CN102189755B - 用于制造结构化的、接触承印物的表面的方法 - Google Patents

用于制造结构化的、接触承印物的表面的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于制造结构化的、接触承印物的表面的方法，所述表面优选是滚筒包衬，在基底(2)优选不锈钢板上产生结构化的具有微粒(5)的涂层(3)，所述微粒(5)通过纳米颗粒(4b)的吸附被抗吸附地包套和附聚，产生的附聚物(9)被固定在溶胶-凝胶-基质(4a)中。本发明这样产生的表面在基底(2)上具有结构化的、具有微粒(5)的涂层(3)，所述涂层(3)具有固定在溶胶-凝胶-基质(4a)中的、由通过纳米颗粒(4b)的吸附被抗吸附地包套的微粒(5)优选碳化硅构成的附聚物(9)。本发明的表面有利地具有自修复功能，因为在结构隆起部(8)磨蚀时所述微粒(5)的抗附着外套(6)露出并保持获得涂层的抗吸附特性。

Description

用于制造结构化的、接触承印物的表面的方法
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的方法以及一种具有权利要求4前序部分特征的方法。本发明还涉及一种具有权利要求5前序部分特征的结构化的、接触承印物的表面和如权利要求10所述的应用。
背景技术
在所谓的图形工业(印刷准备、印刷制造和印后处理)的机器中输送和处理承印物例如纸张、纸板或薄膜。承印物在印刷机中的输送可借助于旋转的滚筒进行，所述滚筒为了该目的具有接触承印物的表面，优选以可更换的滚筒包衬(“护套”)的形式。所述表面通常具有两个特性：一方面它们是抗吸附的(疏墨、疏亮油和疏污物)并且另一方面由于所使用的通常硬度非常高的材料而抗磨损。此外，所述表面通常具有大多显微的结构，也就是说，它们不光滑，而是(微)粗糙地构成。所述粗糙性降低承印物的支撑面并且从而降低油墨沉积在所述表面上的可能性。例如几年前采用热喷射(因此微粗糙)的陶瓷涂层(海德堡印刷机股份公司的产品“PerfectJacket”)，其具有表面能较小的封装部如硅树脂。
DE 10 2005 060 734 A1公开了一种由交联的纳米颗粒例如聚硅氧烷构成的用于滚筒包衬的抗附着层。它们以溶胶-凝胶-方法三维地交联和施加。可以附加地掺入硬的颗粒(直径0.1至0.5微米)例如钻石粉末或氮化硼。由此形成的层具有均匀地分布的颗粒。没有公开这样产生的层是否具有自己的结构还是施加到单独的结构层上。
由JP 11-165399 A1公开了一种用于承印物的输送辊，其具有结构涂层。用于制造这种辊的两步骤式涂层方法一方面包括直径为5至60微米的陶瓷颗粒的喷涂并且另一方面包括硅树脂的喷涂(以及接下来的干燥作为第三步骤)。形成粗糙的结构表面，其中，在结构隆起部中的颗粒比在结构谷中多。
现有技术中描述的表面会同时具有两个缺点：一方面所述包衬由于不可避免的磨损丧失其粗糙度(如果存在)并且另一方面丧失其对于自清洁效应所需的吸附性。
另一近似的但是与本发明不相同的观点是，将磨损后的包衬从机器中取出并且(例如通过重新涂层)经历修复方法。但是这种方法估计相当耗费时间和成本。
例如在DE 102 27 758 A1中描述了一种类似的、在机器中执行的修复方法。但是在此仅仅采用纳米颗粒(以溶胶-凝胶-方法)并且不采用微粒。没有公开这样修复的层是否具有自己的结构还是施加到单独的结构层上。
此外，由DE 199 57 325 A1公开了一种用于制造抗磨损的金属防腐层的涂层组分，产生抗吸附的溶胶-凝胶-基质。所述层的缺点是在机械负载例如磨蚀的情况下可能丧失抗吸附作用。
发明内容
在所述背景技术下，本发明的任务是提供一种相对于现有技术改进的方法，该方法允许抗吸附且抗磨损或自修复的表面或其自修复性。此外本发明的另外的或替换的任务是提供一种相对于现有技术改进的接触承印物的表面，所述表面具有抗吸附且抗磨损或自修复的特性，所述特性即使在机械负载例如磨蚀的情况下也保持获得。此外，本发明的任务是提供附聚的颗粒的降低成本的应用。
