DE60005167T2

DE60005167T2 - Tiefdruckzylinder

Info

Publication number: DE60005167T2
Application number: DE60005167T
Authority: DE
Inventors: Robert Malcolm Glossop MOSS; John William NR Preston CAMPION; Sidney Robert Urmson ARMFIELD
Original assignee: Hyperlast Ltd
Current assignee: Hyperlast Ltd
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: ES2207495T3; WO2000059727A1; AU3828100A; JP2002540985A; ATE249339T1; DK1171304T3; JP4179752B2; DE60005167D1; PT1171304E; EP1171304A1; EP1171304B1

Description

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen bei Tiefdruckzylindern.
Zurzeit werden Tiefdruckzylinder aus rostfreiem Stahl gewöhnlich auf die erforderliche Größe maschinell bearbeitet.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
Isocyanat
Polymeres Methylendiphenyl-Diisocyanat (MDI) – 100%

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

Das Gießen wird bei 60°C in einer Niederdruck-Zweikomponenten-Polyurethanspender-2KM-Einrichtung durchgeführt.
Erfindungsgemäß wird die Oberfläche der syntaktischen Polyurethangießzusammensetzung nach der maschinellen Bearbeitung vorzugsweise mit einer leitfähigen Beschichtung versehen, um eine Hauptoberfläche für das Kupferbeschichten bereitzustellen.
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.
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.
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.
Die erfindungsgemäßen Zylinder können nicht nur für Tiefdruck, sondern auch für Flexodruck verwendet werden.
Die Erfindung wird nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen näher beschrieben, wobei:
1 eine vereinfachte Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Druckzylinders ist;
2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Zylinderschale ist;
3 eine stark vergrößerte Schnittansicht ist, welche die Ergebnisse zeigt, die durch Bearbeiten eines herkömmlichen Urethanschaums gewonnen werden; und
4 eine ähnliche vergrößerte Schnittansicht der Struktur einer Oberfläche ist, welche durch Bearbeiten eines syntaktischen Schaums an einem erfindungsgemäßen Zylinder erzeugt wurde.
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.
Die leitfähige Zusammensetzung ist auf einem organischen Belag basierend einschließlich einem leitfähigen Agent, wie z. B. pulverisiertem Metall oder sich anpassenden ionischen Zusätzen.
Ein Teil der Zylinderschale 15 mit der Kupferschicht 17 darauf ist in 2 gezeigt.
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.
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.
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.
Der Zylinder kann anstatt 100 kg etwa 5 bis 7 kg wiegen, wenn für die Zylinderschale Stahl verwendet wird.
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.
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.
Eine bevorzugte syntaktische Schaumzusammenstellung, welche beim Herstellen der Schale verwendet wird, wird wie oben dargelegt verwendet.
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.
Andere Urethanderivate können Polyoxazolidone sein, welche mit Hilfe von Epoxy-/Isocyanatzusatz-Zusammensetzungen hergestellt werden können.
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.

Claims

Druckzylinder, der eine leichte Schale (15) aus einer syntaktischen Gießmasse mit einer Polyurethanmatrize umfasst, welche hohle Mikrokugeln (18) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (15) eine porenlose, maschinell bearbeitete Oberfläche (16) mit einer Druckfläche aus verchromtem Kupfer aufweist, das auf der Oberfläche (16) aufgebracht ist.
Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche (16) eine leitfähige Schicht aufgebracht wird, bevor auf dieser die verchromte Kupferschicht aufgebracht wird.
Druckzylinder nach Anspruch 1, wobei die hohlen Mikrokugeln hohle Perlen (18) umfassen, mit einer Schale aus Polyurethan-, Glas- oder Keramikmaterial bestehen, welche einen leeren Innenraum umschließen.
Druckzylinder nach Anspruch 2, wobei die leitfähige Beschichtung eine Zusammensetzung auf der Basis eines organischen Lösungsmittels umfasst, welche ein oder mehrere elektrisch leitfähige Materialien enthält.
Druckzylinder nach Anspruch 4, wobei das leitfähige Material oder die leitfähigen Materialien ein Additiv umfasst, das ein oder mehrere elektrisch leitfähige, fein verteilte Metalle enthält.
Druckzylinder nach Anspruch 4, wobei das leitfähige Material ein Additiv umfasst, welches den Ionenzustand der Beschichtung darauf einstellt, sie elektrisch leitfähig zu machen.
Druckzylinder nach Anspruch 3, bei welchem die Perlen (18) einen Größenbereich von 20 bis 100 μm (Mikron) haben.
Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Schale (15) auf einem Verstärkungskern ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Druckzylinders, das die Folgendes umfasst: Gießen einer Zylinderschale (15) aus einer syntaktischen Gießmasse, die eine Polyurethanmatrize umfasst, welche hohle Mikrokugeln (18) enthält; maschinelle Bearbeitung der Umfangsoberfläche der Zylinderschale (15), um eine porenlose, maschinell bearbeitete Oberfläche (16) zu erzeugen und Aufbringen einer Schicht aus verchromtem Kupfer auf die Oberfläche (16), um eine Druckfläche (17) bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 9, umfassend die Beschichtung der maschinell bearbeiteten Oberfläche (16) mit einer leitfähigen Beschichtung vor dem Aufbringen der Schicht aus verchromtem Kupfer.