CA2275947A1

CA2275947A1 - Composite ferrule with ceramic coating, adapted in particular for ink-transferring ferrules

Info

Publication number: CA2275947A1
Application number: CA002275947A
Authority: CA
Inventors: Philippe Francille; Jean Francille
Original assignee: Individual
Current assignee: Seites Ste
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 1998-07-09
Also published as: JP2001507297A; FR2757795A1; WO1998029260A1; EP0850782A1; DE69707096D1; EP0850782B1; FR2757795B1

Abstract

The invention concerns a composite ferrule adapted in particular for being mounted on a metal carrier cylinder and used for transferring ink, comprising a base ferrule (10) capable of radial deformation, a layer (12) with limited deformability, an intermediate layer (14) for absorbing radial deformation, and a ceramized layer (16) made of a material with high capacity for dissipating heat. The ceramic coating (18) is etched, generally laser etched, so as to give to the external surface of the ferrule capacity for retaining ink for use as anilox in a printing machine.

Description

MANCHON COMPOSITE A REVETEMENT CERAMIt?UE, ADAPTE
NOTAMMENT POUR LES MANCHONS DE TRANSFERT D'ENCRE
La présente invention concerne un manchon composite à revêtement céramique, prévu pour être gravé en surface notamment avec un laser et utilisé dans les machines d'impression flexographique pour le transfert d'encre.
On utilise déjà couramment des manchons en matériau composite comme manchon porte-cliché dans les machines d'impression flexographique.
De tels manchons permettent des manutentions aisées, des changements rapides et surtout permettent de couvrir une gamme très étendue de développements à partir d'un même cylindre porteur.
C'est ainsi que les demandeurs ont mis au point un manchon composite de haute technologie décrit dans la demande de brevet européen N° 95 450009. Ce manchon se monte sur un cylindre porteur perforé sur un côté
avec des ajutages qui laisse passer de l'air comprimé introduit à l'intérieur du cylindre porteur. Cet air sous pression permet de dilater le manchon de facon très faible mais suffisante pour assurer une dilatation radiale et le montage sur le cylindre porteur. Lorsque la pression cesse, le manchon parfaitement ajusté
reprend son diamètre nominal et le serrage radial assure un blocage en rotation et en translation dudit manchon sur le cylindre.
Ce manchon composite comprend au moins une couche de matériau de type comprenant un complexe composé d'une couche de matériau non-tissé et d'une couche de matériau ayant un fort taux de vide du type expansé selon une géométrie déterminée, l'ensemble étant enduit d'une couche de résine COMPOSITE SLEEVE WITH CERAMITY COATING, SUITABLE
IN PARTICULAR FOR INK TRANSFER SLEEVES
The present invention relates to a coated composite sleeve ceramic, intended to be engraved on the surface, in particular with a laser and used in flexographic printing machines for transfer ink.
Sleeves made of composite material are already commonly used as a template sleeve in flexographic printing machines.
Such sleeves allow easy handling, changes fast and above all allow to cover a very wide range of developments from the same carrier cylinder.
This is how the applicants have developed a composite sleeve.
of high technology described in European patent application N ° 95 450009. This sleeve is mounted on a perforated carrier cylinder on one side with nozzles which allow compressed air to enter inside of carrier cylinder. This pressurized air allows the sleeve to expand very small but sufficient to ensure radial expansion and mounting sure the carrier cylinder. When the pressure stops, the sleeve perfectly adjusted returns to its nominal diameter and the radial tightening ensures locking in rotation and in translation of said sleeve on the cylinder.
This composite sleeve comprises at least one layer of material type comprising a complex composed of a layer of nonwoven material and of a layer of material having a high vacuum rate of the expanded type according to a defined geometry, the assembly being coated with a layer of resin

