DE19529809C2 - Walze für Farbverarbeitung und deren Verwendung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Walze für Farbverarbeitung, ins
besondere als Reibzylinder für Druckmaschinen, mit rotations
symmetrischem Kern sowie einer auf den Kern aufgebrachten
Beschichtung.
Derartige Walzen werden zumeist zur gleichmäßigen Verteilung
eines mit der Walze in Kontakt tretenden Druckmediums und zur
gleichmäßigen Übertragung dieses Mediums auf andere flächige
Gegenstände eingesetzt. Insbesondere dienen derartige Walzen
als Reibzylinder für Druckmaschinen, bei denen zur Erzeugung
eines dünnen, verdruckbaren Farbfilms das Druckmedium mittels
eines Übertragungswalzen sowie Reibzylinder aufweisenden Wal
zensystems vom Vorratsgefäß des Druckmediums zur Druckplatte
gefördert und dabei mittels der Reibzylinder "verrieben" wird.
Die Reibzylinder bestehen dabei im allgemeinen aus einem ver
gleichsweise harten, die Übertragungswalzen dagegen aus einem
vergleichsweise weichen Material. Die Verarbeitbarkeit des mit
den Walzen in Kontakt gebrachten Mediums hängt zum einen von
den Eigenschaften der Walzenbeschichtung, insbesondere von
deren Benetzbarkeit und Oberflächenbeschaffenheit ab. Darüber
hinaus sind an die Walzenbeschichtungen besondere Anforderun
gen beispielsweise hinsichtlich Abrasionsverhalten und mecha
nischer Stabilität sowie hinsichtlich der chemischen Bestän
digkeit z. B. gegenüber dem aufgebrachten Medium, Reinigungs
mitteln zu stellen.
Wesentlich für eine definierte Prozeßführung ist dabei oftmals
eine definierte Temperierung des auf der Walze aufgebrachten
Mediums. So ist bei Druckprozessen die Temperatur des auf die
Walzen aufgebrachten Druckmediums während des Druckvorganges
oftmals im Bereich von 25 bis 35°C zu halten, um ein optima
les Druckbild zu erzielen. Die Temperierung des Druckmediums
erfolgt dabei durch Wärmeabfuhr über die Walze, die hierzu
beispielsweise wassergekühlt wird. Dabei ist zu berücksichti
gen, daß das Beschichtungsmaterial zumeist thermisch isolie
rend wirkt und die Wärmeabfuhr von dem auf die Walze aufgetra
genen Medium zum Walzenkern hin behindert. Dieses Problem wird
insbesondere bei hohen Druckgeschwindigkeiten oder bei Verwen
dung von Druckmedien ohne Feuchtmittel verschärft.
Herkömmliche in Druckmaschinen eingesetzte Reibzylinder weisen
zumeist Polyamidbeschichtungen in einer Dicke von ca. 0,5 mm
auf, die die oben genannten mechanischen und chemischen An
forderungen erfüllen, jedoch nur eine mäßige Wärmeabfuhr von
dem auf die Walze aufgetragenen Medium zum Walzenkern hin
gestatten und damit beispielsweise die Druckgeschwindigkeit
begrenzen. Die bisher eingesetzten thermoplastischen Polyamide
werden mittels eines Pulverbeschichtungsverfahrens auf die
Walze aufgebracht, wobei durch nachfolgendes Sintern eine
homogene Walzenbeschichtung erzeugt wird. Die Beschichtung ist
dabei aufgrund der beim Abkühlen des thermoplastischen Materi
als erfolgenden Schrumpfung mit dem Walzenkern verbunden. Da
das thermoplastische Material bei Raumtemperatur bzw. bei der
Temperatur während des Druckvorganges vergleichsweise spröde
ist, ist zur Vermeidung von mechanischen Beschädigungen das
Beschichtungsmaterial in der oben genannten Schichtdicke auf
den Walzenkern aufzubringen. Eine Verringerung der Schicht
dicke des thermoplastischen Materials mit einer Wärmeleit
fähigkeit λ von ca. 0,2 W/mK zur Verbesserung der Wärmeabfuhr
zum Walzenkern hin scheidet somit aufgrund der mechanischen
Eigenschaften des Beschichtungsmaterials aus.
