DE102005031164A1

DE102005031164A1 - Oberfläche für bedruckstoffführende Teile einer Druckmaschine und Verfahren zur Herstellung einer solchen Oberfläche

Info

Publication number: DE102005031164A1
Application number: DE200510031164
Authority: DE
Inventors: Arndt Jentzsch; Michael Dr.-Ing. Koch
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2007-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Oberfläche für bedruckstoffführende Teile einer Druckmaschine, insbesondere bedruckstofführende Rotationskörper, die durch Kontakt mit Druckmedien verschmutzen können, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Oberfläche. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antihaft-Beschichtung zu schaffen, die verschleißbeständig ist und verbesserte Antihafteigenschaften besitzt. DOLLAR A Die Aufgabe wird gelöst mit einer profilierten Trägerschicht und einer die Trägerschicht überziehenden Funktionsbeschichtung aus mehreren Schichten mit Antihafteigenschaften gegenüber den Druckmedien, wobei DOLLAR A - die Oberfläche der Trägerschicht bedruckstofftragende Erhebungen und diese trennende Senken aufweist, DOLLAR A - die Funktionsbeschichtung zumindest DOLLAR A - eine erste Schicht, die entweder vollflächig oder nur auf den Erhebungen der Trägerschicht aufgebracht ist, mit einer hohen Verschleißfestigkeit und einer das Profil der Trägerschicht nicht verändernden konstanten Schichtdicke und DOLLAR A - eine zweite Schicht mit einer die Senken der Trägerschicht zumindest teilweise ausfüllenden Schichtdicke DOLLAR A umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Oberfläche für bedruckstoffführende Teile einer Druckmaschine, insbesondere bedruckstoffführende Rotationskörper, die durch Kontakt mit Druckmedien verschmutzen können, gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruches und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Oberfläche gemäß dem Oberbegriff des zweiten Anspruches.

Es ist bekannt, in Bogenoffsetdruckmaschinen bedruckstoffführende Oberflächen, die mit frisch bedruckten oder lackierten Bogenseiten in Kontakt kommen, wie beispielsweise Druckzylinder nach Wendeeinrichtungen oder Bogenführungseinrichtungen nach Druck- oder Lackzonen, mit einer farb- bzw. lackabweisenden Beschichtung oder durch Aufspannen von lack- bzw. farbabweisenden Jackets (Mantelblechen) auf bogenführende Rotationskörper vor dem Ablegen von Farbe/Lack zu schützen, um die Qualität des Druckbildes/der Lackierung nicht durch Abschmieren oder Dublieren zu mindern. Die bedruckstoffführenden Oberflächen erhalten dazu spezielle Profile (Oberflächen-Topologien) mit Erhebungen und Senken, um die Kontaktfläche zu reduzieren und/oder Beschichtungen mit Antihafteigenschaften gegenüber Druckfarben bzw. Lack.

Dafür bekannte Oberflächen-Topologien sind z.B. plasmagespritzte Schichten mit Profilspitzen ( DE 19740245 A1 ), galvanische Beschichtungen mit gerundeten Profilkuppen ( DE 02916505 A1 ) oder geätzte Chromschichten mit ebenen oder gerundeten Tragflächen ( DE 19515393 A1 ).

Die abschmierreduzierende Wirkung profilierter Oberflächen kann mit Antihaft-Beschichtungen unterstützt werden, die die Oberflächenspannung herabsetzen, so dass die bereits flächenmäßig reduzierte, aber dennoch auf den Tragpunkten der Erhebungen stattfindende Farbspaltung zusätzlich mengenmäßig reduziert wird.

Als Antihaftschichten sind Siegelstoffe ( DE 20107183 U1 , DE 10208905 A1 , DE 20301784 U1 ) oder Hartstoffschichten mit Antihafteigenschaften ( DE 19515393 A1 , DE 19850968 A1 , DE 10063171 A1 ) bekannt.

Der Vorteil der Siegelstoffe liegt neben der Antihaftwirkung auch in der Fähigkeit, größere Schichtdicken bilden zu können, um Poren auszufüllen oder Oberflächen zu glätten, so dass sich Farbe nicht in den Senken der profilgebenden Oberfläche formschlüssig verhaken kann. Nachteilig an den Siegelstoffen ist die mangelnde Verschleißfestigkeit der überwiegend organischen Verbindungen. Der Siegelstoff wird daher bereits nach kurzer Zeit durch Reibverschleiß auf den bedruckstofftragenden Erhebungen abgetragen, so dass die Kontaktflächen zum Bedruckstoff ihre Antihaftwirkung verlieren und nachfolgend auf den Erhebungen eine unverminderte Farbspaltung stattfindet. In den Senken bleibt der Siegelstoff dagegen mangels mechanischen Verschleißes erhalten und verhindert dort Farbablagerungen. Der schnelle Verschleiß des Siegelstoffes erfordert, dass der Siegelstoff wiederholt auf die profilierte Oberfläche aufgetragen werden muss oder die damit beschichteten Oberflächen müssen ausgetauscht werden.