2 ayant un fort pouvoir de retrait déterminé à la polymérisation. Des ponts de résine assurent les liaisons.
Dans une machine d'impression flexographique, il faut aussi un système d'encrage des clichés portés par les manchons composites. Ce système d'encrage est excessivement sollicité, puisque lui n'est pas changé comme les manchons porte-cliché. II a pour rôle, après réglage de la touche, c'est à
dire de la pression à exercer sur le cliché, de déposer sur ce cliché, une mince couche d'encre, d'une extrême régularité afin de délivrer une dose très précise d'encre, ce qui est le gage d'une impression de qualité.
Ce type de cylindre est appelé couramment dans le métier "l'anilox". II
est actuellement réalisé en acier et subit ensuite un dépôt de céramique par projection de poudre de céramique en fusion, généralement dans un plasma, ce qui explique la réalisation du cylindre porteur en acier et le dépôt directement sur ce cylindre métallique. La matière retenue, la céramique est dictée, pour des raisons bien compréhensibles, par sa résistance à l'usure.
Afin de conférer à ce revêtement ses qualités d'impression, le revêtement est rectifié pour lui donner un rond parfait puis gravé, généralement au laser, pour lui donner ses capacités de rétention d'un volume donné d'encre par unité de surface.
Ce produit est sophistiqué et le prix de revient d'un tel cylindre est élevé. Lorsque pour des raisons dictées par l'impression à réaliser le cylindre doit être changé ou qu'il est cassé car la céramique est résistante à l'usure mais reste très fragile, le seul moyen est de changer le cylindre complet, ce qui nécessite des durées d'arrêt machine très longues.
Pour donner un ordre d'idée, la mécanique, c'est à dire l'usinage des fusées avec des portées rectifiées, les roulements, intervient pour 25 % du prix total du cylindre fini.
II faut donc investir en mécanique des frais importants pour chaque cylindre uniquement pour changer de gravure.
On sait qu'une machine de flexographie peut comprendre de base trois type de tramés, ce qui conduit à 18 cylindres anilox pour une machine à six couleurs.
__ ____.__ __ .__ __~____~_.~ . 2 having a strong shrinkage power determined during polymerization. Bridges of resin provide the connections.
A flexographic printing machine also requires a system for inking the plates carried by the composite sleeves. This system inking is excessively stressed, since it is not changed like the cliché sleeves. Its role, after adjusting the key, is to say of the pressure to exert on the plate, to deposit on this plate, a thin layer of ink, extremely regular in order to deliver a very precise ink, which is a guarantee of quality printing.
This type of cylinder is commonly called in the art "anilox". II
is currently made of steel and then undergoes a ceramic deposition by projection of molten ceramic powder, generally in a plasma, which explains the production of the steel carrier cylinder and the deposition directly on this metal cylinder. The material retained, the ceramic is dictated, for understandable reasons, by its resistance to wear.
In order to give this coating its printing qualities, the coating is rectified to give it a perfect round then engraved, usually laser, to give it its volume retention capabilities given ink per unit area.
This product is sophisticated and the cost price of such a cylinder is Student. When for reasons dictated by the impression to be made the cylinder must be changed or broken because the ceramic is wear resistant but remains very fragile, the only way is to change the complete cylinder, this who requires very long machine downtimes.
To give an idea, mechanics, i.e. the machining of rockets with rectified ranges, bearings, account for 25% of the price total of the finished cylinder.
We must therefore invest in mechanics significant costs for each cylinder only to change engraving.
We know that a flexography machine can include three basic type of halftone, which leads to 18 anilox cylinders for a machine with six colors.
__ ____.__ __ .__ __ ~ ____ ~ _. ~.

