DE10214989A1

DE10214989A1 - Druckzylinder zur Verwendung in einer Tiefdruckmaschine, sowie Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung eines Druckzylinders

Info

Publication number: DE10214989A1
Application number: DE2002114989
Authority: DE
Inventors: Georg Frommeyer; Winfried Marquardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2003-10-30

Abstract

Die Erfindung/Neuerung betrifft einen Druckzylinder, insbesondere Druckzylinder zur Verwendung in einer Tiefdruckmaschine, mit einer Oberflächenbeschichtung zur Gravur von Druckfarbe aufnehmenden Näpfchenensembles, wobei die Oberflächenbeschichtung entweder aus einer Reinnickelschicht und/oder aus Mischkristall-Legierungen und/oder aus Verbundschichten oder Multischichtsystemen besteht, die Kupfer oder Nickel als Hauptkomponenten aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst Druckzylinder, insbesondere Druckzylinder zur Verwendung in einer Tiefdruckmaschine, mit einer Oberflächenbeschichtung zur Gravur von Druckfarbe aufnehmenden Näpfchenensembles.
Als Stand der Technik ist es bekannt, die vorstehend bezeichneten Druckzylinder mit einer Oberflächenbeschichtung aus elektrolytisch abgeschiedenen, dünnen, duktilen Reinkupferschichten zu versehen, die z. B. aus einem sauren Kupfersulphatbad auf einer Basisbeschichtung eines Druckzylinders abgeschieden werden. Derartige Reinkupferschichten haben eine Schichtdicke von etwa 80-150 µm und eine Mikrohärte von ca. 200 HV.
Die Oberflächen derartiger, zur Gravur vorgesehenen Oberflächenbeschichtungen werden durch Feindrehen, Wirbelfräsen, Schleifen und/oder Polieren endbearbeitet und haben dadurch für monochromatisches Laserlicht ein sehr hohes Reflexionsvermögen. Der Lasergravurfähigkeit derartiger Oberflächen sind deswegen Grenzen gesetzt. Außerdem verhindert die hohe Wärmeleitfähigkeit der Reinkupferbeschichtungen von λ^cu _spez = 3,9 W/cmK das lokale Anschmelzen und Verdampfen des Kupfers im Zentrum des fokussierten Laserstrahls zur Ausbildung der Näpfchenensembles der Lasergravur.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung eines Druckzylinders einer Tiefdruckmaschine sowie die Verwendung von galvanisch oder elektrolytisch abscheidbaren Legierungsschichtsystemen für die Beschichtung von Druckzylindern zur Erzeugung von Lasergravuren für den Vielfarbentiefdruck.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Druckzylinder mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart auszubilden, daß ihre Lasergravurfähigkeit verbessert ist, insbesondere soll die zur Gravur vorgesehene Beschichtung derart ausgebildet sein, daß sie einerseits eine hohe Energieabsorption für Laserstrahlen und eine reduzierte Wärmeleitfähigkeit aufweist, um hochqualitative Lasergravuren insbesondere für den Vielfarbentiefdruck zu ermöglichen, insbesondere mittels Neodynium-Yag-Lasern.