Des weiteren sind aus der DE-AS 24 33 749 Farbübertragungswalzen
mit mehrschichtigem Aufbau bekannt, bei welchen der zu dem zu
übertragenden Medium nicht affine Grundkörper mit einer Zwi
schenlage fest verbunden ist, an welcher wiederum der äußere
Überzug fest haftet. Aufgrund nicht zu vermeidender Quellungs
vorgänge, die zu Haftungsproblemen im Zwischenschichtbereich
des Walzenaufbaus führen, sind derartige Walzen bei den heuti
gen hohen Maschinengeschwindigkeiten und den damit verbundenen
mechanischen Belastungen nicht einsetzbar.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Walzen für
Farbaufträge zu schaffen, die eine verbesserte wärmeabfuhr vom
auf die Walze aufgebrachten Medium zum Walzenkern hin gestat
ten, wobei die Walzen insbesondere auch als Reibzylinder für
Druckmaschinen einsetzbar sind, und die die hierbei an diese
gestellten Anforderungen hinsichtlich chemischer Beständigkeit
und Benetzbarkeit gegenüber dem Druckmedium und Reinigungs
mitteln erfüllen und eine ausreichende mechanische Beständig
keit sowie hohe Lebensdauer aufweisen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Be
schichtung einschichtig und ihre Schichtdicke verglichen mit
einer Schichtdicke von 500 µm dünn bemessen ist und daß das
Beschichtungsmaterial aus einem elastomeren Material oder aus
einem reaktiven Harz besteht und haftend mit dem rotations
symmetrischen Kern verbunden ist. Als elastomere Materialien
sind beispielsweise natürlicher oder synthetischer Kautschuk,
als reaktive Harze beispielsweise herkömmliche Primersysteme
einsetzbar. Durch die haftende Verbindung der erfindungsgemäß
eingesetzten Beschichtungsmaterialien ist auch bei geringen
Schichtdicken eine ausreichende mechanische Beständigkeit der
Walzenbeschichtung gegeben, wobei die Beschichtungsmaterialien
die Anforderungen hinsichtlich chemischer Beständigkeit und
Benetzbarkeit gegenüber Druckmedien und Reinigungsmitteln im
besonderen Maße erfüllen. Durch die haftende Verbindung mit
dem Walzenkern und aufgrund der geringen Schichtdicke weist
die Walzenbeschichtung auch unter der beim Druckvorgang einge
brachten Wärme und der mechanischen Beanspruchungen eine hohe
Festigkeit auf, da diese im wesentlichen vom Walzenkern aufge
nommen werden und nicht, wie dies bei herkömmlichen, ver
gleichsweise dicken Walzenbeschichtungen der Fall ist, von der
Walzenbeschichtung aufzufangen sind. Die Lebensdauer der Walze
wird dabei wesentlich durch die Haftung der Beschichtung mit
dem Walzenkern bestimmt. Des weiteren ist durch die geringe
Schichtdicke des Beschichtungsmaterials nur eine vergleichs
weise geringe thermische Isolierung der Walze und damit eine
gute Wärmeabfuhr gegeben.
Die Wärmeleitfähigkeit des Beschichtungsmaterials weist vor
zugsweise verglichen mit herkömmlichen Beschichtungsmateria
lien hohe Werte, beispielsweise einen solchen von 0,4 W/mK
auf.
Mittels der erfindungsgemäßen Walzen kann somit bei Reduzie
rung der Schichtdicke des Beschichtungsmaterials von 0,5 mm
auf 0,1 mm sowie einer Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemä
ßen Beschichtungsmaterials von 0,4 W/mK gegenüber ca. 0,2 W/mK
von herkömmlichen Beschichtungsmaterialien der Wärmestrom von
der Walzenoberfläche zum Walzenkern und damit die Kühlleistung
der Walze um den Faktor 10 verbessert werden, ohne daß zusätz
liche Kühleinrichtungen notwendig sind.
Aufgrund der guten Wärmeabfuhr durch das erfindungsgemäße
Beschichtungsmaterial können die Walzen jedoch zusätzlich mit
Kühleinrichtungen versehen werden und damit die Wärmeabfuhr
weiter verbessert werden, während der Einsatz zusätzlicher
Kühleinrichtungen bei Verwendung herkömmlicher Beschichtungs
materialien aufgrund deren thermisch isolierenden Eigenschaf
ten wenig zweckmäßig erscheint.
Das Beschichtungsmaterial enthält vorzugsweise thermisch ver
netzbaren Hartgummi, der vorteilhafterweise eine hohe Härte
sowie einen hohen Vernetzungsgrad aufweist.
Das Beschichtungsmaterial enthält vorteilhafterweise polymeres
Nitrilbutadien, Phenolharze, Epoxyharze, Polyurethane, re
aktive Primersysteme, Polyesterharz, Silikonharz, Acrylharz,
Acrylate oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser
Komponenten.
Zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit sowie zur Verbesse
rung der mechanischen Eigenschaften wie z. B. Abrasionsverhal
ten, Haftvermögen, Elastizität kann das Beschichtungsmaterial
Füllstoffe, vorzugsweise in Anteilen kleiner 50 Gewichtspro
zent, insbesondere 20 bis 25 Gewichtsprozent enthalten. Hier
bei können insbesondere Ruß und/oder aktive, silanisierte
Kieselsäure eingesetzt werden.
Die Schichtdicke des Beschichtungsmaterials beträgt vorzugs
weise 100 µm, besonders bevorzugt 5 bis 40 µm.
Die erfindungsgemäßen Walzen sind insbesondere als Reibzylin
der in Druckmaschinen einsetzbar. Hierbei ist insbesondere die
durch die dünne Schichtdicke und die haftende Verbindung mit
dem Walzenkern bedingte hohe Lebensdauer der Walzen vorteil
haft, da die als Reibzylinder bei Druckmaschinen eingesetzten
Walzen nur überaus aufwendig austauschbar sind.
