DE102005062204A1 - Wear protection coating (5) for printing press elements subject to surface corrosion and/or adhesive and/or abrasive loads useful in the printing industry applied by chemical or physical deposiion ferom the gas phase - Google Patents

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Abstract

Wear protection coating (5) for printing press elements subject to surface corrosion and/or adhesive and/or abrasive loads due to prnting media, additives, cleaning media, or printing compositions containing tetragonally bonded amorphous carbon. An independent claim is included for deposition of the coating, i.e by chemical or physical deposition from the gas phase, e.g thermal spraying on a ceramic, metal or hard metal layer substrate layer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschleißschutzbeschichtung für Druckmaschinenelemente, deren Oberflächen durch Druckmedien, Hilfsstoffe, Reinigungsmedien oder Bedruckstoffe korrosiver und/oder adhäsiver und/oder abrasiver Beanspruchung ausgesetzt sind.The The invention relates to a wear protection coating for printing press elements, their surfaces through printing media, auxiliaries, cleaning media or printing materials corrosive and / or adhesive and / or exposed to abrasive stress.

Unter Druckmedien werden Lacke oder Farben zusammengefasst. Zu den Hilfsstoffen gehört insbesondere das Puder, mit dem frisch bedruckte Oberflächen vor Anhaftungen geschützt werden.Under Print media are summarized paints or colors. To the excipients belongs in particular The powder that protects freshly printed surfaces against buildup.

Abrasion beschreibt den abtragenden Verschleiß an einer Oberfläche, der bei Berührung zumindest zweier Reibungspartner entsteht. Abrasion kann sowohl in trockener, geschmierter, feuchter als auch nasser Umgebung stattfinden. Der Verschleißmechanismus ist ein Mikrozerspanungsprozess infolge einer ritzenden Beanspruchung der Oberfläche. Besonders abrasiv beanspruchte Oberflächen in Druckmaschinen sind Rasterwalzenoberflächen und Bedruckstoffführungsflächen.abrasion describes the abrasive wear on a surface that On contact at least two friction partners arise. Abrasion can be both take place in a dry, lubricated, damp or wet environment. The wear mechanism is a micromachining process due to a scratching stress the surface. Especially abrasive surfaces in printing presses are anilox roll surfaces and printing material guide surfaces.

Rasterwalzen sind typischer Bestandteil von Flexo- oder Kurzfarbwerken für wasserlosen Druck. Ein einfaches Flexodruckwerk umfasst vier Hauptbestandteile: Eine in einer Farbwanne rotierende Tauchwalze, eine Dosierwalze mit gerasteter Oberfläche (Rasterwalze), einen Druckformzylinder und einen Gegendruckzylinder.anilox rolls are typical components of flexo or short inking units for waterless Print. A simple flexographic printing press has four main components: A rotating in a paint tray dipping roller, a metering roller with rastered surface (Anilox roller), a printing form cylinder and a counter-pressure cylinder.

Die Rasterwalze besteht i.a. aus einem Stahlgrundkörper, der üblicherweise kupferbeschichtet und nach der mechanischen Rasterung hart verchromt wird. Eine zweite bekannte, kostenintensive Beschichtungsvariante für Rasterwalzen besteht in der Aufbringung einer Keramikschicht und anschließender Lasergravur. Trotz ihrer Härte sind auch keramikbeschichtete Rasterwalzen abrasivem Verschleiß unterworfen.The Anilox roller consists i.a. from a steel body, usually copper-plated and after the mechanical screening is hard chromed. A second known, cost-intensive coating variant for anilox rollers consists in the application of a ceramic layer and subsequent laser engraving. Despite her hardness Ceramic-coated anilox rollers are also subject to abrasive wear.

Die Oberfläche der Rasterwalze ist strukturiert, um in den definierten Vertiefungsvolumina Farbe in genauer Dosierung mitzuführen und auf eine Druckform zu übertragen. Die Vertiefungen sind in Form von Näpfchen, Nuten (Haschuren) oder unregelmäßige Raustrukturen in die glatte Walzenoberfläche eingebracht. Zwischen den Vertiefungen verbleiben stegartige Restflächen der ursprünglichen Walzenoberfläche.The surface the anilox roller is patterned to be in the defined well volumes Color to carry in exact dosage and on a printing plate transferred to. The wells are in the form of wells, grooves (Haschuren) or irregular outlines in the smooth roll surface brought in. Between the wells remain web-like residual surfaces of original Roll surface.