3 Le but est donc de proposer des cylindres anilox à cylindre support unique sur lequel est monté un manchon céramisé en surface et gravé, bien que la céramique soit très fragile et ne supporte aucune dilatation radiale et bien que le dépôt de céramique engendre des montées en température très importantes.
L'économie sera alors quasiment de 25% sur l'investissement total avec en plus un gain de temps très précieux en arrêt machine puisque le temps de changement de l'anilox sera du même ordre de grandeur que celui des manchons porte-cliché.
A cet effet, le manchon composite adapté notamment pour être monté
sur un cylindre porteur métallique et utilisé pour le transfert d'encre, comprend un manchon de base déformable radialement, une couche à déformabilité
limitée, une couche intermédiaire d'absorption des déformations radiales, et une couche de matériau à forte capacité de dissipation de la cha¿eur, céramisée.
Le manchon de base comprend plus particulièrement au moins une couche de matériau type complexe composé d'une couche de matériau non-tissé et d'une couche de matériau ayant un fort taux de vide du type expansé
selon une géométrie déterminée, .l'ensemble étant enduit d'une couche de résine ayant un fort pouvoir de retrait déterminé à la polymérisation.
Selon le mode préférentiel, la couche à déformabilité limitée est réalisée en fibre de verre noyée dans une résine dure susceptible d 'être rectifiée, formant une ceinture de renfort.
La couche intermédiaire d'absorption des déformations radiales comprend un triplex composé d'un élastomère pris en sandwich entre une couche interne de résine dure le liant à la couche à déformabilité limitée et une couche externe de résine dure le liant à la couche en matériau à forte capacité
de dissipation de la chaleur. De préférence, l'élastomère a une dureté
sensiblement de 60 shore et la résine a une dureté de 85 shore, l'épaisseur de la couche intermédiaire étant de quelques millimètres.
Selon une autre caractéristique, le matériau de la couche à forte capacité de dissipation de la chaleur est du carbone ou un polymère 3 The goal is therefore to offer anilox cylinders with support cylinders unique on which is mounted a ceramic sleeve on the surface and engraved, well that the ceramic is very fragile and does not support any radial expansion and although the deposition of ceramic generates very high temperature rises important.
The economy will then be almost 25% of the total investment with in addition a very precious time saving in machine stop since the time of change of anilox will be of the same order of magnitude as that of cliché sleeves.
For this purpose, the composite sleeve adapted in particular to be mounted on a metal carrier cylinder and used for ink transfer, understands a radially deformable base sleeve, a deformability layer limited, an intermediate layer for absorbing radial deformations, and a layer of material with a high heat dissipation capacity, ceramized.
The base sleeve more particularly comprises at least one layer of complex type material composed of a layer of non-material woven and a layer of material having a high vacuum rate of the expanded type according to a determined geometry, the whole being coated with a layer of resin with a high shrinkage power determined during polymerization.
According to the preferred mode, the layer with limited deformability is produced fiberglass embedded in a hard resin capable of being ground, forming a reinforcing belt.
The intermediate layer for absorbing radial deformations includes a triplex composed of an elastomer sandwiched between a internal layer of hard resin binding it to the layer with limited deformability and a outer layer of hard resin bonding it to the layer of strong material capacity heat dissipation. Preferably, the elastomer has a hardness approximately 60 shore and the resin has a hardness of 85 shore, the thickness of the intermediate layer being a few millimeters.
According to another characteristic, the material of the strong layer heat dissipation ability is carbon or a polymer

4 conducteur noyé dans une résine à point de transition vitreuse élevé ou un alliage métallique. De plus, le matériau de la couche à forte capacité de dissipation de la chaleur est enduit directement d'un revêtement de céramique, qui est rectifié au diamètre donné et gravé.
L'invention est décrite ci-après selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels les différentes figures représentent - figure 1, une vue d'un mode préférentiel de réalisation d'un cylindre anilox selon l'invention, avec des arrachements partiels qui font apparaître les différentes couches de matériau, - figure 2, une vue en coupe longitudinale du cylindre anilox de fa figure 1, et - figures 3A et 3B, une vue comparée des effets d'un effort radial sur un manchon de l'art antérieur et sur un manchon selon l'invention, respectivement.
Le manchon représenté sur la figure 1 comprend un manchon de base 10 sur lequel est rapportée une couche 12 à déformabilité limitée radialement, une couche 14 intermédiaire, compressible et une couche 16 à
forte capacité de dissipation thermique, susceptible d'ëtre revêtue d'une couche 18 de matériau céramique. , Le manchon de base 10 est du type comprenant au moins une couche de matériau de faible densité tel que décrit dans la demande de brevet européen N°95 450009 aux noms des présents demandeurs avec imprégnation de résine pour lier les couches entre elles et faire des ponts dans le sens radial, en sorte de laisser une certaine capacité de déformation radiale par expansion sous l'effet de la pression pour permettre le montage sur le cylindre porteur et un effet de rétreint suffisant pour interdire toute rotation du manchon une fois le flux de gaz sous pression interrompu.
Ce type de matériau comprend une couche de matériau non-tissé et une couche de matériau ayant un fort taux de vide du type expansé selon une géométrie déterminée, l'ensemble étant enduit d'une couche de résine ayant un fort pouvoir de retrait déterminé à la polymérisation.
__ _.. .~_ ___.._T__..~_. __ PCT/FR97/p2450 L'ensemble des constituants permet d'atteindre des densités très faibles.
La couche 12 à déformabilité limitée est réalisée dans le mode de réalisation particulier représenté avec de la fibre de verre, disposée par 4 conductor embedded in a high glass transition point resin or a metal alloy. In addition, the material of the high-capacity layer heat dissipation is coated directly with a ceramic coating, which is rectified to the given diameter and engraved.
The invention is described below according to a particular embodiment, not limiting, with reference to the appended drawings in which the various figures represent - Figure 1, a view of a preferred embodiment of a cylinder anilox according to the invention, with partial tears which make show the different layers of material, - Figure 2, a longitudinal sectional view of the anilox cylinder fa Figure 1, and - Figures 3A and 3B, a comparative view of the effects of a radial force on a sleeve of the prior art and on a sleeve according to the invention, respectively.
The sleeve shown in Figure 1 includes a sleeve base 10 on which a layer 12 with limited deformability is added radially, an intermediate, compressible layer 14 and a layer 16 to high heat dissipation capacity, capable of being coated with a layer 18 of ceramic material. , The base sleeve 10 is of the type comprising at least one layer of low density material as described in the patent application European N ° 95 450009 in the names of the present applicants with resin impregnation to bond the layers together and make bridges in the radial direction, so as to leave a certain deformation capacity radial by expansion under the effect of pressure to allow mounting on the carrier cylinder and a shrinking effect sufficient to prevent any rotation of sleeve once the flow of pressurized gas is interrupted.
This type of material includes a layer of nonwoven material and a layer of material having a high vacuum rate of the expanded type according to a determined geometry, the assembly being coated with a layer of resin having a strong shrinkage power determined during polymerization.
__ _ ... ~ _ ___.._ T __ .. ~ _. __ PCT / FR97 / p2450 All the constituents make it possible to achieve very high densities weak.
The layer 12 with limited deformability is produced in the mode of particular embodiment represented with fiberglass, arranged by

