DE10209297A1

DE10209297A1 - Oberfläche für Maschinenteile einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE10209297A1
Application number: DE2002109297
Authority: DE
Inventors: Arndt Jentzsch; Horst Boettcher; Helfried Haufe; Boris Mahltig; Holger Richter
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-18
Also published as: EP1340616B1; DE50313196D1; EP1340616A2; EP1340616A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Oberfläche für Maschinenteile einer Druckmaschine, insbesondere Bogenleitelemente oder bogenführende Zylinder, die mit Druckfarbe in Berührung kommen und dabei verschmutzen können. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine Oberfläche der eingangs genannten Art zu schaffen, die keine oder nur wenig Druckfarbe annimmt, verschleißbeständig ist und die regeneriert werden kann. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Trägerschicht (1) Poren (2) aufweist, in deren Innenraum die ein- oder mehrschichtige Funktionsbeschichtung (5, 6) hineinreicht und deren Gesamtschichtdicke kleiner ist als der Durchmesser der Poren (2) der Trägerschicht (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Oberfläche für Maschinenteile einer Druckmaschine, insbesondere Bogenleitelemente oder bogenführende Zylinder, die mit Druckfarbe in Berührung kommen und dabei verschmutzen können. Die Oberfläche findet beispielsweise Anwendung an Bogenführungszylindern einschließlich Druckzylindern, Übergabezylindern, Wende- oder Speicherzylindern, sowie an allen Arten von Bogenleiteinrichtungen. Die Gefahr der Verschmutzung durch Druckfarbe besteht insbesondere bei der Herstellung von beidseitig bedruckten Druckbögen. Diese werden, nachdem der Druckprozess auf der Schöndruckseite abgeschlossen ist, gewendet und den nachfolgend angeordneten Druckwerken zugeführt, wobei die bereits bedruckte Seite der Druckbögen der Oberfläche der bogenführenden Zylinder zugewandt ist und mit dieser in Kontakt steht.
In der Kontaktzone kann sich dabei Druckfarbe auf den bogenführenden Zylindern aufbauen und auf den folgenden Druckbögen ablagern, was zu Qualitätseinbußen führt.
Es ist allgemein bekannt, die Oberflächen der bogenführenden Zylinder in Druckmaschinen oder die Oberfläche von auf den Zylindern befestigten Folien aufzurauen, wodurch deren Benetzbarkeit gegenüber Druckfarbe verändert wird.
Nach der DE 12 58 873 wird vorgeschlagen, einen Zylinder mit Aluminiumblech zu überziehen, das gekörnt, sandgeblasen oder in anderer Weise behandelt worden ist, um eine bestimmte Oberflächenrauigkeit und Struktur zu erzielen.

Bei der in der DE 101 15 876 A1 beschriebenen Lösung wird eine farbabweisende Beschichtung für ein einen Bedruckstoff kontaktierendes Element dargestellt. Die Beschichtung besteht aus Titanoxid oder Zinkoxid und ist photosensitiv. Die beschichteten Elemente werden einmalig oder wiederholt mit UV-Licht bestrahlt, um die farbabweisende Eigenschaft des Titanoxids oder Zinkoxids hervorzurufen und von Zeit zu Zeit wiederaufzufrischen.

Nachteilig ist an dieser Lösung, dass das Farbannahmeverhalten der beschichteten Elemente nicht zeitlich konstant ist und zur Reaktivierung der chemischen Eigenschaften weiterer zeitlicher und ggf. auch maschinenbaulicher Aufwand entsteht.

Gemäß der DE 199 14 136 A1 ist bekannt, Maschinenteile an Bogendruckmaschinen, die mit Farbe oder Schmutz in Berührung kommen können, mit einer eine mikrostrukturierten Oberfläche aufweisenden sich selbstreinigenden Beschichtung zu versehen.

In der DE 199 48 311 A1 wird die Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung mit niedriger Oberflächenenergie für Teile einer Druckmaschine dargestellt. Die Beschichtung ist für die mit der Farbe auf dem Weg vom Farbbehälter zum zu bedruckenden Material in Berührung kommenden Oberflächen von Rasterwalzen oder Farbschläuchen vorgesehen.

