DE3512176A1 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung eines druckmaschinenzylinders - Google Patents

Verfahren zur oberflaechenbehandlung eines druckmaschinenzylinders

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DE3512176A1 DE19853512176 DE3512176A DE3512176A1 DE 3512176 A1 DE3512176 A1 DE 3512176A1 DE 19853512176 DE19853512176 DE 19853512176 DE 3512176 A DE3512176 A DE 3512176A DE 3512176 A1 DE3512176 A1 DE 3512176A1
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Description

Anmelderin:
PTG Plasma-Oberflächentechnik GmbH Industriegebiet 7240 Horb a.N.
Stuttgart, den 2.4.1985 P 4672 W/Pi
Vertreter:
Kohler-Schwindling-Späth Patentanwälte Hohentwielstraße 7000 Stuttgart 1
Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Druckmaschinenzylinders
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Druckmaschinenzylinders, bei dem auf die Lauffläche des Zylinders eine Schicht im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht wird.
ORiGIiMAl
if
Ein derartiges Verfahren ist aus dem DE-GM 71 32 746 bekannt.
In der Druckmaschinentechnik, insbesondere der Offset-Druckmaschinentechnik von Rollen- oder Bogenoffsetmaschinen, ist es bekannt, daß die zum Drucken benötigten Zylinder sowohl chemischen wie auch mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
Bekanntlich besteht jedes Druckwerk einer Offsetdruckmaschine zum einen aus dem sog. Feuchtwerk, d.h. einer Mehrzahl von aufeinander abrollenden Rollen, die dazu dienen, eine aus einem Behälter zugeführte Farbe gleichmäßig Über die Lauffläche der Rollen zu verteilen. Die Farbe wird alsdann auf einen sog. Plattenzylinder, d.h. den die Druckform, beispielsweise eine Folie oder eine Metallplatte tragenden Zylinder, übertragen.
Die zu druckende Schrift bzw. das zu druckende Bild werden hierbei dadurch gebildet, daß die bildfreien Stellen wasseraufnehmend und farbabstoßend, die Bildstellen dagegen wasserabstoßend und farbaufnehmend sind.
Der Plattenzylinder rollt seinerseits auf dem sog. Gummituchzylinder, d.h. einem mit einem Gummituch bespannten Zylinder, ab, der im Wege des Indirektdruckes das vom Plattenzylinder übertragene Bild auf das Papier aufdruckt. Das Papier wird dabei vom sog. Druckzylinder gegen den Gummituchzylinder gepreßt.
Aus dem eingangs genannten DE-GM 71 32 746 ist es nun bekannt, den beim Offsetdrucken einwirkenden chemischen und
mechanischen Belastungen dadurch zu begegnen, daß auf die Zylinder eine verschleiß- und korrosionsbeständige Oberfläche aufgebracht wird. Hierzu sieht das bekannte Verfahren vor, auf das Walzengrundmaterial eine Zwischenschicht aus Nickelaluminid und darauf eine Panzerschicht aus Aluminiumoxid mit Titanoxid im Plasmasprüh-Verfahren aufzubringen.
Obwohl hierdurch eine gute Korrosionsbeständigkeit im Hinblick auf die beim Ätzen der Druckplatte verwendeten Mittel oder aggressive Feuchtmittel oder Farben erreicht wird ebenso wie eine Verschleißfestigkeit an den Laufflächen der Walzen, so hat doch das Aufbringen dieser Schichten im Plasmasprüh-Verfahren zwei systematische Nachteile:
Zum einen haftet eine im Plasmasprüh-Verfahren aufgebrachte Schicht von beispielsweise 50 μ Dicke auf dem Grundmaterial
nur durch reine Adhäsion, so daß prinzipiell stets die Gefahr des Abblätterns der aufgesprühten Schicht besteht.
