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Ein Blick ins Innere des Schaums: Wie die Zellgröße das Bouncing beeinflusst und was das für die Spezifikation Ihres Klebebands bedeutet

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TEIL 4 I In Teil 3 haben wir uns damit befasst, wie Schaum und Folie als Verbundkonstruktion zusammenwirken und warum der Gesamtaufbau des Klebebands die Leistung auf eine Weise beeinflusst, die sich allein anhand der Schaumhärte nicht vorhersagen lässt. In diesem Beitrag gehen wir noch eine Ebene tiefer: in den Schaum selbst. Genauer gesagt, in die Zellgröße – die strukturelle Variable, die bestimmt, wie gleichmäßig und wie dauerhaft ein Schaum seine spezifizierte Kompressibilität unter den Anforderungen eines realen Druckauftrags liefert.

Die meisten Anwender kennen die Schaumhärte als Auswahlkriterium. Nur wenige denken über die Zellstruktur nach. Doch die Zellgröße ist eines der entscheidenden Details in einem Klischeeklebeband und ihr Verständnis verändert die Art und Weise, wie Sie den von Ihnen verwendeten Schaum bewerten.

Was Schaum eigentlich ist

Der in Hochleistungs-Klischeeklebebändern am häufigsten verwendete Schaum ist ein geschlossenzelliger Polyethylen (PE)-Schaum – ein zellulärer Kunststoff, der durch Einbringen eines Treibmittels in geschmolzenes PE hergestellt wird, wodurch es sich zu einem Netzwerk kleiner, mit Gas gefüllter Zellen ausdehnt, die von dünnen Polymerwänden umschlossen sind. „Geschlossenzellig“ bedeutet, dass diese Gasblasen versiegelt sind: Jede Zelle ist in sich geschlossen, was dem Schaumstoff sein kontrolliertes Kompressions- und Rückstellverhalten verleiht.

Für anspruchsvolle Flexo-Anwendungen ist vernetztes PE (XLPE) der Standard – die Vernetzung ermöglicht eine wesentlich genauere Steuerung der Zellbildung während der Produktion als bei unvernetztem PE, was zu feineren, gleichmäßigeren Zellstrukturen und einer besseren Ermüdungsbeständigkeit bei hohen Auflagen führt. Vernetztes PE ist jedoch eine Kategorie und kein festgelegtes Qualitätsniveau.

Zwei Schaumtypen können beide zu Recht als vernetztes PE-Schaummaterial bezeichnet werden, obwohl sie sich je nach Rezeptur, Vernetzungsmethode und eingesetzter Fertigungskontrolle erheblich in der tatsächlichen Zellgröße, Gleichmäßigkeit und dem Rückstellverhalten unterscheiden. In der Praxis bedeutet dies, dass die Bewertung eines Klebebands allein anhand der Materialkategorie nicht ausreicht. Die spezifische Schaumsorte und die damit verbundene Zellstruktur bestimmen die tatsächliche Leistungsfähigkeit.

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#FLEXpert-Tipp
Wenn ein Anbieter seinen Schaum als „vernetztes PE“ bezeichnet, gibt dies lediglich Auskunft über das Grundmaterial, nicht über das Qualitätsniveau. Die Zellgröße, die Gleich-mäßigkeit und die Ermüdungsbeständigkeit bestimmen tatsächlich, wie sich das Klebeband unter Produktionsbeding-ungen verhält. Das sind die Fragen, die es zu stellen lohnt.

Wie die Zellgröße die Kompressibilität beeinflusst

Die Zellstruktur bestimmt, wie die Last verteilt wird, wenn der Schaum komprimiert wird – und diese Verteilung ist in der Eindrückzone entscheidend.
Bei einem feinzelligen Schaum gibt es viele kleine, dicht gepackte Zellen pro Volumeneinheit. Wenn Druck ausgeübt wird, verteilt sich diese Belastung gleichzeitig auf eine sehr große Anzahl von Zellwänden. Das Ergebnis ist ein gleichmäßiges, allmähliches und hochgradig kontrolliertes Druckverhalten, ein breites, nachgiebiges Kompressionsfenster sowie eine gleichmäßige Druckverteilung über die gesamte Plattenoberfläche.
Bei einem grobzelligen Schaum gibt es weniger, dafür aber größere Zellen, und die Belastung konzentriert sich auf weniger, dafür größere Zellwände. Das Kompressionsverhalten ist weniger gleichmäßig, die Kompressionskurve steiler und die Druckverteilung weniger gleichmäßig. Der Schaum neigt eher zu lokaler Kompression, bei der Zellen in den Bereichen mit dem höchsten Druck vor denen in angrenzenden Zonen zusammenfallen, was zu messbaren Schwankungen des Anpressdrucks über das gesamte Bild hinweg führt.
 