Dagegen sind Hartstoffschichten verschleißfest. Ihr Vorteil liegt darin, dass sie aufgrund ihrer Härte praktisch keinem Verschleiß unterliegen und deshalb ihre Antihafteigenschaften über die gesamte Lebensdauer der bedruckstoffführenden Oberfläche nicht einbüßen. Sie werden im PVD-Verfahren oder über Gasphasenabscheidung mit nur wenigen 100 nm bis zu wenigen μm Stärke aufgebracht. Allerdings sind sie aus diesem Grund nicht in der Lage, eine Einebnung tieferer Senken zur Vermeidung des formschlüssigen Haftens der Druckfarbe/des Lackes an den steilen Flanken der Senken herbeizuführen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antihaft-Beschichtung zu schaffen, die verschleißbeständig ist und verbesserte Antihafteigenschaften besitzt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Oberfläche oder ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Oberfläche mit den Merkmalen des ersten oder zweiten Anspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Oberfläche und das Verfahren zu ihrer Herstellung haben den Vorteil, dass sie die Vorteile bekannter Antihaftbeschichtungen verbinden.

Auf den verschleißbeanspruchten Kontaktflächen der Erhebungen verhindert eine verschleißfeste Hartstoffbeschichtung das Nachlassen der Antihafteigenschaft und in den Senken verhindert ein Siegelstoff die Farbhaftung, der zumindest die tieferen Senkenbereiche ausfüllt. Die Vorteile des Antihaftschichtverbundes können optimal genutzt werden, wenn der Antihaftschichtverbund auf ein Oberflächenprofil mit gerundeten Erhebungen aufgebracht wird.