Ein weiterer Nachteil ist, daß eine im Plasmasprüh-Verfahren ' aufgebrachte Keramik- oder Legierungsschicht stets porös ist, so daß Chemikalien in die Poren eindringen können. Es ist zwar aus der DE-PS 31 43 874 bekannt, die poröse Beschichtung mit einem flüssigen vernetzbaren Kunststoff oder Lack zu tränken und den Kunststoff bzw. Lack anschließend durch Elektronen zu vernetzen bzw. in einem Vakuum zu härten · (DE-PS 33 16 348), aber selbst dieses Versiegelungsverfahren hat für bestimmte Anwendungsfälle seine Grenzen und löst das ' &, zuvor genannte Problem der Adhäsionshaftung nicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah- W ren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, '
BAD ORIGINAL
daß im Plasmasprüh-Verfahren auf Druckmaschinenzylinder aufgebrachte Schichten unter Beibehaltung des Vorteils einer unporösen Oberfläche wesentlich besser haften, als dies bei bekannten Verfahren der Pail ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:
a) Aufbringen einer korrosionsbeständigen Schicht im Plasmasprüh-Verfahren;
b) vollflächiges Aufschmelzen der korrosionsbeständigen Schicht.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird damit vollkommen gelöst.
Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird nämlich nicht nur in an sich bekannter Weise die korrosionsbeständige Schicht im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht, sondern die Schicht wird vielmehr vollflächig auf das Walzengrundmaterial aufgeschmolzen, wodurch sowohl die Haftung am Grundmaterial erhöht wie auch eine glatte Oberfläche erzeugt wird.
Diese Wirkung wird noch wesentlich durch die weiteren Verfahrensschritte
c) Aufbringen einer abriebfesten Schicht im Plasmasprüh-Verfahren auf die aufgeschmolzene korrosionsbeständige Schicht,
d) vollflächiges Aufschmelzen der abriebfesten Schicht
-AO
gesteigert, weil nun eine zweilagige Schicht mit hoher Haftung und glatter Oberfläche auf das Walzengrundmaterial aufgeschmolzen ist, deren untere, auf dem Walzengrundmaterial aufliegende Lage das Grundmaterial vor Korrosion schützt, während die obere, abriebfeste Lage den Druckmaschinenzylinder vor Verschleiß schützt.
Erfindungsgemäß kann die angestrebte Wirkung noch weiter durch die folgenden Verfahrensschritte
e) Aufbringen einer zweiten korrosionsbeständigen Schicht im Plasmasprüh-Verfahren auf die aufgeschmolzene abriebfeste Schicht,
f) Aufbringen einer zweiten abriebfesten Schicht im Plasmasprüh-Verfahren auf die zweite korrosionsbeständige Schicht,
g) Vollflächiges Aufschmelzen der zweiten korrosionsbeständigen und der zweiten abriebfesten Schicht
gesteigert werden, weil nun ein insgesamt vierlagiger Schichtaufbau besteht, bei dem ein Verfahrensschritt durch gemeinsames Aufschmelzen der beiden obersten Schichten gespart wird.
Bei manchen Anwendungsfällen genügen erfindungsgemäß die folgenden Verfahrensschritte:
a) Aufbringen einer korrosionsbeständigen Schicht "im Plasmasprüh-Verfahren;
b) Aufbringen einer abriebfesten Schicht im Plasmasprüh-Verfahren auf die korrosionsbeständige Schicht;
c) vollflächiges Aufschmelzen der korrosionsbeständigen und der abriebfesten Schicht.
8AD ORfGlNAL
Oberflächentechnik GmbH
Stuttgart, den 11.4.1985 P ^672. ^/B
Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt den Anforderungen in manchen Fällen, wie zu dem zuvorgenannten Ausführungsbeispiel bereits erläutert wurde.
Bei einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die folgenden Verfahrensschritte eingesetzt:
a) Aufbringen einer oder mehrerer korrosionsbeständiger oder abriebfester Schichten im Plasmasprüh-Verfahren;
b) Einschmelzen von fein verteilten Vertiefungen in die jeweils äußerste Schicht.
Mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlung ist bei Wahrung des Aufdruckes auch feinster Raster oder Rasterformen ein Luftraum zwischen Zylindermantel und Druckbogen geschaffen, der ein leichtes Ablösen des Druckbogens nach dem Druck und ein flatterfreies Einlaufen des Druckbogens in der Druckzone sichert, angewendet bei Druckzylindern im Bogenoffsetverfahren im Schön- und Widerdruck. Seither hat man sich bekanntlich zur Erzeugung eines derartigen Luftpolsters spezieller Netze oder Platten bedient. Diese zusätzlichen Elemente waren jedoch stets umständlich in der Handhabung und außerdem einem erheblichen Verschleiß mechanischer und chemischer Art ausgesetzt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die korrosionsbeständige Schicht beispielsweise aus Gr, Ni, Al, CrNi, AlNi, CrAl o-.dgl. bestehen, während die abriebfeste Schicht beispielsweise eine Keramikschicht aus Aluminiumoxid, Aluminiumoxid + Titanoxid, Titanoxid, Chromkarbid, Chromkarbid + Kobalt, Wolframkarbid, Wolframkarbidkobalt, Kalciumzirkonat ο.dgl. oder eine Metallschicht aus Molybdän, Kobalt o.dgl. sein kann.