GRA_High Performance Polymerfoam_DuploFLEX 5 HP_M  GRA_Standard Polymerfoam_DuploFLEX 5_M
Sehr feinzelliger vs. feinzelliger Schaum
Es lohnt sich auch, die Zellgröße von der Schaumdichte zu unterscheiden: Zwei Schäume können dieselbe Dichte und damit dieselbe Nennhärte aufweisen, aber unterschiedliche Zellgrößen haben. Sie verhalten sich in der Druckzone unterschiedlich. Ein feinzelliger Schaum mittlerer Härte ist nicht dasselbe Produkt wie ein grobzelliger Schaum derselben Härte. Die Zellgröße ist das strukturelle Detail, das bestimmt, wie gleichmäßig der Schaum seine spezifizierte Kompressibilität erfüllt – und in anspruchsvollen Flexo-Anwendungen kommt es auf dieses Detail an.
 

MrFlexpert-1

#FLEXpert-Tipp
Eine Bildwiedergabe, die über die Druckfläche variiert – in manchen Bereichen schärfer, in anderen weicher –, kann eher ein Anzeichen für eine ungleichmäßige Druckverteilung sein als für ein Problem mit der Druckmaschine oder der Druckplatte. Oft ist eine lokale Kompression in einem grobporigen Schaum die eigentliche Ursache. Es lohnt sich, den Aufbau des Klebebandes zu überprüfen, bevor man die Maschineneinstellungen anpasst.

 

Feinzelliger Schaum: Für die Mehrheit der Aufträge geeignet

Ein wirklich hochwertiger, feinzelliger, vernetzter PE-Schaum deckt bereits den Großteil der Anforderungen im Flexodruck ab. Da sich die Belastung auf so viele kleine Zellen verteilt, bleibt das Druckverhalten gleichmäßig. Und da jede Zelle ein geringes Gasvolumen enthält, ist die bei der Kompression gespeicherte Energie gering und wird beim Rückstellprozess allmählich freigesetzt, was zu einer kontrollierten, gleichmäßigen Rückfederung zwischen den Druckzyklen führt. Bei Druckgeschwindigkeiten, bei denen sich das Band tausende Male pro Minute zusammenpresst und wieder ausdehnt, ist dieses Rückstellverhalten genauso wichtig wie die Kompression selbst.

Insbesondere für feine Linien und Halbtonarbeiten ist ein gut hergestellter, feinzelliger Schaum die richtige Wahl: Er ermöglicht längere und schnellere Druckläufe bei gleichbleibender Druckauflösung und hält die Punktvergrößerung unter Kontrolle. Da die Zellstruktur einheitlich ist, wird jeder Teil der Plattenoberfläche im Wesentlichen gleichmäßig bedruckt, wodurch lokale Druckspitzen vermieden werden, die in einem Bereich die Lichterpunkte zerdrücken und in einem anderen Bereich die Volltonflächen zu schwach drucken würden.

Für die überwiegende Mehrheit der Flexodruckaufträge ist ein hochwertiger, feinzelliger Schaumstoff kein Kompromiss. Er ist die richtig spezifizierte, leistungsstarke Lösung.

Wo sich sehr feinzelliger Schaum bewährt

Die Argumente für den Schritt hin zu sehr feinzelligem Schaum sind enger gefasst und spezifischer. Das „Bounce“-Phänomen ist eher ein dynamisches Problem als eines der statischen Kompression: Der Schaum muss schnelle Schwingungen mit geringer Amplitude im Spalt in Echtzeit nachverfolgen. Ein feinzelliger Schaum bewältigt dies gut, doch eine sehr feinzellige Struktur verteilt dieselbe zyklische Belastung auf eine noch größere Anzahl kleinerer Verformungsstellen und hält so das dynamische Verhalten bei schnellen, wiederholten Belastungen näher am Ideal. Tatsächlich erhöht die zusätzliche Feinheit die Schwelle, ab der mechanische Schwingungen als Streifenbildung im Druck sichtbar werden.