Aus der DE 198 50 968 A1 ist bekannt eine farbabweisende Beschichtung aus einer hartmetallischen oder metalloxidischen Schicht, die mit einem Polyorganosilan als Siegelstoff behandelt wurde.

Die derart beschichteten Oberflächen zeigen anfänglich gute farbabweisende Eigenschaften, nutzen sich jedoch schnell ab.

Aus den genannten Nachteilen resultiert die Aufgabe der Erfindung, eine Oberfläche der eingangs genannten Art zu schaffen, die keine oder nur wenig Druckfarbe annimmt, verschleißbeständig ist und die regeneriert werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Oberfläche eines bogenführenden Zylinders einer Druckmaschine vorgeschlagen, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, dass die Beständigkeit der auf den Bauteilen einer Druckmaschine aufgebrachten äußersten Beschichtung (Funktionsbeschichtung), die diese gegen Verschmutzen mit Druckfarbe schützt, entscheidend von der Verankerung der Beschichtung in der darunterliegenden Schicht abhängt.

Dazu sind bei der vorliegenden Erfindung als Verankerungspunkte geeignet geformte Poren vorgesehen, in die die Funktionsbeschichtung, die in flüssiger Form aufgetragen wird, eindringen kann, bevor sie durch Trocknen und anschließendes thermisches Nachbehandeln ausgehärtet wird. Wesentlich ist hierbei, dass die Größe der Poren so eingestellt ist, dass bei wiederholtem Auftrag der Funktionsbeschichtung nach ausreichend Porenvolumen zur Verfügung steht, um auch die nach der ersten aufgebrachten, weiteren Funktionsbeschichtungen zu verankern. Damit ist gewährleistet, dass die Oberfläche durch erneutes Beschichten regeneriert werden kann.

Als vorteilhaft hat sich dabei die Ausbildung von Poren mit unregelmäßigen Durchmessern erwiesen, d. h. dass sowohl die Durchmesser von Pore zu Pore, wie auch der Durchmesser der einzelnen Poren in einem bestimmten Bereich schwanken. Eine Oberfläche mit besonders beständigen Eigenschaften lässt sich erzeugen, wenn auch die Ausrichtung der Poren unregelmäßig ist und die Poren insbesondere nicht radial zur Zylinderachse verlaufen. Eine diesen Forderungen genügende Porenstruktur lässt sich in einfacher Weise durch thermisches Spritzen erzeugen.

Anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt
Fig. 1 die Oberfläche einer Trägerschicht mit Poren und
Fig. 2 die erfindungsgemäße Oberfläche, bestehend aus einer Trägerschicht mit aufgebrachter zweischichtiger Funktionsbeschichtung.
Die erfindungsgemäße Oberfläche ist am Umfang eines bogenführenden Zylinders wie des Druckzylinder, Übergabezylinder, Wende- oder Speicherzylinder ausgebildet, kann jedoch ebenso an jedem anderen Maschinenteil, das mit Farbe in Berührung kommt und dadurch verschmutzen kann, vorgesehen sein.
Auf dem gegossenen Grundkörper des Zylinders ist eine im Plasmabeschichtungsverfahren erzeugte Trägerschicht 1 appliziert. Diese wird unter Verwendung von metallischen oder metalloxidischen Pulvern, die vorzugsweise Korngrößen zwischen 5 und 50 µm aufweisen, hergestellt. Zwischen Trägerschicht 1 und Grundkörper kann eine in den Figuren nicht dargestellte Haftvermittlerschicht vorgesehen sein.
Durch die gezielte Einstellung der Parameter beim Plasmaspritzen entstehen dabei in zufälliger Verteilung unausgerichtete Poren 2 in der Trägerschicht 1, die in ihrer Größe variieren und Durchmesser von 5 bis 10 µm aufweisen. In Abhängigkeit von der Parametern bei der Beschichtung können auch Mikrorisse auftreten. Die Trägerschicht 1 kann raustrukturiert, oder durch mechanische Oberflächenbehandlung geglättet sein.
Auf der Trägerschicht 1 ist eine Funktionsbeschichtung 5, 6 vorgesehen.
Die Funktionsbeschichtung 5, 6 kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen. Sie ist so ausgeführt, dass zwischen Profilhöhe 3 und Profiltiefe 4 eine Höhendifferenz erhalten bleibt. Zudem ist die Gesamtschichtdicke der Funktionsbeschichtung 5, 6 kleiner als der Durchmesser der Poren 2 des Trägermaterials, d. h. das die aussummierte Dicke der sich im Inneren der Poren 2 gegenüberliegenden Bereiche der Funktionsbeschichtung 5, 6 stets kleiner als der Porendurchmesser ist.
Als Beschichtungsmaterial finden modifizierte anorganische Nanopartikel Verwendung, die in wässrigen, alkoholischen oder daraus gemischten Lösungsmitteln gelöst sind und durch Hydrolyseprodukte von langkettigen Trialkoxysilanen R-Si(OR)₃ und/oder Dialkoxysilanen R- Si(OR)₂ modifiziert sind, wobei R 4 bis 18 Kohlenstoffatome in Alkyl-, Aralkyl, oder Fluoralkylresten enthält. Ebenso kann für die Modifikation der anorganischen Nanosole die Verwendung von Polysiloxanen mit endständigen Alkyl-, Aryl-, Hydroxyalkyl, Epoxy- oder Polyether-Resten vorgesehen sein. Die Nanopartikel, deren Durchmesser kleiner 10 nm ist, sind Bestandteil einer flüssigen Dispersion.
Die Beschichtung ist in einfacher Weise unter Anwendung des Sol-Gel-Verfahrens zu erzeugen. Dazu wird das erzeugte Nanosol durch bekannte Beschichtungsverfahren, wie Sprüh-, Streich-, Tauch-, Schleuder- oder Tauchbegussbeschichtung mit definierter Beschichtungsdicke aufgebracht. Die Beschichtungslösung verteilt sich gleichmäßig auf der Oberfläche der Trägerschicht 1 und dringt auch in das Innere der Poren 2 in der Trägerschicht 1 ein, ohne jedoch die Poren 2 zuzusetzen.
In ihrem Bestreben, das extrem große Oberflächen/Volumenverhältnis zu reduzieren, orientieren sich die Nanopartikel und das Sol geliert. Der Schicht wird im weiteren Verlauf durch Trocknung das Lösungsmittel entzogen. Die angetrocknete Schicht kann anschließend durch Tempern bei Temperaturen zwischen 100 und 400°C fixiert werden.
Die in dieser Weise erzeugte Funktionsbeschichtung 5, 6 ist oleophob und wirkt einer Verschmutzung mit ölbasierter Druckfarbe entgegen. Die relative Beständigkeit der Funktionsbeschichtung 5, 6 ergibt sich aus der Tatsache, dass Teile der Beschichtung in den Poren 2 der Trägerschicht 1 verankert sind, Sollte sich die Funktionsbeschichtung 5, 6 durch mechanischen Verschleiß abnutzen, kann der Beschichtungsprozess wiederholt werden. Die Poren 2 bieten auch für weitere Beschichtungsprozess ausreichend Angriffspunkte für die Verankerung der Funktionsbeschichtung 5, 6. Das wird in Fig. 2 deutlich, in der einer ersten Schicht der Funktionsbeschichtung 5 eine zweite Schicht 6 überlagert ist. Damit ist es möglich, die Oberfläche und damit auch deren Eigenschaften zu regenerieren.
Bei einer anderen Ausführungsformen kann die Oberfläche des Maschinenteils raustrukturiert sein. Die Raustruktur wird so eingestellt, dass sie auch durch das Aufbringen des Trägermaterials nicht eingeebnet wird. Durch die Ausbildung der Raustruktur der Oberfläche des Maschinenteils wird erreicht, dass der zu transportierende Druckbogen nur mit einem Teil der Oberfläche des bogenführenden Elements, nämlich den erhabenen Stellen der Topographie der beschichteten Oberfläche in Kontakt kommt. Das Abziehen der Druckfarbe wird bedingt durch die geometrische Struktur der Bereiche zusätzlich begünstigt.
Durch das Zusammenwirken der sich aus der Oberflächenstruktur ergebenden physikalischen Effekte zusammen mit den sich aus der Beschaffenheit der Funktionsbeschichtung 5, 6 ergebenden chemischen Effekten wird die Benetzbarkeit der Oberfläche gegenüber Druckfarbe auf ein Minimum reduziert.
Bei einer Ausführung der Funktionsbeschichtung 5, 6 mit modifizierten Verbindungen von Siliziumoxid mit Aluminiumoxid als Nanosol, das unter Verwendung einer 10%igen Lösung von fluoralkylfunktionalisierten Polysiloxanen modifiziert ist, weist die Oberfläche auch verstärkt gegenüber Wasser schlechte Benetzbarkeit auf.
Mit der vorgenannten Ausführung kann damit auch der Verschmutzung der Oberflächen durch Anlagerung von in Wasser gelösten Schmutzpartikeln entgegengewirkt werden. Bezugszeichenliste 1 Trägerschicht
2 Pore
3 Profilhöhe
4 Profiltiefe
5 erste Schicht der Funktionsbeschichtung
6 zweite Schicht der Funktionsbeschichtung

