DE3336374A1

DE3336374A1 - Farbuebertragungswalze

Info

Publication number: DE3336374A1
Application number: DE19833336374
Authority: DE
Inventors: Günter 4790 Paderborn Eisner; Kurt Zecher
Original assignee: Kurt Zecher GmbH
Current assignee: Kurt Zecher GmbH
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1983-10-06
Publication date: 1985-04-18
Also published as: DE3336374C2

Description

Farbübertragungswalze "
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Farbübertragungswalze, bei dem vorzugsweise pyramiden- oder pyramidenstumpfformige Vertiefungen reihenförmig hinter- und nebeneinander durch eine Rändelung oder aufeinanderfolgende Einzelprägungen in eine Walzenoberfläche eingebracht werden und die Oberfläche mit den Vertiefungen gehärtet oder auf sie ein abriebfester Überzug vorzugsweise aus Hartchrom aufgebracht wird.
Es ist bekannt, Farbübertragungswalzen herzustellen, in dem in eine Stahlwalzenoberfläche, die im allgemeinen mit Kupfer elektrolytisch beschichtet ist, durch Rändelung oder eine elektronisch gesteuerte Prägung mit einem Diamanten geeigneten Schliffs Vertiefungen in Form einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfs einzubringen. An die Walzenoberfläche werden für eine gute Parbübertragungseigenschaft verschiedene sich widersprechende Anforderungen gestellt. Einerseits wird ein möglichst großes spezifisches Farbaufnahmevermögen gewünscht, das bei einem groben Raster besser erreicht wird, und andererseits wird zur Vermeidung von Interferenzmustern mit dem Klischee-Raster der Druckplatten ein möglichst feines Raster gefordert.
Um nun bei einem möglichst feinen Raster eine relativ hohe Farbaufnahme zu ermöglichen, werden die Vertiefungen möglichst nahe aneinander, das heißt mit schmalen dazwischenliegenden Stegen, und mit möglichst steilen Flanken, soweit noch eine gute Entleerung bei der Übertragung der Farbe erfolgt, eingeprägt. Dies führt dazu, daß die zwischen den Vertiefungen liegenden sehr schmalen Stege beim Prägen einer Vertiefung in jeweils die bereits vorher geprägten benachbarten Vertiefungen gratartig eingedrückt werden. Dieser-Grat verringert das spezifische Farbaufnahmevolumen und hindert das Aufnehmen und Abgeben der Farbe zu einem gewissen Grad.
Aus diesem Grund ist die minimale Stegbreite und der minimale Pyramidenwinkel begrenzt, bei deren Überschreitung eine Verbesserung der Farbaufnahme bei einem bestimmten Raster nicht mehr möglich ist.
Weiterhin ist es üblich, die relativ weiche,z.B. verkupferte Oberfläche nach dem Prägen mit einer Hartchromschicht zur Verschleißverminderung elektrolytisch zu überziehen. Bei diesem Vorgang wird der Grat zusätzlich elektrolytisch verstärkt und damit auch der gezeigte Nachteil der schlechten Farbaufnahme und -entleerung. Auch ist insbesondere hinter dem Grat und im Spalten zwischen Gratspitzen eine sehr geringe Feldstärke, so daß an diesen Stellen keine geschlossene Chromschicht entsteht und dort im Gebrauch Korrosion einsetzt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu offenbaren, nach dem Farbwalzen mit feinem Raster mit einem erhöhten spezifischen Farbaufnahmevolumen hergestellt werden können.
Die Lösung besteht darin, daß die Vertiefungen mit einer derart geringen Stegbreite und/oder derart spitzen Pyramidenwinkel geprägt werden, daß sich ein Grat ausbildet und anschließend die Oberfläche mit anodischer Abtragung so lange behandelt wird, bis der Grat weitgehend entfernt ist jedoch die Stege relativ wenig abgetragen sind.
Es ist ein Vorteil des Verfahrens, daß durch die anodische Abtragung, die vorzugsweise im sauren Medium vorgenommen wird, die zerklüftete Struktur des Grats sehr stark abgetragen wird, hingegen die durch die Prägung verfestigten Stege nur sehr geringem Angriff unterliegen. Auch sind die Abtragungsfeldstärken an den Spitzen und Kanten des Grats besonders hoch verglichen zu den glatten und insbesondere den nach innen steil abfallenden Steg flächen.
Soweit eine Verchromung anschließend elektrolytisch aufgebracht wird, findet diese sehr gleichmäßig statt, da die Feldstärkeverteilung auf den glatten Flächen ohne Grat sehr homogen ist, und da sie auf den oberen Stegflächen am höchsten ist, ist dort, wo die Abriebfestigkeit am wichtigsten ist, die Aufwachsung am stärksten. Das Farbaufnahmevolumen nimmt durch die entsprechend geringere Zuwachsung im Inneren der Vertiefung demgemäß weniger ab.