Die erfindungsgemäße Oberfläche soll am Beispiel einer Chrom-Trägerschicht für einen Druckzylinder in einer Bogenoffsetdruckmaschine nach einer Wendeeinrichtung erläutert werden. Druckzylinder an dieser Stelle kommen in Oberflächenkontakt mit den in einem der Wendeeinrichtung vorgeordneten Druckwerk frisch bedruckten Bogenseiten und sind daher besonders dem Ablegen von Druckfarbe ausgesetzt.
Die dazugehörige Zeichnung zeigt in
1 eine schematische Darstellung einer Chrom-Trägerschicht mit gerundeten Erhebungen und dem Schichtverbund aus zwei Antihaftschichten
Wie in 1 dargestellt, ist auf einen Druckzylinderkörper bzw. auf die Basisschicht 1 eines Druckzylinder-Jackets eine Trägerschicht 2 aufgebracht, deren Oberfläche gerundete Erhebungen 3, beispielsweise mit Kugelkalottenprofil, und diese trennende Senken 4, die durch galvanische Beschichtungsverfahren erzeugt werden können, aufweist. Die Trägerschicht 2 enthält Chrom in wesentlichen Anteilen. Chrombeschichtungen von Druckmaschinenzylindern sind seit langem bekannt und bedürfen keiner Erläuterung. Ein besonders geeignetes Trägerschichtprofil mit einem optimalen Tragflächenanteil liegt vor, wenn der Abstand der Mittelpunkte der gerundeten Erhebungen 3 kleiner als der doppelte Durchmesser der Erhebungen 3 ist. Die Breite der Senken 4 zwischen den Erhebungen 3 ist in diesem Fall kleiner als deren Durchmesser. Die Rundung der Tragflächen der Erhebungen 3 trägt zu einer schonenden Bedruckstoffführung bei. Die Oberflächenrauhigkeit der profilierten Chrom-Trägerschicht liegt im Bereich von 10 μm bis 50μm. Auf die Oberfläche der Trägerschicht 2 wird gemäß der Erfindung ein Schichtverbund aufgebracht, der mindestens zwei Antihaftschichten umfasst. Zunächst erfolgt ein Auftrag einer ersten verschleißfesten Schicht 5 mit Antihafteigenschaften, die vorzugsweise eine Hartstoffschicht ist. Die Hartstoffschicht enthält im Wesentlichen Metallnitride oder Metallkarbide, beispielsweise Titannitrid oder Borkarbid, und erhält durch Zusatz von Silizium oder Fluor Antihafteigenschaften. Oberflächen mit Antihafteigenschaften sind durch geringe Oberflächenenergie gekennzeichnet. Hartstoffschichten werden üblicherweise mit PVD oder Gasphasenabscheidung vollflächig aufgebracht, d.h. sie überziehen die Erhebungen 3 und die Senken 4 mit einer durchgehenden Schicht und erreichen dabei typische Schichtdicken von wenigen 100 nm bis ca. 5μm, wobei eine Schichtdicke von 1 μm bis 2 μm als optimal gilt. Infolge ihrer geringen Schichtdicke verändern die Hartstoffschichten das gezielt erzeugte Oberflächenprofil der Trägerschicht 2 nicht. Die Qualität des Oberflächenprofils bleibt erhalten und die Größenverhältnisse der Strukturelemente werden durch den Schichtauftrag nur geringfügig geändert.
Es ist ebenso möglich, die erste Schicht 5 nur auf die Erhebungen 3 aufzutragen, wenn beispielsweise diese Schicht gleichzeitig als Ätzschablone für die Oberflächenprofilierung der Trägerschicht 2 mit Hilfe von Ätzprozessen dient.
In einem zweiten Beschichtungsprozess wird auf die erste Schicht 5 erfindungsgemäß eine zweite Schicht 6 mit Antihafteigenschaften, die höhere Schichtdicken zulässt, ganz flächig aufgebracht. Dafür sind Siegelstoffe aus den Stoffsystemen Polysiloxane (Silikone) oder fluorierte Acrylate oder andere Fluorpolymere geeignet. Die genannten Siegelstoffe werden mit Schichtdicken von vorzugsweise 2 μm bis 10 μm auf die Hartstoffschicht aufgebracht, wobei als Auftragsverfahren beispielsweise Spritzen oder Streichen mit nachfolgender Temperierung zur Aushärtung bekannt sind.
Zwischenschichten zur Verbesserung der Haftung zwischen erster und zweiter Schicht 5,6 sind möglich.
Zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Oberfläche: Zwischen den Erhebungen 3 einer profilierten Oberfläche befinden sich Senken 4 bzw. Täler mit steilen Flanken, die sich in die Tiefe der Trägerschicht 2 erstrecken. In den relativ schmalen Senken 4 einer unbeschichteten Trägerschicht 2 könnte eindringende Druckfarbe an Oberflächenrauhigkeiten oder Hinterschneidungen formschlüssig haften und wäre nur schwer aus den Senken 4 entfernbar.
Durch den Auftrag des Antihaft-Schichtverbundes von erster und zweiter Schicht 5,6 wird das Oberflächenprofil geglättet und mit Antihafteigenschaften dauerhaft ausgestattet, wobei sich die vorteilhaften Eigenschaften beider Antihaftschichten vereinen:
Zunächst (bei einer neuen Beschichtung oder einem neuen Jacket) verhindert die auf der gesamten Oberfläche vorhandene zweite Schicht 6 (Siegelstoff) mit ihrer geringen Oberflächenenergie die Anhaftung von Farbe oder Lack. Die Oberfläche weist nach Aufbringung des Antihaft-Schichtverbundes 5,6 ein welliges Oberflächenprofil auf, das nach dem zumindest teilweisen Auffüllen der Senken 4, insbesondere der die Erhebungen 3 hinterschneidenden Vertiefungen, keine Poren oder Spalten mehr aufweist. Die in ihrem Profil geglättete Antihaftbeschichtung bietet dadurch neben ihrer farb- oder lackabweisenden Oberflächeneigenschaft auch keine Ansatzpunkte für ein formschlüssiges, mechanisches Haften der von der frisch bedruckten Bedruckstoffoberfläche übertragenen Druckfarbe. Verschleißt der Siegelstoff auf den abrasiv beanspruchten bedruckstoffführenden Kontaktflächen der Erhebungen 3, übernimmt an dessen Stelle die darunter liegende erste Schicht 5 (Hartstoffschicht) die Antihaftfunktion, so dass die Antihaftwirkung des Antihaft-Schichtverbundes 5,6 unabhängig vom Verschleiß des Siegelstoffes über die gesamte Oberfläche erhalten bleibt.
Aufgrund der Verschleißfestigkeit des Hartstoffes reicht eine Schichtdicke von 1 μm bis 2μm aus, um die Erhebungen 3 gegenüber dem abrasiven Verschleiß durch den Bedruckstoff über lange Zeit zu schützen, so dass kein Austausch oder eine Regenerierung des Antihaft-Schichtverbundes 5,6 erforderlich wird.
In den tiefer gelegenen Oberflächenbereichen der Senken 4 wird der Siegelstoff mechanisch wenig beansprucht, so dass dort der zweischichtige Aufbau erhalten bleibt und die erste Schicht 5 lediglich eine Sicherheitsfunktion für den Fall von Oberflächenbeschädigungen des weniger verschleißfesten Siegelstoffes übernimmt.
Die erfindungsgemäße Oberfläche ist ebenso für Mantelflächen oder Trommelkappen von Übergabetrommeln oder Wendeeinrichtungen in Bogendruckmaschinen oder für Leitflächen, Leitrollen bzw. Leitstäbe von Bogen- oder Bahnführungseinrichtungen geeignet.