Mit einer Pumpe oder einer Tauchwalze wird Farbe aus einem Farbbehälter im Überschuss auf die Rasterwalze aufgetragen. Die Menge der auf die Druckform zu übertragenden Farbe oder des Lackes wird mit einer oder mehreren an die Rasterwalzenoberfläche achsparallel angestellten Rakeln über die Regelung der Farb- oder Lackfilmdicke zwischen Rasterwalze und Rakeln beeinflusst, wobei die Rakeln den nicht zum Einfärben der Druckform benötigten Farbüberschuss von der Rasterwalzenoberfläche ableiten und in den Farbbehälter zurückführen. Rakeln bestehen aus Kunststoff oder Stahl geringer Wandstärke (0,1–0,4 mm).With a pump or a dipping roller becomes paint from a paint container in excess applied to the anilox roller. The amount of on the printing form to be transferred Paint or varnish is paraxial with one or more of the anilox roll surface hired doctor over the regulation of the color or paint film thickness between anilox roller and Squeegees influenced, the squeegees not for coloring the Needed printing form Color excess derive from the anilox roll surface and in the paint container traced. squeegees consist of plastic or steel of low wall thickness (0.1-0.4 mm).

Mit dem auf der Rasterwalze verbliebenen Farb- oder Lackfilm wird die Druckform auf dem Druckformzylinder eingefärbt und das Druckbild durch Abrollen auf den vom Gegendruckzylinder geführten Bedruckstoff übertragen.With the remaining on the anilox roller paint or paint film is the Colored printing form on the printing form cylinder and the printed image through Unrolling transferred to the guided by the impression cylinder substrate.

Die Näpfchenvolumina und die Spalthöhe zwischen Rakeln und Rasterwalzenoberfläche bestimmen die Farbdosierung für das Einfärben der Druckform. Die Spalthöhe wird durch den Liniendruck der schräg an die Walzenoberfläche angestellten Rakeln reguliert. Funktionsbedingt haben die Rakeln ständigen Oberflächenkontakt mit den stegartigen Oberflächenanteilen der Rasterwalzen oder es wird zwischen Rasterwalzenoberfläche und Rakeln ein schmaler Spalt gebildet, durch den die abrasiv wirkenden Pigmente der zu übertragenden Druckfarbe oder Fremdpartikel gepresst werden. In beiden Fällen ist die Rasterwalzenoberfläche extremem Verschleiß ausgesetzt, weil die im tribologischen Kontakt mit den Rakeln stehenden Stege aufgrund ihres geringen Oberflächenanteiles einem dementsprechend hohen Anpressdruck und Querkräften ausgesetzt sind. Darüber hinaus verschleißen die Rakelmesser eher als die harte Walzenoberfläche.The Näpfchenvolumina and the gap height between Doctoring and anilox roll surface determine the color dosage for the coloring the printing form. The gap height is employed by the line pressure of obliquely to the roller surface Regulated squeegees. Due to the function of the blades have constant surface contact with the web-like surface portions the anilox rolls or it is between anilox roll surface and Squeegee formed a narrow gap through which the abrasive Pigments to be transferred Printing ink or foreign particles are pressed. In both cases the anilox roll surface exposed to extreme wear, because the webs in tribological contact with the squeegees due to their small surface area a correspondingly high contact pressure and shear forces are exposed. About that wear out the doctor blades rather than the hard roller surface.

Da die Oberflächen der Rasterwalzen vor Korrosion geschützt und bestimmte haftende oder antihaftende Eigenschaften gegenüber der verwendeten Druckfarbe oder dem Lack aufweisen müssen, um einen stabilen Farbfluss oder gute Reinigungsmöglichkeiten zu gewährleisten, sind Rasterwalzen mit bestimmten Beschichtungen ausgestattet. Typisch sind Chrombeschichtungen wegen ihrer farbabweisenden Eigenschaften oder Kupferbeschichtungen für hydrophobe Oberflächen. Keramikwalzen werden wegen ihrer Oberflächenhärte eingesetzt. Die häufig eingesetzten Chrombeschichtungen besitzen jedoch keine ausreichende Verschleißbeständigkeit und Keramikwalzen sind kostenintensiv in der Herstellung.There the surfaces the anilox rollers protected against corrosion and certain adhesive or non-stick properties to the printing ink used or the paint must have to to ensure a stable flow of color or good cleaning possibilities Anilox rollers are equipped with certain coatings. Typical are chromium coatings because of their color-repellent properties or copper coatings for hydrophobic surfaces. Ceramic rollers are used because of their surface hardness. The commonly used However, chromium coatings do not have sufficient wear resistance and ceramic rollers are expensive to manufacture.

