rakelband während der Bearbeitung zugleich
in longitudinaler Richtung als auch senkrecht dazu bewegt wird.
18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Laserlichtstrahls (15) derart gesteuert wird, dass an den Sollbruchstellen
(i) die Gefügestruktur und/oder Mikrostruktur des Rakelbandes verändert wird, (ii)
dass in den Bereichen der Sollbruchstellen eine Erhöhung der Härte und/oder Sprödigkeit
eintritt und/oder (iii) dass durch Materialabtrag quer zur longitudinalen Richtung
(L) verlaufende durchgehende Nuten (110.1, 110.2, 110.3; 310) erzeugt werden.