根据本发明，所述任务通过具有权利要求1特征的方法、通过具有权利要求4特征的方法、通过具有权利要求5特征的结构化的、接触承印物的表面并且通过具有权利要求10特征的应用解决。本发明的有利的进一步方案由对应的从属权利要求以及由说明书和附图中得出。
根据本发明提出了一种用于制造结构化的、接触承印物的表面的方法，其中，在基底上产生结构化的、具有微粒的涂层，其特征在于，所述微粒通过纳米颗粒的吸附被抗吸附地包套和附聚，将产生的附聚物固定在溶胶-凝胶-基质中。
根据本发明以有利的方式允许用少的步骤并且特别是用仅仅一个涂层步骤产生抗吸附的并且抗磨损或自修复的特性。
本发明方法的一个有利的并且从而优选的进一步方案的特征是，所述微粒具有约1至约5微米的尺寸并且由此产生具有约10至约50微米尺寸的附聚物。
本发明方法的另一有利的并且从而优选的进一步方案的特征是，所述涂层的结构隆起部基本上由所述附聚物构成。
根据本发明，还提出了一种用于使结构化的、接触承印物的表面自修复的方法，所述表面在基底上具有结构化的涂层，其特征在于，在所述涂层的结构隆起部中包含通过纳米颗粒的吸附被抗吸附地包套的微粒并且所述微粒与其相应的抗附着外套一起通过所述结构隆起部的尖端的磨蚀而露出。
根据本发明以有利的方式允许产生自修复的特性并且基于此产生自修复的功能。
根据本发明，还提出了一种结构化的、接触承印物的表面，其在基底上具有结构化的、具有微粒的涂层，其特征在于，所述涂层具有固定在溶胶-凝胶-基质中的、由通过纳米颗粒的吸附被抗吸附地包套的微粒构成的附聚物。
根据本发明以有利的方式允许产生具有抗吸附且抗磨损或自修复特性的表面。
本发明表面的一个有利的并且从而优选的进一步方案的特征是，所述微粒具有约1至约5微米的尺寸并且所述附聚物具有约10至约50微米的尺寸。
本发明表面的另一有利的并且从而优选的进一步方案的特征是，所述涂层的结构隆起部基本上由所述附聚物构成。
本发明表面的另一有利的并且从而优选的进一步方案的特征是，所述微粒具有碳化硅。
本发明的应用包括固定在溶胶-凝胶-基质中的、由通过纳米颗粒的吸附被抗吸附地包套的微粒构成的、用于使结构化的、接触承印物的表面自修复的附聚物的应用。
在本发明的范围内还包括处理承印物的机器，例如印刷机特别是用于平版胶印的处理页张的轮转印刷机或者例如印后处理机，其特征在于，设有至少一个如上所述参照本发明描述的接触承印物的表面。
所描述的发明和所描述的该发明的有利的进一步方案也可以任意相互组合地成为本发明的有利的进一步方案。特别优选的是，例如本发明的具有附聚的并且包套的尺寸为约1至约5微米的微粒和尺寸为约10至约50微米的附聚物的涂层，其中，所述涂层的结构隆起部基本上由所述附聚物构成。
附图说明
下面参考附图中借助至少一个优选实施例详细描述本发明以及在结构上和功能上有利的本发明其它进一步方案。在附图中，彼此相应的元件设有分别相同的参考标号。附图中示出：
图1a是本发明的滚筒包衬的一个优选实施例的示意性剖视图；
图1b是本发明的滚筒包衬的一个优选实施例的示意性剖视图；
图2是图1a和1b中的局部图；和
图3是本发明方法的一个优选实施例的流程图。
具体实施方式
图1a示出本发明的滚筒包衬1的一个优选实施例的示意性剖视图。所述包衬1具有基底2和耐磨损且耐腐蚀的涂层3，所述衬底优选由不锈钢并且替代地由铝、钛、钢或塑料制成。所述涂层3包括由交联的纳米颗粒构成的溶胶-凝胶-基质4a，具有嵌入到所述基质4a中的微粒5。
这种溶胶-凝胶-基质可按照传统方式、优选根据DE 19957325A1公开的基质制造或构造。优选对于纳米溶胶使用位于比特菲尔德-沃尔芬的FEW化学有限公司的产品“H5055”。但是在按照本发明制造时可以与公知方法不同地附加地使所述微粒5或所述微粒5的相应原料分散。与公知的层不同的是，按照本发明制造的层具有嵌入到基质中的所述微粒。
嵌入到基质4a中并且由该基质固定的微粒5优选由碳化硅(SiC)或者替代地由硅、氧化铝(Al2O3)、玻璃或陶瓷制成。所述优选使用的碳化硅可作为例如由位于戈斯拉尔的制造商H.C.Starck以名称“Typ25”提供的粉末。
