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Diese Erfindung betrifft Verbesserungen
bei Tiefdruckzylindern.
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Zurzeit werden Tiefdruckzylinder
aus rostfreiem Stahl gewöhnlich
auf die erforderliche Größe maschinell
bearbeitet.
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Zylinder aus rostfreiem Stahl sind
jedoch extrem schwer, was ein Hauptnachteil ist, sowohl von dem Gesichtspunkt
des Transports wie auch beim Wechseln von Zylindern in einer Druckmaschine.
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Folglich war es wünschenswert, Zylinder aus einem
leichteren Material verwenden zu können, wie z. B. ein Gemisch
mit einem synthetischen Material mit relativ geringer Dichte, welches
eine widerstandsfähige Druckfläche beibehält, wie
z. B. verchromtes Kupfer, das sogar leicht zu verladen und zu handhaben
ist.
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Es wurde festgestellt, dass normales
Schaummaterial für
diesen Zweck ungeeignet ist, da der geformte Schaumkern ein Verschließen der
Poren mit einer Füllmasse
erfordert, um eine poren- und blasenfreie Kupferbeschichtung aufzubringen
und nachfolgend das Aufbringen von Chrom als Druckfläche zu ermöglichen. Selbst
wenn eine Schaumhaut verwendet wird, um eine Zylinderschale zu erzeugen,
erfordert die große
Vielfalt von Druckzylinderdurchmessern, dass ein maschineller Bearbeitungsvorgang
verwendet wird, um den Zylinderschalendurchmesser auf den konzipierten
Wert zu reduzieren, welcher Schaumporen freilegt, die eine Füllung erfordern.
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Außerdem ist die erforderliche
Einrichtung, um einen Schaumkern zu erzeugen, kompliziert, weil
es notwendig ist, eine Klemmkraft zu verwenden, um ihn während des
Gusszyklus in dem Schaum zu halten.
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Es hat eine Anzahl von Vorschlägen für leichte
Druckzylinder verschiedener Arten gegeben. Z. B. schlägt FULLER
in WO 99/32302 einen Druckzylinder vor, welcher ein Gehäuse aus
Hartschaum mit geringer Dichte aufweist, und eine Oberflächenschicht
besitzt, die ein nicht geschäumtes
Polyurethan mit 15 – 70%
Füllmasse
aufweist, wie z. B. Kalk. ROSSINI beschreibt in EP-A-384 104 einen
Zylinder mit einem steifen Innenkern, welcher eine Schale aus starrem,
ausgedehntem Polyurethan besitzt, das geglättet und mit einer Kupferschicht
galvanisch behandelt ist. BARDIN formt in EP-A-0 038 385 einen Zylinder
durch Gießen
eines Körpers
aus Kunststoffmaterial, bearbeitet den Zylinder maschinell auf ein
Format und beschichtet die maschinell bearbeitete Oberfläche mit
Kupfer.
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TOKYO KOKAI beschreibt in EP-A-0
364 653 einen Zylinder, welcher ein Substrat aufweist, das hohle Mikrokugeln
enthält.
Die Druckfläche
wird durch Schleifen und Brechen der Mikrokugeln erzeugt, um eine
aufgeraute Oberfläche
zu erzeugen und eine Tintenretention zu unterstützen. In ähnlicher Weise beschreibt KINYOSHI
in EP-A-0 344 332 einen Zylinder mit Mineralpartikeln, welche in
einer Oberflächenschicht
eingebettet sind. Die Oberfläche
bildet eine Fläche,
welche Vertiefungen und Erhöhungen
im Partikelbereich aufweist, von welcher wiederum gesagt wird, dass
sie eine Tintenretention unterstützt.
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Die Erfindung bildet einen Druckzylinder
mit einer leichten Schale, welche aus einer syntaktischen Gießmasse hergestellt
ist und eine Polyurethanmatrize mit hohlen Mikrokugeln enthält, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schale (15) eine porenlose, maschinell
bearbeitete Oberfläche
mit einer Druckfläche
aus verchromtem Kupfer aufweist, welche auf die Oberfläche aufgebracht
ist.
