DE68921978T2

DE68921978T2 - Hydrophobe oleophile mikroporöse Farbwalzen.

Info

Publication number: DE68921978T2
Application number: DE68921978T
Authority: DE
Inventors: Thomas A Fadner
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Goss International LLC
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2009-12-29
Also published as: EP0394559A2; JPH07426B2; JPH02299889A; CA2006227A1; AU639221B2; AU4783590A; CA2006227C; EP0394559A3; DE394559T1; EP0394559B1; US5123350A; DE68921978D1

Description

In der Praxis der zonenschraubenlosen Farbzufuhr zum lithographischen Drucken, bei dem in dem Drucksystem Farbe mittels einer Dosierwalze und einer mit dieser zusammenwirkenden Abstreifklinge dosiert wird, haben Fadner in dem US- Patent 4 601 242, Fadner und Hycner in dein US-Patent 4 537 127 und Fadner in dem US-Patent 4 603 634 vorteilhafte Verfahren und Mittel offenbart, durch welche die Oberfläche einer Farbdosierwalze die beiden Eigenschaften aufweist, daß sie sowohl hydrophob als auch oleophil ist, also wasserabstoßend und ölanziehend. Diese beiden Eigenschaften können vorliegen, wenn die lithographische Oberfläche der Farbdosierwalze mit dimensionierten Farbrückhaltezellen oder mit einer Oberfläche gebildet ist, die unregelmäßig voneinander beabstandete Hohlräume aufweist, die in der Lage sind, Farbe zurückzuhalten. Beim Anwenden der zonenschraubenlosen Farbzufuhr ist das Vorliegen der oleophilen und hydrophoben Eigenschaften an der Oberfläche der Farbdosierwalze unbedingt erforderlich, da das Lithographiedrucken das Vorhandensein von Wasser in den verwendeten Farbfilmen erfordert. Das Vorhandensein von hydrophilen oder wasseranziehenden Bereichen auf der Oberfläche der Farbdosierwalze ermöglicht dem Wasser, die Farbe aus diesen Bereichen zu verdrängen oder sie von diesen Bereichen abzulösen, wodurch die Fähigkeit der Walze unterbrochen wird, Farbe zu tragen und zu dosieren.
Die oben genannten Dokumente aus dem Stand der Technik von Fadner et al lehren auch, daß selbst dann, wenn durch das Vorsehen einer sowohl hydrophoben als auch oleophilen Dosierwalzenoberfläche eine gleichmäßige Farbdosierung gewährleistet ist, sich der Wassergehalt der Farbfilme auf den Farbwalzen entlang der Druckerpressenbreite in Abhängigkeit von den relativen Mengen von Farbe und Wasser verändern kann, die zum Sättigen des gedruckten Formats verbraucht werden. Damit erreicht wird, daß die Farbe während eines Druckerpressenlaufs gleichmäßig entlang der Druckerpresse verfügbar ist, ist es notwendig zu gewährleisten, daß kontinuierlich an allen Stellen der Druckplatte eine konstante Farbzusammensetzung verfügbar ist. Wenn keine konstante Farbzusammensetzung entlang der Druckerpressenbreite verfügbar ist, hat der Wassergehalt die Neigung, sich in Bereichen mit geringer Druckdichte anzusammeln, wodurch eine unerwünschte Druckqualität auftritt. Mittel zum Erzielen einer gleichmäßigen Farbzusammensetzung entlang der Druckerpresse sind in dem US-Patent 4 690 055 von Fadner et al offenbart.