此外在图1a中可看出，所述微粒5分别设有由吸附在微粒表面上的纳米颗粒4b构成的防附着外套6。相应的防附着外套6具有约0.5至约5微米的厚度。所述微粒5由此具有自己的溶胶-凝胶-外套并且因此本身被防附着地涂层。根据本发明，由此得到图2中以放大的局部图I示出的优点：即，在通过磨蚀结构隆起部8的尖端7而导致磨损增加时虽然所述微粒5可露出，但是由于其自身的防附着性使得层3或包衬1在延长的时间间隔上保持获得防附着性。
图1b示出本发明的滚筒包衬1的一个优选实施例的另一示意性剖视图。在该情况下，附聚物9之间的基质4a基本上无微粒5，从而使得结构谷基本上仅仅由所述基质4a构成。虽然偶尔也会有未附聚的微粒5存在，但是它们对于所述结构不作出重大贡献。因此所述包衬1的结构基本上由通过附聚物9组成的结构峰和通过基质4a组成的结构谷构成。
图3示出本发明方法的一个优选实施例的流程图。在第一步骤A(混合)中，给纳米溶胶(优选相应于DE 199 57 325 A1)掺入所述微粒5的原料。所述原料包括粉末形式的所谓的初级颗粒、即仅仅少地或松弛地附聚的颗粒，具有1至约50微米的尺寸，优选具有10至约30微米的尺寸。在一个成功的试验中将约200克的初级颗粒放入到约3升溶胶中。
在第二步骤B(破碎并且包套)中，所述溶胶连同所述初级颗粒被搅拌并且产生分散物。在所述成功的试验中在每分钟约10000至约20000转的情况下分散约30分钟。
通过所述搅拌并且特别是在采用机械地作用于初级颗粒的搅拌装置如搅拌碾磨器的情况下，所述初级颗粒被破碎到约1至约5微米的尺寸、优选约2至约3微米的尺寸并且特别优选约2.5微米的尺寸。通过这种方式由所述初级颗粒制造微粒5。同时，溶胶的纳米微粒4b吸附在微粒5的表面上并且形成所述微粒5的已经提及过的外套6。
这样形成的分散物4在第三方法步骤C(涂覆)中被施加到、优选喷涂到衬底2上(成功的是例如借助位于科恩维斯海姆的公司SATA GmbH&Co.KG生产的所谓的高流量低压力(HVLP)喷枪)。在喷涂时已经导致微粒5的第一附聚。
在随后的第四步骤(交联和附聚)中，所施加的层3被热处理、例如交联并且硬化。在一个成功的试验中在约150℃的情况下进行交联。在此，所述分散物的溶剂蒸发并且导致微粒5的另外的附聚并且导致表面结构的形成，其中，结构隆起部主要由附聚物9(参见图1a和1b)构成。通过这种方式可产生RZ值在约10至约50微米、优选RZ值在20至约40微米的层3。
本发明的一个优点在于，可仅仅用一个涂层步骤(方法步骤C)产生结构化的并且抗附着的表面。因此根据本发明不需要例如首先施加结构层并且然后单独地施加抗附着层。从该节省所述第二涂层步骤，本发明的制造方法能够成本低廉地执行。
另一优点由附聚的并且分别被包套的微粒5的作用得到。结构隆起部8或附聚物9极其耐磨损，因为甚至结构尖端7的磨蚀都不导致必要的抗附着性的完全丧失。换句话说：所述结构具有自修复功能，该自修复功能是以所述结构颗粒5的结构内部的抗附着外套为基础的。
对所述初级颗粒的所述破碎替换地也可以在方法步骤B中掺入足够小的初级颗粒并且使其在无显著的破碎的情况下被包套。但是优选使用如上所述待被破碎的初级颗粒，因为这种初级颗粒容易获得并且破碎过程对本发明的用纳米颗粒进行包套的过程有促进作用。
本发明的滚筒包衬优选可用在转移滚筒、翻面滚筒和压印滚筒上，不仅以小规格(所谓的规格5或更小)而且以大规格(所谓的规格6、7和8或所有大于890×1260毫米的规格)。
下面是对于传统的溶胶-凝胶-化学与矿物微粒的抗磨蚀/抗磨损性相组合作为方法步骤A中的层组分的填料的优选实施例：
a)5至40％的通式为M(O-R1)(M＝硼、铝、硅、钛；R1＝烷基、芳基、酰基、烷氧基烷基)的金属或半金属醇盐的或者多个金属或半金属醇盐混合物，
1.b)30至70％的通式为R2xSi(R3)4-x(R2＝烷基C1-C20、烯基C1-C20、芳基、3-氨基丙基、3-环氧丙氧基丙基、3-甲基丙烯酰氧基丙基、氨基乙基氨基丙基、3-巯基丙基；R3＝烷氧基、芳氧基，C1)的官能性或非官能性有机硅烷的或多个官能性或非官能性有机硅烷混合物的以及不同的这种有机硅烷的水解产物和缩合产物混合物(其有机基团可相互反应)，