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Eine syntaktische Gießmasse ist
zu dem Zweck dieser Beschreibung als synthetische Matrix aus vorgeformten
Perlen mit einzelnen Blasen ausgebildet. Diese Anordnung kann einen
gleichförmigen
Zellaufbau aus homogener und gleichmäßiger Dichte liefern, welche
maschinell bearbeitet werden kann, ohne eine poröse oder Blasen enthaltende
Oberfläche
zu hinterlassen.
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Die syntaktische Gießmasse weist
vorzugsweise eine Polyurethan-Zusammensetzung auf, welche zu vorgeformten
Kunststoffperlen geformt sind, von denen jede eine einzelne Schale
aufweist, die eine innere Blase umgibt und mit einer Polyurethan-Zusammensetzung
verbunden ist. Die Perlen können
die Größenordnung von
20 bis 100 μm
(Mikron) (durchschnittlicher Durchmesser) haben und können alternativ
aus anderen Polymeren, aus Glas oder Keramikperlen bestehen.
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Die Erfindung stellt auch ein Verfahren
zur Herstellung eines Druckzylinders bereit, welches das Gießen einer
Zylinderschale aus einer syntaktischen Gießmasse mit einer Polyurethanmatrize
umfasst, welche hohle Mikrokugeln enthält, wobei die Umfangsoberfläche der
Zylinderschale maschinell hergestellt wird, um eine porenlose, maschinenbearbeitete
Oberfläche
herzustellen und auf der Oberfläche
eine Schicht aus chrombehandeltem/verchromtem Kupfer aufzubringen,
um eine Druckfläche
zu bilden.
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Die Schale kann vorteilhafterweise
mechanisch verstärkt
sein, um eine elastische Verformung des Zylinders mit Hilfe eines
starren Rohrkerns zu verhindern, auf welchem die Schale gegossen
ist. Der Kern kann z. B. aus mit Glas verstärktem Kunststoff oder einer
Betonzusammensetzung sein.
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Das in der Gießmasse verwendete Polyurethan
kann aus einer Reihe von Bestandteilen hergestellt sein. Z. B. können Polyether-
oder Polyester-Polyole mit einem der üblichen Isocyanate verwendet
werden; einschließlich
Methylendiphenyl-Diisocyanat; Toluol-Diisocyanat; Naphthalin-Diisocyanat;
Tetramethyl-Xyliden-Diisocyanat;
Isophoron-Diisocyanat; Phenylen-Diisocyanat; Cyclohexyl-Düsocyanat; Xyliden-Diisocyanat;
Hexamethylen-Diisocyanat; ebenso wie Biuret, Allophanat und Vorpolymerisat-Addukte
von diesen. Diol, Triol, Polyol oder Polyaminvernetzer können mit
einem Amin oder einem Metallkatalysator verwendet werden, welcher
vorzugsweise ein Typ ist, der eine einer Perlenausdehnung folgende
Gebläsereaktion
in dem Gießschritt
negiert.
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Die Isocyanat-Komponente kann vorpolymerisiert
sein und das Ausdehnungsagens enthalten, so dass die Isocyanatkomponente
eine Flüssigkeit
mit geringer Dichte ist, während
das Polyol ein normales Polyol ist.
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Eine geeignete Zusammensetzung kann
folgendermaßen
sein:
| Polyol-Komponente:
(nach Gewicht) | |
| Castoröl/Rizinusöl | 46,8 |
| Polyether-Hexol | 46,8 |
| Schaumverhinderer
(Antifoam) | 0,19 |
| Trockenmittel | 2,4 |
| Katalysatoren | 0,25 |
| Expancel
551 DE | 3,59 |
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Isocyanat
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Polymeres Methylendiphenyl-Diisocyanat
(MDI) – 100%
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- Mischungsverhältnis:
60 Teile Polyol zu 50 Teilen von Isocyanat
- Gelzeit bei 25°C – 10 bis
15 Minuten
- Härte – 70 Shore
D
- Dichte – 0,72
- Viskosität
Polyol – 400
Poise bei 25°C
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Das Gießen wird bei 60°C in einer
Niederdruck-Zweikomponenten-Polyurethanspender-2KM-Einrichtung durchgeführt.