1: Grundkörper, Basisschicht
2: Trägerschicht
3: Erhebungen
4: Senken
5: Erste Schicht
6: Zweite Schicht

Claims

Oberfläche für bedruckstoffführende Teile einer Druckmaschine, insbesondere bedruckstoffführende Rotationskörper, die durch Kontakt mit Druckmedien verschmutzen können, aufgebaut aus einer profilierten Trägerschicht (2) und einer die Trägerschicht (2) überziehenden Funktionsbeschichtung aus mehreren Schichten mit Antihafteigenschaften gegenüber den Druckmedien, wobei – die Oberfläche der Trägerschicht (2) bedruckstofftragende Erhebungen (3) und diese trennende Senken (4) aufweist, – die Funktionsbeschichtung zumindest – eine erste Schicht (5), die entweder vollflächig oder nur auf den Erhebungen (3) der Trägerschicht (2) aufgebracht ist, mit einer hohen Verschleißfestigkeit und einer das Profil der Trägerschicht (2) nicht verändernden konstanten Schichtdicke und – eine zweite Schicht (6) mit einer die Senken (4) der Trägerschicht (2) zumindest teilweise ausfüllenden Schichtdicke umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche für bedruckstoffführende Teile einer Druckmaschine, insbesondere bedruckstoffführende Rotationskörper, die durch Kontakt mit Druckmedien verschmutzen können, wobei – auf eine profilierte Trägerschicht (2), deren Oberfläche bedruckstofftragende Erhebungen (3) und diese trennende Senken (4) aufweist, eine Funktionsbeschichtung aus mehreren Schichten mit Antihafteigenschaften gegenüber den Druckmedien aufgebracht wird, – die Trägerschicht (2) zunächst entweder vollflächig oder nur auf den Erhebungen (3) der Trägerschicht (2) mit einer verschleißfesten ersten Schicht (5) mit einer das Profil der Trägerschicht (2) nicht verändernden konstanten Schichtdicke überzogen wird, und danach – eine zweite Schicht (6) mit einer die Senken (4) der Trägerschicht (2) zumindest teilweise ausfüllenden Schichtdicke aufgebracht wird.
Oberfläche nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei – die erste Schicht (5) eine Hartstoffschicht ist und – die zweite Schicht (6) eine Siegelstoffschicht ist.
Oberfläche nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Trägerschicht (2) Chrom in wesentlichen Anteilen enthält.
Oberfläche nach Anspruch 1 oder 4 oder Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, wobei die Trägerschicht (2) Erhebungen (3) mit gerundetem Profil und keilförmigen Senken (4) aufweist.
Oberfläche oder Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Abstand der Mittelpunkte der Erhebungen (3) kleiner als der doppelte Durchmesser der Erhebungen (3) ist.
Oberfläche oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (5) 100 nm bis 2 μm Schichtdicke aufweist.
Oberfläche oder Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Schicht (5) vorzugsweise 1 μm bis 2 μm Schichtdicke aufweist.
Oberfläche oder Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Hartstoffschicht Metallnitride oder Metallkarbide in wesentlichen Anteilen enthält.
Oberfläche nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Schicht (5) Silizium- oder Fluorverbindungen zur Herstellung der Antihafteigenschaften enthält.
Oberfläche nach Anspruch 1 oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht (6) vorzugsweise 2 μm bis 10 μm Schichtdicke aufweist.
Oberfläche nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Schicht (6) Silikon- oder Fluorverbindungen zur Herstellung der Antihafteigenschaften enthält.
Druckzylinder in Bogenoffsetdruckmaschinen, insbesondere nach einer Wendeeinrichtung, mit einer Oberfläche nach Anspruch 3.