Der Beschichtung von Rasterwalzen mit verschleißmindernden Hartstoffen, wie Titankarbid oder Titannitrid, sind aufgrund der zu erhaltenden Rasterstruktur der Trägerschicht bzw. durch die Walzengröße und die dadurch aufwendige Aufbringung mittels PVD (Physical Vapour Deposition) in Vakuumkammern Grenzen gesetzt. Gleichzeitig wird durch bekannte Hartstoff- oder Keramikoberflächen das Verschleißproblem lediglich auf die Rakelmesser verlagert.The coating of anilox rollers with wear-reducing hard materials, such as titanium carbide or titanium nitride, are limited due to the raster structure of the carrier layer or by the roller size and thereby consuming application by PVD (Physical Vapor Deposition) in vacuum chambers limits. At the same time the wear problem is only verla on the doctor blade by known hard material or ceramic surfaces siege.

Abrasion liegt aber auch an Bedruckstoffleitelementen vor, die den bahn- oder bogenförmigen Bedruckstoff mechanisch auf ihrer Oberfläche führen, wie beispielsweise Bogenleitbleche, Bogenleitstäbe oder Wendestangen. Durch verschleißhemmende Schutzschichten kann die Nutzungsdauer der Leitelemente erhöht bzw. Verschmutzung oder Beschädigung des Bedruckstoffes durch Abrieb der Leitelemente verhindert werden. Insbesondere im Auslagebereich tritt durch das Pudern der Bedruckstoffe extremer Verschleiß an bedruckstoffführenden Maschinenelementen auf.abrasion but also exists on printing substrate guide elements, which or sheet-shaped substrate mechanically on its surface to lead, such as sheet baffles, Bogenleitstäbe or turning bars. By anti-wear Protective layers can increase the useful life of the guide elements or Contamination or damage of the printing material can be prevented by abrasion of the guide elements. In particular, in the display area occurs by the powdering of the substrates more extreme Wear on bedruckstoffführenden Machine elements on.

Aus der DE 37 44 131 A1 ist eine Rasterwalze mit hydrophober Kupferbeschichtung und Keramikverschleißschutzschicht bekannt, bei der die in die Kupferschicht hineinreichende Näpfchenstruktur durch eine die Keramikschicht durchdringende Lasergravur geschaffen wird.From the DE 37 44 131 A1 An anilox roller with a hydrophobic copper coating and a ceramic wear protection layer is known in which the cell structure extending into the copper layer is created by a laser engraving penetrating the ceramic layer.

In der DE-G 88 09 259 U1 ist eine Rasterwalze mit einer Keramikbeschichtung und mit Kupfer beschichteten Näpfchen in der Keramikschicht beschrieben.In DE-G 88 09 259 U1 is an anilox roller with a ceramic coating and copper-coated wells described in the ceramic layer.

Die DE 40 36 661 C1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Rasterwalze, bei dem in eine farbannehmende Schicht Nuten eingebracht werden, die mit einem verschleißfesten Werkstoff ausgefüllt werden. Abschließend werden Näpfchen zwischen den Nuten in die farbannehmende Schicht eingebracht.The DE 40 36 661 C1 shows a method for producing an anilox roller, in which grooves are introduced into an ink-receiving layer, which are filled with a wear-resistant material. Finally, wells are introduced between the grooves in the ink-receiving layer.

Nachteilig an diesen Lösungen ist, dass die Aufbringung der bekannten Hartstoff- oder Keramik-Verschleißschutzschichten auf die Rasterwalzen aufwendig ist und aufgrund ihrer eigenen abrasiven Wirkung den Verschleiß der Rakeln nicht vermindern.adversely at these solutions is that the application of the known hard material or ceramic wear protection layers consuming on the anilox rollers and due to their own abrasive effect the wear of the Do not diminish doctoring.