Weiterhin besteht der Vorteil, daß die Chromschicht, weil die Flächen glatt sind, sehr dicht aufwächst und bei späterer Verwendung eine höhere Korrosionsfestigkeit und eine geringere Gefahr des Abblätterns gegeben ist, was andererseits bei der geringen Stegbreite besonders wichtig ist.
Es ist ein weiterer Vorteil der erzielten geringen Stegbreiten daß die Bildung von Interferenzmustern mit dem Klischee-Raster zusätzlich zu der Verringerung durch das engere Raster verringert wird.
Die geprägte Oberfläche kann zweckmäßig vor der anodischen Behandlung einem mechanischen Poliervorgang unterzogen werden, bei dem bereits grobe Gratspitzen gebrochen werden.
Es ist ein weiterer Vorteil daß die Entleerung der Vertiefungen durch die glatten Innenflächen wesentlich verbessert wird.
Anhand der Fig. 1 - 3 wird ein mit dem Verfahren hergestelltes Produkt beispielhaft beschrieben: Fig. 1 zeigt ausschnittweise einen vergrößerten Querschnitt einer Farbwalzenoberfläche, Fig. 2 zeigt eine Aufsicht zu Fig. 1, Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines mikroskopischen Oberflächenbildes einer Farbübertragungswalze.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Oberfläche einer Farbübertragungswalze, die aus einem Trägerkörper 9 aus Stahl mit einem Kupferüberzug lo besteht, in den aufeinanderfolgend kegelstumpfförmige Vertiefungen 20a,20b,20c reihenweise eingeprägt sind. Das Raster beträgt z.B.
140 pro cm.
Die Weite W der Basis der Vertiefung beträgt etwa das 8-fache der Breite Sa der Stege 11. Die Tiefe T beträgt etwa die Halfte der Gesamtpyramidentiefe, und der Neigungswinkel oC beträgt ca. 250. Aus den dargestellten Verhältnissen ergibt sich rechnerisch eine spezifische Farbaufnahme von 15 cm'/m2, was bei dem recht feinen Raster weit über dem üblichen Wert von etwa 5 cm'/m2 liegt. Durch die geringe Stegbreite bildet sich jeweils bei den bereits vorher in der Reihe geprägten Vertiefungen ein Grat 8a,b,c aus, und ebenso bildet sich bei der Prägung jeweils der folgenden Nachbarreihen 21a,b,c ein Grat 9a,b,c aus, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist.
Bisszu einem gewissen Maß biegt sich der ganze Steg 11 etwas aus und darüber hinaus entsteht der zerklüftete sehr dünne übergebogene Grat.
Die nach außen überstehenden Gratspitzen können durch einen mechanischen Poliervotgang zu einem gewissen Teil entfernt werden, jedoch biegt sich zusätzlich ein Teil des Grates dabei über die gewollte Kante nach innen.
Insbesondere durch den überkragenden Grat wird das Ein- und Austragen der Farbe stark behindert.
Die nachfolgende anodische Abtragung dient der Beseitigung dieses Grates.
Für das Verfahren wird, da die Oberfläche aus Kupfer b-esteht, ein Phosphorsäurebad verwandt, das in bekannter Weise nach Art eines elektrolytischen Glanzbades aufbereitet ist. Um einen gleichmäßigen Angriff des Bades und der Feldstärke zu bewirken, empfiehlt es sich, die Walze senkrecht in das Bad zu hängen oder horizontal rotierend mit jeweils einem Teil der Oberfläche in das Bad reichend einzutauchen. Durch die Oberflächenbewegung mit etwa 3 F 6 m/Min. werden zusätzlich abbröckelnde Gratpartikel beseitigt. Die Stromdichte soll etwa 5A/dm2 betragen, also an der unteren Grenze der Stromdichte, die bei einem Glänzbad üblich ist, liegen, damit die Abtragung im wesentlichen an den Gratzonen auftritt.
Sobald der Grat abgetragen ist, treten die Stege bei mikroskopischer Betrachtung klar hervor. Fig. 3 zeigt eine Nachzeichnung einer Mikroskopaufnahme. Es zeigen sich die sehr schmalen Stege deutlich. Sie sind jeweils leicht ausgebogen zu den vorher geprägten Vertiefungen; dabei sind diese aber völlig ohne Grat. Auch in Tiefenrichtung ist eine völlige Einebnung des Grats festzustellen.
Die gratfreie Walze wird nun in einem Neutralisationsbad gespült und dann in das Verchromungsbad gegeben, wo auf der Oberseite 12 der Stege wegen der dort auftretenden höchsten Feldstärke die Verchromung am intensivsten stattfindet.
Sofern die Oberfläche aus anderem Material z.B. Stahl besteht, können entsprechend geeignete andere bekannte Badzusammensetzungen gewählt werden. Die optimale Stromdichte, Temperatur und Behandlungszeit läßt sich für die verschiedenen Materialien und Prägearten leicht ermitteln, indem bei neuen Kombinationen in geeigneten Zeitabständen die Oberseite 12 der Stege mikroskopisch geprüft wird und der Gratabbau beobachtet wird.
Statt der Aufbringung einer Hartchromschicht kann bei einer Stahloberfläche auch ein anderes Härteverfahren z.B. eine Nitrierung angewendet werden.
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Claims