Wenn absichtlich hydrophile Bereiche in entweder einer zufälligen oder geometrisch gleichförmigen Weise enthalten sind, wie die Stegbereiche der mit Zellen versehenen Dosierwalze, die in dem US-Patent 4 637 310 von Sato und Harada offenbart ist, oder wie in der zellenlosen oder glattflächigen Dosierwalze, die in dem US-Patent 4 287 827 von Warner offenbart ist, könnte daraus gefolgert werden, daß die Vorhersagbarkeit einer Farbdosierung erzielt wird, da jeder Wassereinfluß aufgrund des Ablösens von Farbe in den hydrophilen Bereichen in Übereinstimmung mit dem beim Bilden der hydrophilen Bereiche gewählten Muster stattfinden würde. Allerdings werden die Durchsätze von Wasser und Farbe über der Druckerpressenbreite und daher die jeweils benötigten Mengen von dem Format der Bildbereiche und der bildfreien Bereiche der Druckplatte bestimmt, die zu jedem bestimmten Zeitpunkt verwendet wird. Die Druckformate sind im allgemeinen nicht gleichförmig und von Druckerpressenlauf zu Drukkerpressenlauf selten gleich. Daher wird das Ausmaß des Ablösens der Farbe durch Wasser beim Betrieb einer Vorrichtung, welche die oleophile und hydrophile Technologie verwendet, von den gegenwärtigen Mengen von Wasser abhängen, die in der Farbe an verschiedenen Stellen der Dosierwalze vorliegen. Diese Stellen stimmen wiederum mit den verschiedenen Mengen von Farbe und Wasser über der Druckerpressenbreite überein, die an der Druckplatte zum Drucken des Formats notwendig sind. Je höher der Wassergehalt in der Farbe in einem hydrophilen Bereich ist, desto größer wird die Neigung sein, daß das Farbtragvermögen verlorengeht, da die Farbe in dem zugehörigen begrenzten Gebiet abgelöst wird. Das Ergebnis ist eine veränderliche Farbzufuhr von Druckerpressenlauf zu Druckerpressenlauf, wenn das gedruckte Format verändert wird, begleitet von Druckbereichen mit unerwartet geringer oder unerwartet hoher optischer Dichte.
Hartkeramikmaterialien wie Chrom und Aluminiumoxide sowie Wolframcarbid sind normalerweise hoch widerstandsfähige Materialien und neigen dementsprechend dazu, bei Vorhandensein von Wasser hydrophil und beim Vorhandensein von nur ölartigen Materialien oleophil zu sein. Unter Verwendung dieser Materialien hergestellte Dosierwalzen sind, obwohl sie oft erfolgreich beim Hochdruck in Verbindung mit Farben entweder auf Wassergrundlage oder auf Ölgrundlage verwendet werden, nicht in der Lage, bei der Verwendung von Farben auf Ölgrundlage mit einem Wassergehalt konstante Farbmengen beim Lithographiedrucken zu liefern. Das Ausmaß der Inkonsistenz der Farbzufuhr ist dadurch bestimmt, ob in der Farbe vorhandenes Wasser die Farbe an der Keramikoberfläche der Walze verdrängt oder von dieser abgelöst hat. Wie oben ausgeführt ist, hängt das Ausmaß des Ablösens von dem Wassergehalt der Farbe in jedem ausgewählten Ort entlang der Druckerpressenbreite ab, wobei der Wassergehalt wiederum von dem gedruckten Format abhängt.
Das oben genannte US-Patent 4 601 242 von Fadner offenbart ein Mittel zur Verwendung der vorteilhaften Keramikeigenschaften Härte und Verschleißfestigkeit, um annehmbar lange Lebensdauern von Lithographie-Farbdosierwalzen zu erhalten. Genauer gesagt wird ein Keramikpulver, insbesondere Aluminiumoxid, in einer zweckmäßigerweise dünnen Schicht von weniger als ungefähr 50,8 um (2 mils) Dicke auf einen kupferbeschichteten Dosierwalzenkern flammengespritzt. Kupfer ist normalerweise hydrophob und oleophil. Dieses Verfahren führt zu einer harten verschleißfesten Oberfläche, die zwischen den Partikeln eine ausreichende Porosität für Wechselwirkungen zwischen Farbe und Wasser aufweist, bei denen die Oberfläche wirkt, als ob sie aus Kupfer besteht und daher Farbe bevorzugt vor Wasser zurückhält, sie jedoch gleichzeitig als verschleißfestes Keramikmaterial für die Schabwirkung einer Abstreifklinge wirkt. Obwohl sie im Handel erhältlich ist, hat diese Art von Walzen eine Lebensdauer in einer Druckerpresse von ungefähr 20 bis 30 Millionen Druckkontakten, da die Keramikschicht relativ dünn gehalten werden muß, um zu gewährleisten, daß die oleophile Eigenschaft des darunterliegenden Kupfers nicht von den hydrophilen Eigenschaften aufgehoben wird, die von der Keramikschicht an den Tag gelegt werden. Zusätzlich kann die Keramikschicht, die normalerweise hydrophil ist, zunehmend stärker hydrophil werden aufgrund der Ansammlung von Verschmutzungen, die mit dem Benutzen und dem Reinigen der Druckerpresse in Verbindung stehen.