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildung in der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-16, die Ansprüche 17-33 lehren ein Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung eines Druckzylinders einer Tiefdruckmaschine, die Ansprüche 34 und 35 betreffen die Verwendung von galvanisch oder elektrolytisch abscheidbaren Legierungsschichtsystemen für die Beschichtung von Druckzylindern zur Erzeugung von Lasergravuren für den Vielfarbentiefdruck. Als Kern der Erfindung wird es angesehen, die Oberflächenbeschichtungen der vorstehend beschriebenen Druckzylinder für Tiefdruckmaschinen nicht mehr aus Reinkupfer auszubilden, sondern anstelle des Reinkupfers entweder eine Oberflächenbeschichtung aus Reinnickel und/oder aus Mischkristalllegierungen und/oder Verbundschichten bestehen zu lassen, die Kupfer oder Nickel als Hauptkomponenten aufweisen.
Es hat sich durch Versuche herausgestellt, daß derartige Schichten unter Verwendung von Kupfer oder Nickel als Matrixmetalle, die insbesondere Zinn, Zink, Indium oder Eisen als Legierungselemente umfassen, aufgrund ihrer verringerten Wärmeleitfähigkeit und durch eine hohe Absorption für monochromatisches Laserlicht besser gravierfähig sind.
Dadurch können physikalisch und technisch einwandfreie mikroskopische "Näpfchen" mit scharf gezeichneten geometrischen Konturen in hoher Zahl pro Flächen- und Zeiteinheit durch Lasergravuren für den Vielfarbentiefdruck mit hoher Wirtschaftlichkeit erzeugt werden.
Weitgehend optimierte Verhältnisse hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit und des Absorptionsvermögens des Laserlichts stellen sich für Kupfer-Zinn Oberflächenbeschichtungen ein, wenn die Oberflächenbeschichtung etwa 3-8 Masseprozent Zinn umfaßt, bei Kupfer-Zinkbeschichtungen gilt dies für 2-6 Masseprozent Zink und bei Kupfer-Indiumbeschichtungen für 2-4 Masseprozent Indium. Ähnlich optimierte Verhältnisse ergeben sich bei Nickel- Eisenbeschichtungen bei einem Eisengehalt von 5-20 Masseprozent Eisen.
Für Nickel-Zinn oder Nickel-Indium Schichten, die mit Vorteil auf einer Trennschicht abgeschieden werden können, ergeben sich für die Lasergravur optimierte Verhältnisse bei einem Anteil von 1-5 Masseprozent Indium bzw. Zinn.
Alle Oberflächenbeschichtungen können ternäre Legierungszusätze aus der Gruppe der Übergangsmetalle enthalten, insbesondere Chrom, Molybdän, Mangan oder Kobalt oder auch Mischungen von diesen Übergangsmetallen, wobei die ternären Legierungszusätze in der Oberflächenbeschichtung etwa 0,1-3 Masseprozent haben können. Weitere Zusätze zu den Legierungen sind denkbar, insbesondere als Glanz- und/oder Härtebildner, nämlich Zusätze von Polyethylenglycol, Polyvenylalkohol, Derivate des Thioharnstoffes, Sulfonate, organische Farbstoffe, Phosphorverbindungen und/oder Stärkezusätze.
Der Kern des Verfahrens zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung eines Druckzylinders einer Tiefdruckmaschine zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß auf die Basisoberfläche des Druckzylinders Legierungsschichtsysteme oder Verbundschichten auf Basis binärer Kupfer oder Nickellegierungen galvanisch aufgebracht oder elektrolytisch abgeschieden werden, wobei die Legierungen Kupfer-Zinn-Legierungen, Kupfer-Zink-Legierunen, Kupfer-Indium-Legierungen, Nickel-Zinn-Legierungen, Nickel-Indium-Legierungen, Nickel-EisenLegierungen sein können.