Dies ist vor allem in Situationen von Bedeutung, in denen die Grenzen des Machbaren ausgereizt werden: bei Aufträgen mit anspruchsvollen Motiven – breiten Streifen, großen Freiflächen, erheblichen Lücken in der Plattenbedeckung –, bei einer Druckmaschine mit leichtem Lagerverschleiß oder einem Zylinderrundlauf, der leicht außerhalb der Spezifikation liegt, oder bei einem Auftrag, der nahe der oberen Grenze des Geschwindigkeitsbereichs läuft, den die Anlage bewältigen kann. In solchen Situationen kann die zusätzliche dynamische Gleichmäßigkeit eines Schaums mit sehr feiner Zellstruktur genau das sein, was einen grenzwertigen Schwingungsfehler unterhalb der Sichtbarkeitsschwelle hält.

Große Auflagen verschärfen dies noch. Die Widerstandsfähigkeit gegen Schwingungen hängt davon ab, dass sich die Zellen zwischen den Druckvorgängen vollständig erholen, und diese Fähigkeit nimmt ab, wenn die Zellwände durch wiederholte Kompression Ermüdungserscheinungen aufweisen. Da ein sehr feinzelliger Schaum die Belastung auf mehr, dünnwandigere Zellen verteilt, trägt jede Wand pro Zyklus weniger Belastung, sodass der Schaumstoff seine schwingungsdämpfende Leistung über einen größeren Teil einer langen Auflage beibehält, bevor Ermüdungserscheinungen auftreten.


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#FLEXpert-Tipp
Bouncing Effekte, die nicht bereits beim ersten Druckvorgang, sondern erst nach und nach im Laufe einer langen Druckreihe auftreten, sind oft ein Ermüdungssignal. Der Schaum verliert im Verlauf der Druckreihe seine Rückstellfähigkeit. Sehr feinzelliger Schaum mit geringerer Belastung pro Zellzyklus (z. B. DuploFLEX HP 5-Reihe) behält diese Leistungsfähigkeit länger bei. Wenn Sie gegen Ende längerer Läufe Streifenbildung beobachten, lohnt es sich, die Zellstruktur zu überprüfen.

Anpassung der Zellstruktur an die jeweilige Anwendung

Eine feinere Zellstruktur ist nicht immer besser – ihre gleichbleibende Herstellung ist anspruchsvoller, und ihre Vorteile kommen vor allem in bestimmten Situationen zum Tragen.

Die Entscheidung folgt einer klaren Logik:

- Für die meisten Flexodruckaufträge – Halbtonbilder, Vierfarbdruck, Kombinationsdrucke –, die auf gut gewarteten Maschinen laufen, ist ein hochwertiger, feinzelliger, vernetzter PE-Schaumstoff die richtige Wahl. Er bietet gleichbleibende Kompressibilität, kontrollierte Rückstellung und zuverlässige Leistung unter den unterschiedlichsten Bedingungen.

- Für Aufträge mit hoher Stoßbelastung, Druckmaschinen, die nahe an ihren mechanischen Grenzen arbeiten, oder lange Auflagen, bei denen die Ermüdungsbeständigkeit entscheidend ist, ist ein sehr feinzelliger Schaum das präzisere Werkzeug. Die zusätzliche strukturelle Feinheit verändert das Ergebnis genau in diesen Situationen.

Der Zusammenhang mit der zuvor geführten Diskussion über die Schaumhärte sollte noch einmal ausdrücklich hervorgehoben werden: Zellgröße und Schaumdichte hängen zwar zusammen, sind jedoch nicht identisch. Die Härte gibt an, wie stark der Schaum der Kompression widersteht. Die Zellgröße gibt an, wie gleichmäßig und wie dauerhaft er dies tut. Bei anspruchsvollen Flexo-Anwendungen sind beide Faktoren entscheidend, und die Festlegung des einen ohne Verständnis für den anderen führt zu Leistungseinbußen.

Haben Sie eine konkrete Anwendung, die Sie besprechen möchten? Unsere FLEXperten stehen Ihnen für technische Beratung zur Verfügung – wenden Sie sich an uns, und wir schauen uns das gemeinsam an.

 

 

In TEIL 5: ECG/Multicolor-Druck: Was genau es bedeutet, warum es zunimmt und wann der Prozess anspruchsvoll wird.

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