Es ist bekannt, zur Verhinderung von Farbablagerungen auch Druckzylinder insbesondere nach Wendeeinrichtungen in Bogendruckmaschinen mit rauen oder glatten Chrombeschichtungen auszurüsten, deren Lebensdauer durch unvermeidbare Relativbewegungen zwischen Bogen und Druckzylinderoberfläche und den damit verbundenen abrasiven Verschleiß begrenzt ist. Auch hier kann durch eine farbabweisende, verschleißbeständige Beschichtung ein vorzeitiger Zylinderwechsel vermieden werden.It is known to prevent ink deposits and pressure cylinder especially after turning devices in sheetfed presses with rough or smooth chromium coatings to equip their life by unavoidable relative movements between sheet and printing cylinder surface and the associated abrasive wear is limited. Again, you can by a color-repellent, wear-resistant coating a premature Cylinder changes are avoided.

Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften von Bogenführungselementen sind weiterhin Teflonbeschichtungen bekannt, die jedoch gegenüber abrasiver Beanspruchung durch die Bedruckstoffoberfläche keine ausreichende Beständigkeit haben.to Improvement of the sliding properties of sheet guide elements are still Teflon coatings known, however, the opposite to abrasive stress through the substrate surface no sufficient resistance to have.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten Nachteilen für Rasterwalzen und Rakeln einen Verschleißschutz zu schaffen, der mit geringerem Aufwand aufzubringen ist und auch für weitere Druckmaschinenelemente mit abrasiver Beanspruchung geeignet ist.Of the Invention is therefore based on the object, starting from the known prior art disadvantages for anilox rollers and doctor blades wear protection to create, which is to be applied with less effort and also for further Printing machine elements with abrasive stress is suitable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Verschleißschutzbeschichtung mit Anteilen von amorphem, insbesondere tetragonal gebundenem Kohlenstoff, gelöst.According to the invention Task by a wear protection coating with proportions of amorphous, in particular tetragonal bonded carbon, solved.

Die erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung von Druckmaschinenteilen hat den Vorteil, dass sie universell einsetzbar ist und durch ein wirtschaftliches und gut steuerbares Beschichtungsverfahren (chemische Gasphasenabscheidung CVD) aufbringbar ist, eine hohe Härte und einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten besitzt. Durch die Möglichkeit der Einlagerung von weiteren Stoffen kann die Kohlenstoffbeschichtung in einem breiten Spektrum in ihren Oberflächeneigenschaften an die gewünschten Farbübertragungs- und Gleiteigenschaften angepasst werden.The Wear protection coating according to the invention of printing machine parts has the advantage that they can be used universally is and by an economical and well controllable coating process (chemical vapor deposition CVD) can be applied, a high Hardness and has a very low coefficient of friction. By the possibility the incorporation of other substances can be the carbon coating in a broad spectrum in their surface properties to the desired ink transfer and sliding properties are adjusted.

Der amorphe Kohlenstoff überträgt den Verschleißschutz vorteilhafterweise auch auf den unbeschichteten Reibpartner, so dass neben dem Verschleißschutz von Rasterwalzen gleichzeitig auch ein Verschleißschutz für die daran angestellten Rakeln geschaffen wird. Weitere Vorteile von Verschleißschutzbeschichtungen mit amorphem Kohlenstoff sind die hohe Temperaturbeständigkeit bis 600°C und die völlige chemische Inertheit gegenüber Reinigungschemikalien.Of the amorphous carbon transfers the wear protection advantageously also on the uncoated friction partner, so that in addition to the wear protection of anilox rolls at the same time also created a wear protection for the employed squeegees becomes. Further advantages of wear protection coatings with amorphous Carbon are the high temperature resistance up to 600 ° C and the complete chemical inertness Cleaning chemicals.