Zum Entfernen der benutzten, d. h. gravierten Oberflächenschicht der Druckzylinder hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen der Oberflächenbeschichtung und der darunter liegenden Basisbeschichtung eine extrem dünne Trennschicht aufgebracht wird, insbesondere eine Trennschicht aus Albumin.
Abschließend sei angemerkt, daß der Rahmen der Erfindung nicht verlassen wird, wenn zusätzlich zu den genannten Legierungskomponenten oder Zusätzen weitere Komponenten oder Zusätze hinzukommen oder die angegebenen Prozentbereiche geringfügig über- oder unterschritten werden.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 eine schematische, vereinfachte Darstellung eines Druckzylinders mit Oberflächenbeschichtung beim Graviervorgang mittels eines gepulsten Lasers.
Fig. 2 eine Detailansicht eines Druckzylinderabschnittes mit Basisbeschichtung und Oberflächenbeschichtung.
In Zeichnungsfigur 1 ist ein Druckzylinder 1 dargestellt, der zur Verwendung in einer nicht dargestellten Tiefdruckmaschine vorgesehen ist und der in üblicherweise eine Oberflächenbeschichtung 2 aufweist, die mit einem geeigneten Graviergerät mit druckfarbeaufnehmenden Näpfchenensembles 3 gravierbar ist.
Die Oberflächenbeschichtung 2 besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel entweder aus einer reinen Nickelschicht oder vorzugsweise aus Mischkristall- Legierungen, die Kupfer oder Nickel als Hauptkomponenten aufweisen. Weitere Komponenten der Oberflächenbeschichtung 2 können Zinn, Zink, Indium oder Eisen in unterschiedlichen Kombinationen mit Kupfer und Nickel sein. Die Oberflächenbeschichtung 2 ist auf einer Trennschicht 4 angeordnet, die aus Albumin besteht. Zwischen dem Material des Druckzylinders 1 und der Trennschicht 4 liegt noch eine Basisbeschichtung 5, die das Material des Druckzylinders 1 abdeckt.
Aus den Zeichnungsfiguren ist ferner ersichtlich, daß zur Gravur der Näpfchenensembles 3 ein Laser zum Einsatz kommt, insbesondere ein gepulster Neodynium-YAG Laser 10, der entlang der Hauptachse 11 des Druckzylinders 1 in Pfeilrichtung 12 verschiebbar ist und dessen Laserstrahl 13 gegebenenfalls über eine optische Scannervorrichtung 14 steuerbar ist.
Die Ansteuerung des Lasers 10, der Scannervorrichtung 14 und eines Drehantriebes 15 für den Druckzylinder 1 erfolgt über eine Steuervorrichtung 16.
Es liegt selbstverständlich auch im Rahmen der Erfindung, eine Mehrzahl von Lasern entlang der Hauptachse 11 einzusetzen, um den Graviervorgang zu beschleunigen, diese Laser können gegebenenfalls auch ohne eine optische Scannervorrichtung 14 betrieben werden, darüber hinaus schließt die Angabe von Legierungskomponenten nicht aus, daß weitere Legierungskomponenten oder Hilfszusätze zur Beeinflussung der Mikrostruktur der optischen Reflektionseigenschaften und der Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Beschichtungen zum Einsatz kommen. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Druckzylinder
2 Oberflächenbeschichtung
3 Näpfchenensemble
4 Trennschicht
5 Basisbeschichtung
10 Laser
11 Hauptachse v. 1
12 Pfeilrichtung
13 Laserstrahl
14 Optische Scannervorrichtung
15 Drehantrieb
16 Steuervorrichtung