5 enroulement filamentaire ou banderolage et imprégnée d'une résine très dure une fois polymérisée.
Cette couche forme une ceinture de renfort.
Afin d'obtenir un état de surface autorisant la mise en place d'autres couches de matériau, il est prévu une rectification à un diamètre donné.
La couche 14 intermédiaire comprend de façon préférentielle un triplex c'est à dire une couche d'un élastomère microcellulaire comprenant des pores à cellules ouvertes, prise en sandwich entre deux couches de résine très dure de 85 shore. La dureté de l'élastomère est plutôt située dans des valeurs de 50 à 60 shore.
Ce type d'élastomère pris ainsi en sandwich conduit à des capacités de déformation très intéressantes comme le montrent les figures 3A et 3B. En effet, la mousse à cellules ouvertes se comprime suivant des directions parfaitement radiales sans déformation latérale, c'est à dire parallèlement à
fa surface. II n'y a pas de fluage latéral sous charge.
La résine qui imprègne ce triplex assure aussi la liaison entre la couche à
déformabilité limitée et ce triplex.
Cette couche intermédiaire 14 est de faible épaisseur, de l'ordre de quelques millimètres, elle est impérativement disposée immédiatement sous la couche 16 à forte dissipation thermique.
La couche 16 à forte dissipation thermique est par exemple du carbone ou un polymère conducteur noyé dans une résine à point de transition vitreuse élevé. Cette couche peut aussi comprendre un alliage métallique à base d'aluminium ou de cuivre.
Cette couche 16 est ensuite directement enduite d'une projection de poudre céramique en fusion, dans un plasma par exempte.
La chaleur localisée du dépôt est ainsi diffusée dans la couche support sans la dégrader. 5 filament winding or wrapping and impregnated with a very hard resin once cured.
This layer forms a reinforcement belt.
In order to obtain a surface finish allowing the installation of other layers of material, a rectification is provided to a given diameter.
The intermediate layer 14 preferably comprises a triplex ie a layer of a microcellular elastomer comprising pores open cell, sandwiched between two layers of very hard resin 85 shore. The hardness of the elastomer is rather located in values from 50 to 60 shore.
This type of elastomer thus sandwiched leads to capacities of very interesting deformation as shown in Figures 3A and 3B. In indeed, open cell foam compresses in directions perfectly radial without lateral deformation, i.e. parallel to fa area. There is no lateral creep under load.
The resin which permeates this triplex also provides the connection between the layer to limited deformability and this triplex.
This intermediate layer 14 is thin, of the order of a few millimeters, it is imperatively placed immediately under the layer 16 with high heat dissipation.
The layer 16 with high heat dissipation is for example carbon or a conductive polymer embedded in a glass transition point resin Student. This layer can also comprise a metal alloy based aluminum or copper.
This layer 16 is then directly coated with a projection of ceramic powder in fusion, in a plasma for example.
The localized heat of the deposit is thus diffused in the support layer without degrading it.