Die Erfindung soll am Beispiel einer Verschleißschutzbeschichtung für Rasterwalzen erläutert werden. Die dazugehörige einzige Zeichnung zeigt inThe Invention is based on the example of a wear protection coating for anilox rollers explained become. The Associated only drawing shows in

1 den schematischen Aufbau einer Rasterwalze mit amorpher Kohlenstoffbeschichtung 1 the schematic structure of an anilox roller with amorphous carbon coating

Wie aus der 1 ersichtlich, ist der Grundkörper 1 der Rasterwalze als ein massiver Zylinder oder ein Hohlzylinder ausgebildet, der aus Gusseisen, Stahl, Leichtmetall GFK oder CFK gefertigt ist. Auf den Grundkörper 1 kann eine Substratschicht 2 aus keramischen, metallischen oder hartmetallischen Werkstoffen, die mit Karbiden (beispielsweise WC) oder Oxiden verstärkte Dispersionsverbundwerkstoffsysteme bilden, mittels thermischen Spritzens aufgebracht sein. Der Grundkörper 1 kann beispielsweise mit Kupfer beschichtet sein. Die Substratschicht 2 wird mit bekannten Auftragsverfahren, insbesondere galvanisch oder durch thermisches Spritzen, und anschließendes Überschleifen der Oberfläche aufgebracht. Mit thermischem Spritzen können auch schadhafte Beschichtungen repariert werden. Die Substratschicht 2 kann eine Oberflächenstruktur 3, i.a. in Form von Näpfchen oder Haschuren (Nuten), erhalten, die mechanisch durch Gravieren oder Walzen erzeugt oder thermisch mittels Laser eingeschmolzen werden. Es ist auch eine stochastische Raustruktur durch Ätzen möglich. Die Art der Oberflächenstruktur 3 hängt vom zu schöpfenden Medium ab. Vorzugsweise werden auf Rasterwalzenoberflächen Näpfchen oder Haschuren mit konstanter Tiefe ausgebildet.Like from the 1 can be seen, is the main body 1 the anilox roller formed as a solid cylinder or a hollow cylinder, which is made of cast iron, steel, light metal fiberglass or CFK. On the main body 1 may be a substrate layer 2 of ceramic, metallic or hard metallic materials which form dispersion composite systems reinforced with carbides (for example WC) or oxides, by means of thermal spraying. The main body 1 may be coated with copper, for example. The substrate layer 2 is applied by known application methods, in particular galvanic or by thermal spraying, and then grinding the surface. With thermal spraying even damaged coatings can be repaired. The substrate layer 2 can be a surface texture 3 , ia in the form of wells or Haschuren (grooves) obtained, which are produced mechanically by engraving or rolling or thermally melted by means of laser. It is also a stochastic structure by etching possible. The type of surface texture 3 depends on the medium to be used. Preferably, wells or hashes of constant depth are formed on anilox roll surfaces.

Auf die so strukturierte Substratschicht 2 kann eine Chrom in wesentlichen Anteilen enthaltende Zwischenschicht 4 beispielsweise durch galvanische Hartverchromung oder als Hartlegierung mittels thermischen Spritzens aufgetragen werden. Die Chromschicht wird im Falle einer strukturierten Substratschicht 2 mit konstanter und an die Oberflächenstruktur 3 angepasster Schichtdicke aufgebracht, so dass eine in die Substratschicht 2 eingebrachte Oberflächenstruktur 3 (beispielsweise die Steg-Näpfchen-Struktur einer Rasterwalze) erhalten bleibt.On the thus structured substrate layer 2 may contain an intermediate layer containing chromium in substantial proportions 4 be applied for example by galvanic hard chrome plating or as hard alloy by means of thermal spraying. The chromium layer is used in the case of a structured substrate layer 2 with constant and to the surface structure 3 adapted layer thickness applied, so that one in the substrate layer 2 introduced surface structure 3 (For example, the web-cell structure of an anilox roller) is maintained.

Auf die Zwischenschicht 4 wird nun vorzugsweise über eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) eine superharte, amorphe Kohlenstoffschicht (a-C bzw. DLC) als Verschleißschutzbeschichtung 5 aufgebracht. Derartige Kohlenstoffschichten sind beispielsweise unter der Bezeichnung "diamor"® der Fraunhofer-Gesellschaft bekannt.On the interlayer 4 Now, preferably via a chemical vapor deposition (CVD), a super hard, amorphous carbon layer (aC or DLC) as a wear protection coating 5 applied. Such carbon layers are known, for example, under the name "diamor" ® the Fraunhofer Society.