2.c)0至10％的一种或多种氟化聚醚(其聚合链由四氟氧化乙烯链或七氟氧化乙烯链构成并且其具有至少一个通过纯碳链键合的可水解的甲硅烷基基团)或者0至10％的一种或多种具有含氟侧链的有机硅烷，和
3.d)20至70％的粉末状抗刮蹭颜料(初级颗粒、例如摩氏硬度大于7)。
4.作为溶剂可以采用可与水和所使用的原料化合物混合的所有溶媒。在组分
(a)和(b)的情况下一般是酮和醇，例如丙酮、丁酮、乙醇、n-丙醇、iso-丙醇、n-丁醇、戊醇、1-甲氧基2-丙醇以及它们的混合物。出于相容性的原因，对于组分(d)来说，被证明是特别适当的特别是低级醇如甲醇和乙醇。
5.为了使醇盐和有机硅烷水解，将水关于可水解的基团至少半化学计量地、但是优选化学计量地或超化学计量地添入以保证完全的水解。作为用于水解和缩合的催化剂可采用所有常见的、在系统中可溶解的酸和碱。优选酸是催化剂。
6.作为金属或半金属醇盐优选采用四烷氧硅烷并且特别是正硅酸乙酯(“TEOS”)。适合作为有机硅烷的特别是无另外的官能团的烷基硅烷和芳基硅烷，但是也可以采用具有官能团如环氧基团、氨基团和全氟基团的有机硅烷。适合作为抗刮蹭颗粒的是摩氏硬度大于等于7的矿物颜料如石英(硬度7)、刚玉(硬度9)、碳化硅(硬度9.5)和金刚石(硬度10)。
参考标号表
1  滚筒包衬
2  基底
3  抗磨损和抗附着的涂层
4  分散物
4a 溶胶-凝胶基质/内米颗粒
4b 吸附的纳米颗粒
5  微粒
6  抗附着外套/纳米颗粒
7  尖端
8  结构隆起部
9  附聚物
A  混合
B  破碎和包套
C  涂覆
D  交联和附聚

Claims (10)

1.用于制造结构化的、接触承印物的表面的方法，其中，在基底(2)上产生结构化的、具有微粒(5)的涂层(3)，其特征在于，
-所述微粒(5)通过纳米颗粒(4b)的吸附被抗吸附地包套和附聚，
-将产生的附聚物(9)固定在溶胶-凝胶-基质(4a)中，以及
-所述涂层(3)的结构隆起部(8)基本上由所述附聚物(9)构成。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微粒(5)具有1至5微米的尺寸并且由此产生具有10至50微米的附聚物(9)。
3.用于使结构化的、接触承印物的表面自修复的方法，所述表面在基底(2)上具有结构化的涂层(3)，其特征在于，在所述涂层(3)的结构隆起部(8)中包含通过纳米颗粒(4b)的吸附被抗吸附地包套的微粒(5)并且所述微粒(5)与其各自的抗附着外套(6)一起通过所述结构隆起部(8)的尖端(7)的磨蚀而露出。
4.结构化的、接触承印物的表面，其在基底(2)上具有结构化的、具有微粒(5)的涂层(3)，其特征在于，所述涂层(3)具有固定在溶胶-凝胶-基质(4a)中的、由通过纳米颗粒(4b)的吸附被抗吸附地包套的微粒(5)构成的附聚物(9)，所述涂层(3)的结构隆起部(8)基本上由所述附聚物(9)构成。
5.如权利要求4所述的表面，其特征在于，所述微粒(5)具有1至5微米的尺寸并且所述附聚物(9)具有10至50微米的尺寸。
6.如权利要求4至5中任一项所述表面，其特征在于，所述微粒(5)具有碳化硅。
7.处理承印物的机器，其特征在于，设有如上述权利要求4至6中任一项所述的结构化的、接触承印物的表面(1)。
8.如权利要求7所述处理承印物的机器，其特征在于，所述机器是印刷机。
9.如权利要求7所述处理承印物的机器，其特征在于，所述机器是用于平版胶印的处理页张的轮转印刷机或者印后处理机。
10.固定在溶胶-凝胶-基质(4a)中的、由通过纳米颗粒(4b)的吸附被抗吸附地包套的微粒(5)构成的附聚物(9)的应用，用于使如权利要求4所述结构化的、接触承印物的表面自修复。
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