6 Le manchon composite est ensuite rectifié de façon connue à la meule diamantée pour lui donner un diamètre extérieur régulier ayant une granulométrie contrôlée apte à subir une gravure au moyen d'un laser.
La structure du manchon selon l'invention est telle que la chaleur générée par le revêtement céramique est dissipée sans atteindre ni le manchon de base, ni la couche intermédiaire, ni la couche interne du Triplex.
La fabrication d'un tel manchon est donc possible.
Ensuite, il faut encore pouvoir monter un tel manchon sur le cylindre porteur sachant que la couche céramique extérieure n' est dotée d' aucun pouvoir d'élasticité et qu'elle est fragile donc qu'elle se casse.
Lors de la mise en pression par le flux de gaz, c'est le manchon de base qui se comprime pour gagner les quelques centièmes de millimètres d'expansion radiale nécessaires au montage. La couche 12 à déformabilité
limitée évite la propagation de la dilatation radiale.
Si des dilatations radiales venaient à subsister et à se propager, la couche intermédiaire est là pour absorber cette dilatation, interdisant de façon certaine tout transfert de dilatation jusqu'à la couche à forte capacité de dissipation thermique revêtue de céramique.
Dès que le manchon est monté, le flux d'air est interrompu et le manchon de base vient enserrer le cylindre porteur et immobiliser ledit manchon sur ledit cylindre.
On note que la couche intermédiaire déformable est reportée à
l'extérieur du manchon, ce qui limite en même temps les effets de cisaillement entre les différentes couches coaxiales. En effet, les élastomères microporeux ont de faibles résistances au cisaillement et plus ils sont au centre et moins il y a de matière pour absorber les efforts engendrés par la rotation du cylindre porteur et de son manchon.
________. _ .. _ _.___ ___ ._ _. ___ _~.~_._. _ _ _ _ 6 The composite sleeve is then ground in a known manner with a grinding wheel.
diamond to give it a regular outside diameter having a controlled particle size suitable for undergoing etching by means of a laser.
The structure of the sleeve according to the invention is such that heat generated by the ceramic coating is dissipated without reaching nor the sleeve base, neither the intermediate layer, nor the inner layer of the Triplex.
The manufacture of such a sleeve is therefore possible.
Then, it is still necessary to be able to mount such a sleeve on the cylinder wearer knowing that the outer ceramic layer has no power of elasticity and that it is fragile therefore that it breaks.
When pressurized by the gas flow, it is the base sleeve which compresses to gain a few hundredths of a millimeter radial expansion required for assembly. Deformability layer 12 limited prevents the spread of radial expansion.
If radial expansions continue to spread and spread, the intermediate layer is there to absorb this expansion, preventing way certain any expansion transfer to the high capacity layer heat dissipation coated with ceramic.
As soon as the sleeve is fitted, the air flow is interrupted and the base sleeve encloses the carrier cylinder and immobilizes said sleeve on said cylinder.
Note that the deformable intermediate layer is transferred to the outside of the sleeve, which at the same time limits the shearing effects between the different coaxial layers. Indeed, microporous elastomers have low shear strengths and the more they are in the center and the less there is has material to absorb the forces generated by the rotation of the cylinder wearer and his sleeve.
________. _ .. _ _.___ ___ ._ _. ___ _ ~. ~ _._. _ _ _ _

Claims

1. Composite sleeve adapted in particular to be mounted on a metal carrier cylinder and used for ink transfer, comprising a radially deformable base sleeve (10), a layer (12) at limited deformability, an intermediate layer (14) for absorbing radial deformations, and a layer (16) of material with a high capacity for dissipation of your heat, ceramicized.

2. Composite sleeve according to claim 1, characterized in that the base sleeve (10) comprises at least one layer of material of the type comprising a complex composed of a layer of non-woven material and of a layer of material having a high void content of the expanded type according to a determined geometry, the assembly being coated with a layer of resin having a high shrinkage power determined on polymerization.

3. Composite sleeve according to claim 1 or 2, characterized in that that the layer (12) with limited deformability is made of fiberglass drowned in a hard resin capable of being rectified, forming a belt of reinforcement.

4. Composite sleeve according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the intermediate layer (14) for absorbing radial deformations comprises a triplex composed of an elastomer sandwiched between a inner resin layer hardens the binder to the deformable layer (12) limited and an outer layer of resin hardens the binder to the layer (16) of material to strong heat dissipation capacity.

5. Composite sleeve according to claim 4, characterized in that the elastomer has a hardness between 50 and 60 shore and the resin has a hardness of 85 shore.

6. Composite sleeve according to claim 4 or 5, characterized in that that the thickness of the intermediate layer is a few millimeters.

7. Composite sleeve according to any one of the claims above, characterized in that the material (16) of the layer with high heat dissipation capacity is carbon or polymer conductor embedded in a resin with a high glass transition point or else a metal alloy.

8. Composite sleeve according to claim 7, characterized in that the material (16) of the high heat dissipation layer is coated directly with a ceramic coating (18), which is ground to diameter given and engraved.