Claims

1. Druckzylinder (1), insbesondere Druckzylinder (1) zur Verwendung in einer Tiefdruckmaschine, mit einer Oberflächenbeschichtung (2) zur Gravur von Druckfarbe aufnehmenden Näpfchenensembles (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (2) entweder aus einer Reinnickelschicht und/oder aus Mischkristall-Legierungen und/oder aus Verbundschichten oder Multischichtsystemen besteht, die Kupfer oder Nickel als Hauptkomponenten aufweisen.

2. Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (2) aus einer Cu-Sn-, Cu-Zn- oder Cu-In- Legierung besteht oder derartige Legierungskomponenten umfaßt.

3. Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (2) aus Ni-Zn, Ni-In und/oder Ni-Fe Komponenten besteht oder solche umfaßt.

4. Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Cu-Sn-Oberflächenbeschichtung (2) 2 bis 10 Masseprozent Sn, insbesondere 3 bis 8 Masseprozent Sn umfaßt.

5. Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Cu-Zn-Oberflächenbeschichtung (2) 1 bis 8 Masseprozent Zn, insbesondere 2 bis 6 Masseprozent Zn umfaßt.

6. Druckzylinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Cu-In-Oberflächenbeschichtung (2) 5 Masseprozent In, insbesondere 2 bis 4 Masseprozent In umfaßt.

7. Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (2) aus einer binären Ni-Fe-Schicht besteht oder eine solche umfaßt.

8. Druckzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ni-Fe-Oberflächenbeschichtung (2) 4 bis 25 Masseprozent, insbesondere 5 bis 20 Masseprozent Fe aufweist.

9. Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (2) durch ein galvanisches Abscheideverfahren auftragbar ist.

10. Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ni-Sn- oder Ni-In-Oberflächenbeschichtung (2) auf der Oberfläche einer Trennschicht (4) angeordnet ist.

11. Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ni-In-Legierung ≤ 1 bis 5 Masseprozent In aufweist.

12. Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (2) aus Ni-Sn ≤ 1 bis 5 Masseprozent Sn aufweist.

13. Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß . die Oberflächenbeschichtung (2) ternäre Legierungszusätze aus der Gruppe der Übergangsmetalle enthält.

14. Druckzylinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ternären Legierungszusätze Cr, Mo, Mn oder Co und/oder Mischungen davon enthalten.

15. Druckzylinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ternären Legierungszusätze in der Oberflächenbeschichtung (2) in einem Umfang von ≤ 0,1 bis 3 Masseprozent enthalten sind.

16. Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen weitere Zusätze als Glanz- und Härtebildner, nämlich Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol, Derivate des Thioharnstoffes, Sulfonate, organische Farbstoffe, Phosphorverbindungen und/oder Stärke enthalten.

17. Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung eines Druckzylinders einer Tiefdruckmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Druckzylinders Legierungsschichtsysteme oder Verbundschichten auf Basis binärer Cu- oder Ni-Legierungen galvanisch aufgebracht oder elektrolytisch abgeschieden werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenbeschichtung (2) eine Cu-Sn-Legierung aufgebracht wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenbeschichtung (2) eine Cu-Zn-Legierung aufgebracht wird.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenbeschichtung (2) eine Cu-In-Legierung aufgebracht wird.

21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenbeschichtung eine Ni-Sn-Legierung aufgebracht wird.

22. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenbeschichtung eine Ni-In-Legierung aufgebracht wird.

23. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenbeschichtung eine Ni-Fe-Legierung aufgebracht wird.

24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Cu-Sn-Legierung ≤ 3 bis 8 Masseprozent Sn enthält.

25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Cu-Zn-Legierung ≤ 2 bis 6 Masseprozent Zn umfaßt.

26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Cu-In-Legierung ≤ 2 bis 4 Masseprozent In enthält.

27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ni-Sn-Legierung ≤ 1 bis 5 Masseprozent Sn umfaßt.

28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ni-In-Legierung ≤ 1 bis 5 Masseprozent In umfaßt.

29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fe-Ni-Legierung ≤ 5 bis 20 Masseprozent Fe umfaßt.

30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberflächenbeschichtung des Druckzylinders und der darunter liegenden Basisbeschichtung eine Trennschicht aufgebracht wird.

31. Verfahren nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch Aufbringen einer Trennschicht aus Albumin.

32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Legierungssystemen als Glanz- und Härtebilder dienende Zusätze beigemischt werden.

33. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß als Glanz- und Härtebilder Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol, Derivate des Thioharnstoffs, Sulfonate, organische Farbstoffe, Phosphorverbindungen und/oder Stärke beigemischt werden.

34. Verwendung von galvanisch oder elektrolytisch abscheidbaren Legierungsschichtsystemen oder Verbundschichten auf der Basis binärer Cu- oder Ni-Legierungen für die Beschichtung von Druckzylindern zur Erzeugung von Lasergravuren für den Vielfarbentiefdruck.

35. Verwendung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsschichtsysteme oder Verbundschichten Cu-Sn-, Cu-Zn-, Cu- In-, Ni-SN-, Ni-In- oder Ni-Fe-Schichtsysteme oder Verbundschichten sind.