Patentansprilche 03 1. Verfahren zur Herstellung einer Farbübertragungswalze, bei dem vorzugsweise pyramiden- oder pyramidenstumpfförmige Vertiefungen (20 a,b,c; 21 a,b,c) reihenförmig hinter- und nebeneinander durch eine Rändelung oder aufeinanderfolgende Einzelprägungen in eine Walzenoberfläche eingebracht werden und die Oberfläche mit den Vertiefungen gehärtet oder auf sie ein abriebfester Überzug vorzugsweise aus Hartchrom aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, d a ß die Oberfläche nach der Prägung und vor der Härtung bzw. Verchromung mit anodischer Abtragung so-lange behandelt wird, bis der Grat (8a,b,c;9a,b,c) weitgehend entfernt ist und die Stege relativ wenig abgetragen sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, d a ß die Vertiefungen (20 a,b,c; 21 a,b,c) mit einer derart geringen Stegbreite (Sa,Sb) und/oder einem derart spitzen Winkel (cit) und/oder einem derart engen Raster geprägt werden, daß sich ein Grat (8a,b,c; 9a,b,c) jeweils zu den bereits geprägten, benachbarten Vertiefungen hin bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, d a ß die geprägte Oberfläche vor der anodischen Abtragung mechanisch poliert wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, d aß eine aus Kupfer bestehende Oberfläche (10) mit einem Poliernad aus Phosphorsäure anodisch behandelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, d a ß die Stromdichte einer minimalen Polierfeldstärke entspricht und ca. SA/dm2 beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Anpsrnche dadurch gekennzeichent, d a ß die Farbübertragungswalze bei der anodischen Behandlung vertikal im Elektrolyten hängt oder horizontal, vorzugsweise nur teilweise eintauchend im Elektrolyten gedreht wird, wobei die Oberflächengeschwindigkeit etwa 3 F 6 mIMin. beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, d a ß die anodisch behandelte Oberfläche gespült und in einem Neutralisierbad gereinigt wird.
8. Farbübertragungswalze hergestellt nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, d a ß die Stegbreiten (Sa,Sb) derart gering sind, daß die Stege (11) zu den benachbarten jeweils bereits geprägten Vertiefungen (20a,b,c;2la,b,c) hin gebogen sind, sie jedoch keinen überkragenden Grat (8a,b,c;9a,b,c) tragen.
9. Farbübertragungswalze nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichent, daß die Stegbreite (Sa,Sb) kleiner als 10 mm ist und/oder das Verhältnis der Stegbreite (Sa,Sb) zu der Weite (W) der Vertiefungspyramide 1/7 oder kleiner ist.