Eine Hauptaufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine einfache, kostengünstige Farbdosierwalze zu schaffen, die bei zonenschraubenlosen Lithographie-Druckerpressensystemen, bei denen Wasser in der Farbe vorhanden ist, lange Betriebslebensdauern gewährleistet.
Eine zusätzliche Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer Farbdosierwalze zu schaffen, die eine mikroporöse verschleißfeste Oberflächenschicht aufweist, in die ein organisches Material infundiert ist, das reagiert, um ein oleophiles und hydrophobes Reaktionsprodukt zu bilden.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Mittel zu schaffen, durch welches harte und verschleißfeste, jedoch normalerweise hydrophile Keramikmaterialien als Teil einer Kompositschicht verwendet werden, die hydrophobe und oleophile Eigenschaften aufweist, ohne daß ihre normalerweise hervorragend verschleißfesten Qualitäten beeinträchtigt werden,
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine verbesserte Farbwalze mit einem Kompositaufbau zu schaffen, der ein hohes Maß von Verschleißfestigkeit mit einem bevorzugten Anziehen und Halten von Ölfarben bei dem Vorhandensein von Wasser kombiniert.
Erfindungsgemaß ist eine Farbdosierwalze zum zonenschraubenlosen Drucken unter Verwendung eines Gemischs aus Druckfarbe auf Ölgrundlage und Wasser als den Druck bildendes Medium geschaffen, umfassend:
a) eine Grund- bzw. Kernwalze vorbestimmter Festigkeit, vorbestimmten Durchmessers und vorbestimmter Länge mit einer äußeren Oberfläche von im wesentlichen zylindrischer Form;
b) eine durchgehende mikroporöse keramische Schicht, die mit der äußeren Oberfläche der Kernwalze einen integralen Verbund bildet und die ein zusammenhängendes Netzwerk von Öffnungen definiert, die im wesentlichen das gesamte Volumen der keramischen Schicht durchdringen; und
c) ein oleophiles und hydrophobes Reaktionsprodukt, das in dem zusammenhängenden Netzwerk durch Reaktion eines selbstreaktiven organischen Materials gebildet worden ist, welches aus der aus monomeren, copolymeren und pre-polyineren Kohlenwasserstoffen oder chemisch reaktive Gruppen tragenden Kohlenwasserstoffen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei das organische Material polymerisationsreaktiv oder kupplungsreaktiv ist und wobei das oleophile und hydrophobe Reaktionsprodukt durch einen Wasserkontaktwinkel von nicht weniger als 90º und einen Farbölkontaktwinkel von nicht mehr als 10º und durch Farbausbreitung gekennzeichnet ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer verschleißfesten Farbdosierwalze mit oleophilen und hydrophoben Eigenschaften, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
a) es wird eine Walze mit einer aus einem mikroporösen keramischen Material gebildeten, im wesentlichen zylindrischen Oberflächenschicht bereitgestellt, bei der das mikroporöse keramische Material ein zusammenhängendes Netzwerk von Öffnungen definiert, welche im wesentlichen das gesamte Volumen der mikroporösen Schicht durchdringen;
b) das zusammenhängende Netzwerk wird mit einem in Lösung gebrachten selbstreaktiven organischen Material infundiert, das aus der aus monomeren, copolymeren und pre-polymeren Kohlenwasserstoffen oder chemisch reaktive Gruppen tragenden Kohlenwasserstoffen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei das organische Material polyinerisationsreaktiv oder kupplungsreaktiv ist; und
c) das reaktive organische Material wird einer Behandlung unterworfen, die zur Reaktion und zur Bildung einer Substanz in dem zusammenhängenden Netzwerk führt, die oleophil und hydrophob ist und die einen Wasserkontaktwinkel von nicht weniger als 90º und einen Farbölkontaktwinkel von nicht mehr als 10º sowie Farbausbreitung aufweist.