Claims

1. Oberfläche für Maschinenteile einer Druckmaschine, insbesondere Bogenleitelemente oder bogenführende Zylinder, die mit Druckfarbe in Berührung kommen und dabei verschmutzen können, aufgebaut aus einem Grundmaterial mit Trägerschicht und einer die Trägerschicht überziehenden oleophoben Funktionsbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) Poren (2) aufweist in deren Innenraum die ein- oder mehrschichtige Funktionsbeschichtung (5, 6) hineinreicht und deren Gesamtschichtdicke kleiner ist als der Durchmesser der Poren (2) der Trägerschicht (1).

2. Oberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (2) unausgerichtet zueinander verlaufen und unregelmäßigen Durchmesser aufweisen.

3. Oberfläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (2) Durchmesser im Bereich von 5 bis 10 µm aufweisen.

4. Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) durch thermisches Spritzen erzeugt ist.

5. Oberfläche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) durch Plasmabeschichtung mit metallischen oder metalloxidischen Pulvern der Korngrößen von 5 bis 50 µm aufgebracht ist.

6. Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) oleophobe Eigenschaften aufweist.

7. Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Funktionsbeschichtung (5, 6) ein anorganisches Nanosol verwendet wird, das beim Trocknen geliert.

8. Oberfläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung im Sol-Gel-Verfahren aufgebracht ist.

9. Oberfläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanosol- Beschichtung durch Sprüh-, Streich-, Tauch-, Schleuder- oder Tauchbegussbeschichtung aufgebracht ist.

10. Oberfläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanosol- Beschichtung aus mit organischen Zusätzen modifizierten anorganischen Nanopartikeln besteht.

11. Oberfläche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel aus Oxiden der Elemente der II. bis V. Haupt- und Nebengruppe oder deren Gemischen bestehen.

12. Oberfläche nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel aus Siliziumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder deren Gemischen bestehen.

13. Oberfläche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Zusätze Hydrolyseprodukte von langkettigen Trialkoxysilanen R-Si(OR)₃ und/oder Dialkoxysilanen R-Si(OR)₂ bestehen, wobei R 4 bis 18 Kohlenstoffatome in Alkyl-, Aralkyl, oder Fluoralkylresten enthält.

14. Oberfläche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Zusätze Polysiloxane mit endständigen Alkyl-, Aryl-, Hydroxyalkyl, Epoxy- oder Polyether- Resten vorgesehen sind.

15. Oberfläche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die nanokristalllinen Partikel aus einer Siliziumoxid/Aluminiumoxid Verbindung bestehen, die mit Fluoralkylsilanen oder fluoralkylfunktionalisierten Polysiloxanen modifiziert ist.

16. Oberfläche nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanosol-Beschichtung mittels thermischer Nachbehandlung im Bereich von 100 bis 400°C fixiert wird.

17. Oberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oleophoben Eigenschaften durch Aufbringen der Funktionsbeschichtung (5, 6) mit anschließender Temperung regenerierbar sind.

18. Oberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial und/oder die Trägerschicht (1) eine raustrukturierte Oberfläche aufweisen.