Die Abscheidung von amorphem Kohlenstoff erfolgt mit CVD aus Kohlenwasserstoffgasen wie Methan, Propan oder Acetylen bei relativ geringen Substrattemperaturen (<200°C), so dass ein thermischer Verzug des Walzen- oder Zylindergrundkörpers ausgeschlossen ist.The Deposition of amorphous carbon occurs with CVD from hydrocarbon gases such as methane, propane or acetylene at relatively low substrate temperatures (<200 ° C), so that excluded thermal distortion of the roll or cylinder body is.

Die Verschleißschutzbeschichtung 5 der Rasterwalze führt zu einem vollflächigen Auftrag des amorphen Kohlenstoffes mit einer Schichtdicke bis zu 20 μm. Die Kohlenstoffschicht weist analog zu einer Chrombeschichtung farbabweisende Eigenschaften auf, so dass eine gute Farbübertragung auf die Druckform und eine rückstandsfreie Reinigung gewährleistet sind.The wear protection coating 5 The anilox roller leads to a full-surface application of the amorphous carbon with a layer thickness of up to 20 microns. The carbon layer has, analogously to a chromium coating, ink-repellent properties, so that good ink transfer to the printing plate and residue-free cleaning are ensured.

Die amorphe Kohlenstoffschicht besitzt eine glatte, gleichmäßige Oberflächenmorphologie mit einem sehr niedrigen Reibungskoeffizienten von 0,05 bis 0,1 und schützt durch ihr sehr gutes Gleitverhalten auch den Reibungspartner vor abrasivem Verschleiß. Die extrem geringe Reibung hat geringe Oberflächentemperaturen der Reibungspartner zur Folge (unter 50°C). Dies führt dazu, dass der Verschleiß an den in ständigem tribologischen Kontakt mit der Rasterwalze stehenden Rakelmessern erheblich vermindert wird.The Amorphous carbon film has a smooth, uniform surface morphology with a very low coefficient of friction of 0.05 to 0.1 and protects by their very good sliding behavior and the friction partner abrasive wear. The extremely low friction has low surface temperatures of the friction partners result (below 50 ° C). this leads to to that the wear on the in constant tribological contact with the anilox roller standing doctor blades is significantly reduced.

Infolge der sehr hohen chemischen Beständigkeit des amorphen Kohlenstoffs ist die damit beschichtete Oberfläche auch vor Korrosion geschützt. Die chemische Inertheit des amorphen Kohlenstoffes ist für die Anwendung in Druckmaschinen von großem Vorteil, da häufig auch aggressive Reinigungsmittel zur Beseitigung von Farbablagerungen eingesetzt werden müssen.As a result the very high chemical resistance of the amorphous carbon is also the surface coated with it protected against corrosion. The Chemical inertness of amorphous carbon is for the application in printing presses of large Advantage, as often also aggressive cleaning agents for the removal of color deposits must be used.

Die amorphe Kohlenstoffschicht kann weiterhin zwecks Anpassung ihrer Oberflächeneigenschaften an das zu schöpfende Medium (Druckfarbe, Lack) oder den zu führenden Bedruckstoff durch Einlagerungen von Wasserstoff und/oder Metallen, wie z.B. Silizium oder Wolfram, vorzugsweise in Form von Nanopartikeln, leicht modifiziert werden (a-C:H, a-C:Me). Die Verschleißschutzbeschichtung 5 enthält dabei 50 bis 90 % amorphen Kohlenstoff und jeweils bis zu 25 % Wasserstoff oder die genannten Metalle in homogener Verteilung.The amorphous carbon layer can furthermore be slightly modified for the purpose of adapting its surface properties to the medium to be exhausted (printing ink, lacquer) or to the printing substrate by incorporation of hydrogen and / or metals, such as silicon or tungsten, preferably in the form of nanoparticles (aC : H, aC: Me). The wear protection coating 5 contains 50 to 90% amorphous carbon and each up to 25% hydrogen or the metals mentioned in homogeneous distribution.

Extrem reibungsmindernde Verschleißschutzbeschichtungen 5 werden durch die Abscheidung von tetragonal gebundenem amorphen Kohlenstoff (ta-C) beispielsweise mittels MSIB (Mass Selected Ion Beam) – PECVD (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) ermöglicht.Extremely friction-reducing wear protection coatings 5 are made possible by the deposition of tetragonal bound amorphous carbon (ta-C), for example by means of MSIB (Mass Selected Ion Beam) - PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition).