Ein bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung ist ein Druckfarbwerk, bei dem ein Gemisch aus Druckfarbe auf Ölgrundlage und Wasser als den Druck bildendes Medium verwendet wird, mit einer Vielzahl von Farbbeschichtungswalzen, von denen eine eine Farbdosierwalze ist, welche umfaßt:
a) eine Grund- bzw. Kernwalze vorbestimmter Festigkeit, vorbestimmten Durchmessers und vorbestimmter Länge mit einer äußeren Oberfläche von im wesentlichen zylindrischer Form;
b) eine durchgehende mikroporöse keramische Schicht, die mit der äußeren Oberfläche der Kernwalze einen integralen Verbund bildet und die ein zusammenhängendes Netzwerk von Öffnungen definiert, die im wesentlichen das gesamte Volumen der keramischen Schicht durchdringen; und
c) ein oleophiles und hydrophobes Reaktionsprodukt, das in dem zusammenhängenden Netzwerk durch Reaktion eines selbstreaktiven organischen Materials gebildet worden ist, welches aus der aus Polystyrolen, Polyisobutylenen, Acrylnitril-Butadien-Styrolen, Polybutadienen und Nitrilkautschuken bestehenden Gruppe ausgewählt ist; wobei das olephile und hydrophobe Reaktionsprodukt einen Wasserkontaktwinkel von nicht weniger als 90º und einen Farbölkontaktwinkel von nicht mehr als 10º sowie Farbausbreitung aufweist; und
d) Mittel zum Abschaben bzw. Entfernen überschüssiger Druckfarbe von der Walze, die unter einem stumpfen Winkel gegen die mit dem mikroporösen keramischen Material beschichtete Kernwalze angestellt sind.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung sind zum Teil offensichtlich und werden zum Teil unter Bezugnahme auf die beigefügte Beschreibung und die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- Fig. 1 eine Anordnung einen zonenschraubenlosen Lithographie-Drucksystems in einer schematischen Seitenansicht, die eine Lithographiedruck-Anordnung darstellt, welche eine Farbdosierwalze der vorliegenden Erfindung verwendet;
- Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der Walze dieser Erfindung, in dem die infundierte verschleißfeste Oberfläche dargestellt ist, in der Aussparungen zum Halten von Farbe vorgesehen sind;
- Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend Fig. 2, wobei jedoch eine Walze dargestellt ist, in der keine individuell gebildeten Aussparungen zur Aufnahme von Farbe vorgesehen sind;
- Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 3, bei dem eine Abwandlung der Gestalt der individuell geformten Farbaufnahmeaussparungen dargestellt ist;
- Fig. 5 eine Draufsicht auf Fig. 4; und
- Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts durch die mikroporöse Keramikschicht, in der die Anordnung des oleophilen und hydrophoben Reaktionsproduktes dargestellt ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Farbdosierwalze zum Dosieren von Farbe in modernen Hochgeschwindigkeits-Lithographiedrucksystemen sowie auf ein Farbsystem, in dem zonenschraubenlose Mittel vorgesehen sind, um das Farbsystem zu vereinfachen sowie das Ausmaß der Bedienersteuerung oder der Bedieneraufmerksamkeit zu vermindern, die während des Betriebs der Druckerpresse notwendig ist.