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Erfindungsgemäß wird die Oberfläche der
syntaktischen Polyurethangießzusammensetzung
nach der maschinellen Bearbeitung vorzugsweise mit einer leitfähigen Beschichtung
versehen, um eine Hauptoberfläche
für das
Kupferbeschichten bereitzustellen.
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Es hat sich erwiesen, dass dies notwendig
ist, da die bevorzugte syntaktische Polyurethan-Zusammensetzung
eine schlechte Verbindung zu der Kupferbeschichtung hat, so dass
es eine geringe Adhäsion
zwischen der maschinell bearbeiteten Zylinderoberfläche und
der Kupferbeschichtung gibt.
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Die leitfähige Beschichtung ist vorzugsweise
ein organisches Lösungsmittel
auf der Basis einer Zusammensetzung, welche ein oder mehrere leitfähige Materialien
enthält.
Das letztere kann Zusätze
von leitenden Materialien aufweisen, wie z. B. fein verteilte Metalle
oder Zusätze,
welche den ionischen Zustand der Beschichtung anpassen, um ihn leitfähig zu machen.
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Die Zylinder können ausschließlich aus
der syntaktischen Gießmasse
hergestellt sein, während
in anderen möglichen
Ausführungsbeispielen
die Zylinderschalen mit Stahl- oder Aluminium-Endplatten und/oder Schäften oder
Zapfen versehen sind.
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Die erfindungsgemäßen Zylinder können nicht
nur für
Tiefdruck, sondern auch für
Flexodruck verwendet werden.
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Die Erfindung wird nun als Beispiel
unter Bezugnahme auf die anhängenden
Zeichnungen näher
beschrieben, wobei:
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1 eine
vereinfachte Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Druckzylinders
ist;
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2 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Teils der Zylinderschale ist;
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3 eine
stark vergrößerte Schnittansicht
ist, welche die Ergebnisse zeigt, die durch Bearbeiten eines herkömmlichen
Urethanschaums gewonnen werden; und
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4 eine ähnliche
vergrößerte Schnittansicht
der Struktur einer Oberfläche
ist, welche durch Bearbeiten eines syntaktischen Schaums an einem
erfindungsgemäßen Zylinder
erzeugt wurde.
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In 1 ist
ein Druckzylinder 1 gezeigt, welcher einen Zylinderkörper oder
eine Schale 15 aufweist. Erfindungsgemäß ist der Zylinderschalenkörper 15 durch
Gießen
eines syntaktischen Polyurethanschaums hergestellt, welcher dann
maschinell hergestellt wird, um den gewünschten Durchmesser und eine
im Wesentlichen porenlose und blasenfreie äußere Oberfläche 16 zu erreichen,
auf welcher nach einer Behandlung mit einer leitfähigen Beschichtung
eine Schicht Kupfer 17 aufgebracht wird, welche eine Adhäsion für das Kupfer vor sieht,
dann mit Chrom behandelt wird und danach bearbeitet wird, wie es
erforderlich ist, um als Tiefdruckzylinder zu dienen. Der Zylinder
enthält
auch einen Rohrkern 12, welcher als Träger wirkt und ein Bauteil verstärkt, um
eine elastische Verformung des Zylinders mit Endkappen 13, 14 zu
verhindern oder zu minimieren, welche mit Zapfen 11 geformt
sind, so dass der Zylinder 1 in einer Einrichtung eingesetzt
werden kann. Der Kern ist aus einem geeignet festen Material, wie
z. B. aus mit Glas verstärkten
Kunststoffen oder aus einer betonierten Zusammensetzung, besonders
einer Harz-Beton-Verbindung.
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Die leitfähige Zusammensetzung ist auf
einem organischen Belag basierend einschließlich einem leitfähigen Agent,
wie z. B. pulverisiertem Metall oder sich anpassenden ionischen
Zusätzen.
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Ein Teil der Zylinderschale 15 mit
der Kupferschicht 17 darauf ist in 2 gezeigt.