Amorphe Kohlenstoffschichten sind bis etwa 600°C temperaturbeständig und weisen eine Härte von über 1800 HV auf. Durch den Schichtaufbau 1, 2, 4, 5 ist ein vorteilhafter radialer Härtegradient bis an die Oberfläche der Rasterwalze gewährleistet, vom "weichen" Grundkörper 1 über die harte Chrom-Zwischenschicht 4 (ca. 700 HV) bis zur Verschleißschutzschicht 5 mit bis zu 3000 HV. Dadurch werden Oberflächendefekte durch Spannungsrisse sicher vermieden.Amorphous carbon films are temperature resistant up to about 600 ° C and have a hardness of over 1800 HV. Through the layer structure 1 . 2 . 4 . 5 an advantageous radial hardness gradient is guaranteed up to the surface of the anilox roller, from the "soft" body 1 over the hard chromium interlayer 4 (about 700 HV) to the wear protection layer 5 with up to 3000 HV. This reliably avoids surface defects due to stress cracks.

Amorphe Kohlenstoffschichten haften ausgezeichnet auf Chromschichten, so dass eine Chromschicht als Substratschicht 2 oder Zwischenschicht 4 optimal geeignet ist. Die Kohlenstoffbeschichtung besitzt aber in vorteilhafter Weise auch eine gute Haftfestigkeit auf anderen metallischen Oberflächen, so dass ein metallischer Grundkörper 1 auch direkt, d.h. ohne Aufbringung einer Substrat- oder Zwischenschicht 2, 4, mit der Verschleißschutzbeschichtung 5 beschichtet werden kann.Amorphous carbon films adhere well to chrome layers, leaving a chromium layer as the substrate layer 2 or intermediate layer 4 is optimally suitable. However, the carbon coating advantageously also has a good adhesive strength on other metallic surfaces, so that a metallic base body 1 also directly, ie without application of a substrate or intermediate layer 2 . 4 , with wear protection coating 5 can be coated.

Bei der unmittelbaren Verschleißschutzbeschichtung 5 von Rasterwalzen oder Lackschöpfwalzen wird die gewünschte Oberflächenstruktur 3 zweckmäßig durch mechanische Gravur erzeugt.For immediate wear protection coating 5 of anilox rolls or paint scoop rolls becomes the desired surface texture 3 expediently generated by mechanical engraving.

Die Verschleißschutzbeschichtung 5 ist ebenso für Lackschöpfwalzen oder Gegendruckzylinder vorteilhaft einsetzbar.The wear protection coating 5 is can also be used advantageously for paint scoop rollers or impression cylinders.

Gegendruckzylinder mit glatter Oberfläche werden ohne Oberflächenstrukturierung der Substratschicht 2 (Kupfer) oder der Chrom-Zwischenschicht 4 beschichtet. Gegendruckzylinder werden beispielsweise galvanisch verchromt und erhalten danach die Verschleißschutzbeschichtung 5 mit amorphem Kohlenstoff.Impression cylinders with a smooth surface are without surface structuring of the substrate layer 2 (Copper) or the chrome intermediate layer 4 coated. Counter-pressure cylinders are, for example, electroplated and then receive the wear-resistant coating 5 with amorphous carbon.

Nach Wendeeinrichtungen von Bogendruckmaschinen werden vorzugsweise rau verchromte Gegendruckzylinder eingesetzt, die gegenüber glatten Chromoberflächen eine geringere Farbablagerungsneigung aufweisen. Die Raustruktur der Chrom-Zwischenschicht 4 wird durch ein geeignetes Auftragsverfahren (z.B. galvanische Rauverchromung oder Ätzung) erzeugt, wobei diese aufgrund der geringen Schichtstärke der amorphen Kohlenstoffschicht von vorzugsweise 3–5 μm auch nach dem Auftragen der Verschleißschutzbeschichtung 5 erhalten bleibt.After turning devices of sheet-fed presses rough chromium-plated impression cylinders are preferably used, which have a lower ink depositability compared to smooth chrome surfaces. The structure of the chrome intermediate layer 4 is produced by a suitable application method (eg galvanic rough chrome plating or etching), which, due to the low layer thickness of the amorphous carbon layer of preferably 3-5 μm, also after application of the wear protection coating 5 preserved.