Die Walzen sind jedoch beispielsweise auch bei anderen Formen
der Verarbeitung, beispielsweise bei dem Mischen von Druckme
dien unter definierter Temperatur, vorteilhaft einsetzbar.
Die erfindungsgemäßen Walzen sind vorteilhafterweise dadurch
herstellbar, daß das Beschichtungsmaterial in einem flüssigen
Medium gelöst oder dispergiert wird, daß die Lösung oder Dis
persion auf den Walzenkern aufgebracht wird, daß das Lösungs-
oder Dispergiermittel entfernt und das Beschichtungsmaterial
haftend mit der Oberfläche des rotationssymmetrischen Walzen
kerns in Verbindung gebracht wird. Hierdurch ist im Gegensatz
zu herkömmlichen Pulverbeschichtungen mit nachfolgendem Sin
tern das Beschichtungsmaterial in sehr dünnen und genau de
finierbaren Schichten auf den Walzenkern aufbringbar.
Der Walzenkern kann vor Aufbringen der das Beschichtungsmate
rial enthaltenden Lösung oder Dispersion mit einem Haftver
mittler behandelt werden.
Das Aufbringen des das Beschichtungsmaterial enthaltenden
Lösungs- oder Dispergiermittels kann durch Sprühen, Tauchen,
Streichen oder durch Rakelauftrag erfolgen. Insbesondere durch
Aufsprühen ist eine Beschichtung besonders gleichmäßiger
Schichtdicke und hoher Oberflächenqualität herstellbar.
Die mit dem Beschichtungsmaterial versehene Walze wird vor
teilhafterweise zur Entfernung des Lösungs- oder Dispergier
mittels und/oder zur Vernetzung eines thermisch vernetzbaren
Beschichtungsmaterials thermisch nachbehandelt.
Wird das Beschichtungsmaterial in dünner Schichtdicke auf den
Walzenkern aufgetragen, so ist eine mechanische Nachbearbei
tung der Beschichtung zur Oberflächenvergütung sowie zur
Erzielung einer Walze mit ausreichend maßgenauen Außenabmes
sungen, wie sie bei herkömmlichen, mit thermoplastischen Po
lyamiden beschichteten Walzen zumeist durch Abschleifen des im
Übermaß aufgebrachten Beschichtungsmaterials durchgeführt
wird, entbehrlich.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel
beschrieben und beispielhaft erläutert.
Das Beschichtungsmaterial weist beispielsweise folgende Zu
sammensetzung auf (in Gewichtsanteilen):
| Nitrilbutadien | 100 Teile |
| Phenolharz | 100 Teile |
| Zinkoxid | 5 Teile |
| Stearinsäure | 1 Teil |
| Ruß | 70 Teile |
| Vulkanisationsmittel | 30 Teile |
| Beschleuniger | 1 Teil |
| Hexamethylentetraamin | 6 Teile |
Die Komponenten werden mittels in der gummiverarbeitenden
Industrie üblicher Vorrichtungen gemischt und als 30prozentige
Lösung (Gew.-%) eines geeigneten organischen Lösungsmittels im
Sprühverfahren auf den Walzenkern aufgebracht, der zuvor mit
tels bekannter Verfahren entfettet und von oberflächlichen
Oxidschichten befreit wurde. Nach Ablüften des Lösungsmittels
wird unter Wärmezufuhr in einem Warmluftofen der aufgetragene
Compound vernetzt. Die Wärmezufuhr kann mittels eines
Warmluftofens oder mittels IR-Strahlung erfolgen.
Claims (11)
1. Walze für Farbverarbeitung, insbesondere als Reibzylinder
für Druckmaschinen, mit rotationssymmetrischem Kern sowie
einer auf dem Kern aufgebrachten Beschichtung, da
durch gekennzeichnet, daß die Beschich
tung einschichtig und ihre Schichtdicke, verglichen mit
einer Schichtdicke von 500 µm, dünn bemessen ist und daß
das Beschichtungsmaterial aus einem elastomeren Material
oder aus einem reaktiven Harz besteht und haftend mit dem
rotationssymmetrischen Kern verbunden ist.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Beschichtung eine hohe Wärmeleit
fähigkeit aufweist.
3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial
thermisch vernetzbaren Hartgummi aufweist.
4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial
polymeres Nitrilbutadien, Phenolharz, Epoxyharz, Polyure
than, reaktive Primersysteme, Polyesterharz, Silikonharz,
Acrylharz oder Acrylate enthält.
5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial
bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 25 Gew.-% Füllstoffe
enthält.
6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial
Ruß und/oder aktive, silanisierte Kieselsäure als Füll
stoff enthält.
7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der
Beschichtung kleiner als 100 µm ist, vorzugsweise zwischen
5 und 40 mµ beträgt.
8. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial
mit Unterstützung eines Haftvermittlers mit dem Walzenkern
verbunden ist.
9. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die mit dem Beschich
tungsmaterial versehene Walze thermisch nachbehandelt
wurde.
10. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Walze mit Kühlein
richtungen versehen ist.
11. Verwendung einer Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 10
als Reibzylinder in Druckmaschinen.
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