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4 zeigt,
stark vergrößert, die
Oberfläche 16 der
Zylinderschale 15, in welcher die eingebetteten Perlen
oder Blasen 18 aus Polyurethan oder einem anderen Kunststoffschaum
in einer Polyurethanmatrix 19 gezeigt sind und eine im
Wesentlichen porenlose Oberfläche 16 bilden,
welche frei von wesentlichen Fehlstellen ist und nur Mikrosteinchen
enthält,
welche durch das Öffnen
oder Entfernen von einzelnen Perlen 18 hervorgerufen wurden.
Die Perlen können
alternativ aus Glas- oder Keramikmaterial sein.
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Im Gegensatz dazu zeigt 3 eine maschinell hergestellte
Oberfläche 116 einer
Schicht 115 eines normalerweise offenzelligen Schaums,
welcher z. B. als Flüssigkeit
in die Gussform gegossen worden ist, und dem gleichzeitig ermöglicht wurde,
in der Gussform auszuhärten.
Wie gezeigt, hat der Schaum nach dem Einebnen Hauptöffnungen 117 und
Poren 118, welche durch Verbinden von benachbarten Schaumzellen
oft gut in den Schaumkörper
eindringen, so dass die Oberfläche 116 ohne
Hilfe porenlos oder blasenfrei ist.
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Die Zylinderschale 15 wird
durch Gießen
eines syntaktischen Polyurethanschaums hergestellt. Dies wird dann
maschinell zu dem erwünschten
Format bearbeitet, über
der Oberfläche
ein Anstrich mit einer speziellen Farbe aufgebracht, Kupfer aufgebracht
und dann die Schale in die Zylinderstruktur einge baut, um sie nachfolgend
zu verchromen, zu ätzen
und beim Drucken zu verwenden.
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Der Zylinder kann anstatt 100 kg
etwa 5 bis 7 kg wiegen, wenn für
die Zylinderschale Stahl verwendet wird.
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Der Zylinder kann durch Wiederbeschichtung
mit Kupfer und Wiederverchromen und Ätzen aufbereitet werden. Das
relativ leichte Gewicht gewährleistet,
dass ein Transport und eine Handhabung einschließlich einem Montieren und Demontieren
des Zylinders leicht ist und keine Handhabungsprobleme verursacht.
Ein Zylinder erforderte früher
die Verwendung eines 7,5 t-Lastwagens für die Lieferung eines Zylindersatzes,
kann nun jedoch durch Verwendung eines leichten Lieferwagens geliefert
werden.
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Weil das verringerte Gewicht der
Schale, der sonstigen Teile des Zylinders einschließlich der
Endplatten, des Schafts und der Zapfen aus leichteren Materialien
hergestellt werden kann, können
der Schaft und die Zapfen aus leichteren Materialien, z. B. aus
Leichtmetallen, wie z. B. Aluminiumlegierungen oder synthetischen
Materialien, wie z. B. geeigneten starren Kunststoffmaterialien
hergestellt werden, einschließlich
dem Formen aller oder eines Teils des Zylinders aus dem syntaktischen
Schaummaterial.
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Eine bevorzugte syntaktische Schaumzusammenstellung,
welche beim Herstellen der Schale verwendet wird, wird wie oben
dargelegt verwendet.
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Alternativ kann ein Gießen mit
einem Polyisocyanat-Gemisch ausgeführt werden, indem ein Vorpolymerisat
mit einem Polyester- oder Polyether-Polyol, einem Bröckligkeitsmodifizierer
und einem Isocyanat-Katalysator, wie z. B. einem DABCO TMR5, verwendet
wird.
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Andere Urethanderivate können Polyoxazolidone
sein, welche mit Hilfe von Epoxy-/Isocyanatzusatz-Zusammensetzungen
hergestellt werden können.
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Als eine Alternative zu Polyurethan
kann das syntaktische Material auf der Basis von anderen Polymeren,
wie z. B. ungesättigtem
Polyester, Vinylester oder Polyacrylsystemen, wie z. B. Modar (Handelsmarke ICI),
verwendet werden.