Aufgrund der gut steuerbaren Hafteigenschaften von amorphem Kohlenstoff und der Vorzüge des CVD-Abscheideverfahrens ist die Beschichtung einer Vielzahl von Druckmaschinenoberflächen möglich, die mit bekannten Hartstoff- Beschichtungen wegen thermischen Verzuges oder aufgrund ihrer Größe bisher nicht beschichtet werden konnten, zum Beispiel die Verschleißschutzbeschichtung von Leitflächen für Bedruckstoffe, die Papierbogen oder Papierbahnen im Oberflächenkontakt führen und dabei durch Gleitreibung beansprucht werden.by virtue of the well controllable adhesive properties of amorphous carbon and the benefits of CVD deposition process is the coating of a variety of Druckmaschinen surfaces possible, with known hard coatings because of thermal distortion or because of their size so far could not be coated, for example the wear protection coating of fins for substrates, lead the paper sheets or paper webs in surface contact and be claimed by sliding friction.

11
Grundkörperbody
22
Substratschichtsubstrate layer
33
Oberflächenstruktursurface structure
44
Zwischenschichtinterlayer
55
VerschleißschutzbeschichtungWear-resistant coating

Claims (13)

Verschleißschutzbeschichtung (5) für Druckmaschinenelemente, deren Oberflächen durch Druckmedien, Hilfsstoffe, Reinigungsmedien oder Bedruckstoffe korrosiver und/oder adhäsiver und/oder abrasiver Beanspruchung ausgesetzt sind, gekennzeichnet durch Anteile amorphen Kohlenstoffes.Wear protection coating ( 5 ) For printing machine elements whose surfaces are exposed by printing media, auxiliaries, cleaning media or substrates corrosive and / or adhesive and / or abrasive stress, characterized by proportions of amorphous carbon. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anteile von tetragonal gebundenem amorphen Kohlenstoff.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 1, characterized by proportions of tetragonal bonded amorphous carbon. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einlagerungen von Wasserstoff und/oder Metallen.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 1, characterized by inclusions of hydrogen and / or metals. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese durch ein Verfahren der chemischen oder physikalischen Abscheidung aus der Gasphase auf das Druckmaschinenelement aufgebracht ist.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 1, characterized in that this is applied by a method of chemical or physical deposition from the gas phase to the printing machine element. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese unmittelbar auf einen Grundkörper (1) des Druckmaschinenelementes aufgebracht ist.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 1, characterized in that this directly on a base body ( 1 ) of the printing machine element is applied. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese auf eine Substratschicht (2) aus keramischen, metallischen oder hartmetallischen Werkstoffsystemen auf dem Grundkörper (1) des Druckmaschinenelementes aufgebracht ist.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 1, characterized in that this on a substrate layer ( 2 ) made of ceramic, metallic or hard metallic material systems on the base body ( 1 ) of the printing machine element is applied. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschicht (2) durch thermisches Spritzen aufgebracht ist.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 6, characterized in that the substrate layer ( 2 ) is applied by thermal spraying. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Druckmaschinenelements oder der Substratschicht (2) eine Oberflächenstruktur (3) aufweist.Wear protection coating ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the printing machine element or the substrate layer ( 2 ) a surface structure ( 3 ) having. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Substratschicht (2) zusätzlich eine Chrom enthaltende Zwischenschicht (4) aufgebracht ist.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 6, characterized in that on the substrate layer ( 2 ) additionally a chromium-containing intermediate layer ( 4 ) is applied. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (4) eine Oberflächenstruktur (3) aufweist.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 9, characterized in that the intermediate layer ( 4 ) a surface structure ( 3 ) having. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmaschinenelement eine Rasterwalze oder eine Lackschöpfwalze ist.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 1, characterized in that the printing machine element is an anilox roller or a paint scoop roller. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmaschinenelement ein Gegendruckzylinder ist.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 1, characterized in that the printing machine element is an impression cylinder. Verschleißschutzbeschichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmaschinenelement eine bedruckstoffführende Fläche einer Bogenleiteinrichtung ist.Wear protection coating ( 5 ) according to claim 1, characterized in that the printing machine element is a printing material-carrying surface of a sheet guiding device.
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