Besonders bevorzugt ist eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der zum vollflächigen Aufschmelzen bzw. Einschmelzen ein Laser verwendet wird.
Die Erfindung wird bevorzugt, wie bereits erwähnt, für Gummituch-, Platten- oder Druckzylinder einer Rollen- oder Bogenoffsetmaschine verwendet, ohne jedoch den Anwendungsbereich der Erfindung darauf einzuschränken.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden:
Allen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemeinsam, daß die Druckmaschinenzylinder in einer Fließfertigung hergestellt werden können, d.h. einer Fertigung mit kontinuierlicher Förderung der Werkstücke, ohne daß zwischendurch Pausen bei der Bearbeitung eingelegt werden müssen und hierdurch eine Zwischenlagerung erforderlich ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Walzengrundmaterial zunächst in einer ersten Bearbeitungsstation im Plasmasprüh-Verfahren mit einer korrosionsbeständigen Schicht, beispielsweise aus Chrom, Nickel, Aluminium oder einer Mischung dieser Metalle versehen.
In einer nachfolgenden, zweiten Bearbeitungsstation wird die aufgebrachte korrosionsbeständige Schicht mittels eines oder mehrerer geeigneter Laser vollflächig aufgeschmolzen. Dabei geht die korrosionsbeständige Schicht eine besonders innige
8AD
Verbindung mit der nackten Oberfläche des Walzengrundmaterials ein und die Poren in der Oberfläche der korrosionsbeständigen Schicht, die nach dem Plasmasprühen verblieben waren, werden zugeschmolzen.
In einer weiteren, dritten Bearbeitungsstation wird auf die aufgeschmolzene korrosionsbeständige Schicht mittels einer weiteren Plasmasprüh-Einrichtung eine abriebfeste Schicht aufgebracht, insbesondere eine Keramikschicht oder eine weitere Metallschicht, wobei als Beispiele für eine Keramikschicht Aluminiumoxid, Titanoxid und Chromkarbid und als Beispiele für eine Metallschicht Molybdän oder Kobalt genannt seien. Es versteht sich jedoch, daß auch andere, für das Plasmasprühen bekannte und geeignete Materialien verwendet werden können.
In einer nachfolgenden, vierten Bearbeitungsstation wird nun die aufgesprühte abriebfeste Schicht wiederum mittels eines oder mehrerer geeigneter Laser vollflächig aufgeschmolzen, wodurch nicht nur die abriebfeste Schicht in die korrosionsbeständige Schicht eingeschmolzen wird, sondern sich darüber hinaus auch die an der Oberfläche verbliebenen Poren wiederum schließen.
Bei einer Variante dieses Ausführungsbeispieles werden nun in einer fünften und sechsten Bearbeitungsstation zunächst eine weitere korrosionsbeständige Schicht und dann eine weitere abriebfeste Schicht im Plasmasprüh-Ve.rfahren aufgebracht ."■-.■
In einer siebten Bearbeitungsstation werden diese beiden Schichten dann gemeinsam aufgeschmolzen.
BAD Of*»«1·
N ACHGEREICHT
AZ.: P 35 12 176.9 ■—~ ~ Stuttgart, den 11.4.1985
Anm. : PTG Plasma P 4672\"B/El"; : . .'.·':'.'. *■
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Oberflächentechnik GmbH
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Ein derart an seiner Oberfläche behandelter Druckmaschinen- ■■■ zylinder weist demnach eine zwei- bzw. vierlagige Schutzschicht auf, deren korrosionsbeständige Komponenten weiter ' unten und deren abriebfeste Komponenten weiter oben angeordnet sind, so daß den im praktischen Betrieb auftretenden chemischen und mechanischen Belastungen damit optimal Rechnung getragen ist. Auch die Haftung dieser zwei- bzw. vier- | lagigen Schicht auf dem Walzengrundmaterial ist weit höher, als dies bei bekannten Verfahren der Fall ist. 1
Bei einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sind lediglich drei Bearbeitungsstationen erforderlich, die \" der vorgenannten fünften bis siebten Station entsprechen. f Bei dieser Variante werden demzufolge auf das nackte Walzengrundmaterial zunächst nacheinander eine korrosionsbe- \ ständige und dann eine abriebfeste Schicht im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht und diese beiden Schichten dann ge- *( meinsam mittels Lasern aufgeschmolzen.
Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens I; wird, wie bereits geschildert, verfahren, indem zunächst y eine oder mehrere Schichten im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht und dann mit Lasern aufgeschmolzen werden, im Gegensatz zu den vorstehend genannten Verfahren erfolgt das > Aufschmelzen jedoch nicht in der Weise, daß eine glatte, > homogene Oberfläche erzielt wird, sondern es werden vielmehr fein verteilte Vertiefungen in die jeweils äußerste Schicht . '[ eingeschmolzen, um am Druckzylinder, insbesondere beim ', Bogenoffsetverfahren im Schön- und Widerdruck eine Oberflächengestaltung zu erzielen, bei der ein Luftraum zwischen Zylindermantel und Druckbogen entsteht, wodurch sich der #' Druckbogen nach dem Druck leichter ablöst und flatterfrei in |», die Druckzone einläuft. I-■
8AD ORIGINAL

Claims (8)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Druckmaschinenzylinders, bei dem auf die lauffläche des Zylinders eine Schicht im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht wird, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
a) Aufbringen einer korrosionsbeständigen Schicht im Plasmasprüh-Verfahren;
b) vollflächiges Aufschmelzen der korrosionsbeständigen Schicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die
weiteren Verfahrensschritte:
c) Aufbringen einer abriebfesten Schicht im Plasmasprüh-Verfahren auf die aufgeschmolzene korrosionsbeständige Schicht;
d) vollflächiges Aufschmelzen der abriebfesten Schicht.
3· Verfahren nach Anspruch 1 öder 2, gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte:
e) Aufbringen einer zweiten korrosionsbeständigen Schicht im Plasmasprüh-Verfahren auf die aufgeschmolzene korrosionsbeständige bzw. abriebfeste Schicht;
f) Aufbringen einer zweiten abriebfesten Schicht im Plasmasprüh-Verfahren auf die zweite korrosionsbeständige Schicht; ,
g) vollflächiges Aufschmelzen der zweiten korrosionsbeständigen und der zweiten abriebfesten Schicht.
4· Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Druckmaschinenzylinders, bei dem auf die Lauffläche des Zylinders eine Schicht im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht wird, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
a) Aufbringen einer korrosionsbeständigen Schicht im Plasmasprüh-Verfahren;
b) Aufbringen einer abriebfesten Schicht im Plasmasprüh-Verfahren auf die korrosionsbeständige Schicht;
c) vollflächiges Aufschmelzen der korrosionsbeständigen und der abriebfesten Schicht.
5· Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Druckmaschinenzylinders, bei dem auf die Lauffläche des Zylinders eine Schicht im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht wird, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
a) Aufbringen einer oder mehrerer korrosionsbeständiger oder abriebfester Schichten im Plasmasprüh-Verfahren;
b) Einschmelzen von fein verteilten Vertiefungen in die jeweils äußerste Schicht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die korrosionsbeständige Schicht aus Cr, Ni, Al, CrNi, AlNi, CrAl o.dgl. besteht.
BAD ORIGINAL
7· Verfahren nach einem der Ansprüche ! bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abriebfeste Schicht eine Keramikschicht aus Aluminiumoxid, Aluminiumoxid + Titanoxid, Titanoxid, Chromkarbid, Chromkarbid + Kobalt, Wolframkarbid, Wolframkarbidkobalt, Kalciumzirkonat o.dgl. oder eine Metallschicht aus Molybdän, Kobalt oder dergleichen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung eines oder mehrerer Laser zum vollflächigen Anschmelzen bzw. Einschmelzen,
9· Verwendung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 bei einem Gummituch-, Platten- oder Druckzylinder einer Rollen- oder Bogenoffsetmaschine·
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