Üblicherweise umfaßt eine ein zonenschraubenloses Farbsystem verwendende Druckerpresse einen Farbvorratsbehälter oder Farbsumpf 10, eine Pumpe 11 sowie Rohre 12, die eine Farbschale 13 anschließen, in der eine Dosierwalze 13' angeordnet ist, um einer reibgetriebenen Farbübertragungswalze 15 Farbe zuzuführen. Eine mit stumpfen Winkel angestellte Abstreif- oder Dosierklinge 15 wirkt gegen die Dosierwalze 13', um die gesamte auf der Dozierwalze 13' vorhandene Farbe mit Ausnahme der in den Zellen vorhandenen zu entfernen. Die Farbe wird von der Übertragungswalze 15 auf eine im wesentlichen glatte Farbwalze 20 übertragen, in der sie mit von einer Befeuchtungsvorrichtung 21 zugeführtem Wasser kombiniert wird. Das Befeuchtungsfluid kann von jedem geeigneten Mittel zugeführt werden, entweder, wie dargestellt, zu der Farbwalze 20, oder direkt auf die Plattenwalze 25, wie unter dem Bezugszeichen 26 gestrichelt dargestellt ist. Die gegen die Dosierwalze 13 wirkende Abstreifklinge 16 (oder ein anderes Mittel zur Farbentfernung) wird verwendet, um kontinulierlich im wesentlichen die gesamte überschüssige Farbe von der Walze zu entfernen. Alle oben genannten Elemente arbeiten dahingehend, daß der auf dem druckerpressengetriebenen Plattenzylinder 25 angebrachten Druckplatte 28 ein gleichförmiger Farbfilm geliefert wird. Die Platte auf dem Zylinder 25 liefert die Farbe wiederum in Form eines Bildes z.B. einer Papierbahn 30, die durch den Druckspalt geführt wird, der von dem Drucktuchzylinder 31 und dem Druckzylinder 32, die zusammenwirken, gebildet ist. Alle in den Fig. 1 und 2 dargestellten Walzen sind im wesentlichen mit parallelen Achsen angeordnet.
Für den Fachmann auf dem Gebiet des zonenschraubenlosen Lithographiedruckens sind viele andere Druckerpressengestaltungen denkbar, wobei die für ein gutes Arbeiten der Erfindung notwendigen Hauptmerkmale nachfolgend dargestellt sind.
Die Menge der die Druckplatte erreichenden Farbe kann durch die Abmessungen von Vertiefungen oder von Farbaufnahmezellen, die in der Oberfläche der Farbdosierwalze gebildet sind, in Verbindung mit einer sich entlang der Oberfläche erstreckenden Abstreif- oder Dosierklinge gesteuert werden, die kontinuierlich praktisch die gesamte Farbe von der mit Zellen versehenen Dosierwalze entfernt mit Ausnahme der in den Zellen oder Aussparungen getragenen Farbe.
Die Farbdosierwalze besteht aus einem Stahl oder aus Aluminium oder einem vergleichbaren Kernmaterial geeigneter Stärke, geeigneter Länge und geeignetem Durchmesser, und sie ist in geeigneter Weise mit einem relativ dicken, verschleißfesten Keramikmaterial überzogen. Obwohl die Walzenoberfläche nicht unter allen Umständen graviert sein muß, kann ein Lasergravieren dazu verwendet werden, genau dimensionierte und positionierte Zellen oder Vertiefungen zu bilden, die zusammen mit einer Abstreifklinge dazu dienen, ein benötigtes Farbvolumen präzise zu dosieren. Um ein genaues und kontinuierliches Dosieren der Farbe von allen Bereichen der Walzenoberfläche während der von dem Verschleiß bestimmten Nutzlebensdauer der Walze zu gewährleisten, ist das Keramikmaterial mit organischen Materialien infundiert, die mit ihren einzelnen Bestandteilen reagieren, um ein hydrophobes und oleophiles Reaktionsprodukt zu bilden.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine Form dieser Erfindung dargestellt, in der die zur Herstellung der Dosierwalze 14 verwendete Kernwalze vor dem Aufbringen der mite dem Bezugszeichen 35 versehenen Keramikbeschichtung graviert ist.
Die in der Zeichnung dargestellte, mit Zellen versehene Dosierwalze 13' kann wie oben ausgeführt mechanisch graviert und dann beschichtet oder erst beschichtet und dann lasergraviert werden, um in der beschichteten Oberfläche der Walze nach Art eines Musters angeordnete vertiefte Zellen zu bilden. Das Volumen und die Häufigkeit der Vertiefungen sind auf der Basis der Farbvolumens ausgewählt, das zum Erreichen der Anforderungen der gedruckten optischen Dichte notwendig sind, sowie in Übereinstimmung mit bekannten Techniken. In einer Alternative kann die Walze eine nominell glatte Fläche aufweisen, die, wie hier beschrieben, mit der harten Oberfläche mit oleophilen und hydrophoben Eigenschaften versehen ist.
Die Walze 13' wird normalerweise zusammen mit einer Abstreif- oder Dosierklinge 16 verwendet, um die Zufuhr von Farbe zu dem Drucksystem zu dosieren. Üblicherweise kann die Walze 20 auch als die Dosierwalze in einer näher an der Druckplatte liegenden Stellung verwendet werden, in der sie zusammen mit einer (nicht dargestellten) Abstreifklinge wirkt, die praktisch die gesamte benutzte und zurücklaufende Farbe, die an dieser Stelle vorliegt, von dem Drucksystem entfernt. Die Walzen 13 und 15 werden dann nicht benötigt. In jedem Fall wird der zurücklaufende Farbfilm, der den unverbrauchten Teil der zugeführten Farbe darstellt, kontinuierlich abgeschabt und in den Sumpf 10 geführt, aus dem er nachfolgend über die Pumpe 11 zurück zu der mit Zellen versehenen Dosierwalze 13' zirkuliert. Viele dieser Bauelemente einer Lithographie-Druckerpresse sind ausführlicher in dem US-Patent 4 690 055 von Fadner et al beschrieben.
Ich habe herausgefunden, daß die üblicherweise erhältlichen harten, verschleißfesten keramischen und keramikartigen Materialien, wie Aluminiumoxid, Wolframcarbid und Chromoxid, die alle zum Herstellen einer Farbwalze erhältlich sind, anstatt einer Schicht aus Farbe auf Ölgrundlage auf ihren Oberflächen eine Schicht aus Wasser bevorzugen, wenn beide Flüssigkeiten vorliegen. obwohl verschiedene Keramikmaterialien für die harte, verschleißfeste oberste Oberfläche von Farbdosierwalzen sowohl für ein Drucksystem wie Hochdruck, das ein einziges Druckfluid auf Ölgrundlage verwendet, als auch für Flexographiedrucksysteme bekannt sind, die ein einziges Farbfluid auf Wassergrundlage verwenden, wird von diesen Keramikoberflächen eine Farbe auf Öl- oder Harzgrundlage abgelöst, sobald bei Verwendung der Walze beim Lithographiedrucken ausreichend Befeuchtungswasser durch die Farbe hindurch zu der Walze vordringt. Dies ist leicht verständlich, wenn man bedenkt, daß hydrophile oder wasseranziehende Oberflächen wie von Keramikmaterialien beim Fehlen von Wasser oleophil oder ölanziehend sind. Wenn auf eine Keramik eine frische unbenutzte, wasserfreie Lithographiefarbe aufgebracht wird, entfaltet die Farbe anfänglich eine gute Haftung an der Walzenoberfläche, und sie benetzt die Oberfläche gut. Unter diesen anfänglichen Bedingungen wird ein normales Farbdosierverhalten beobachtet. Wenn sich allerdings während des Lithographiedruckens der Wassergehalt in der Farbe erhöht, wird ein Zustand erreicht, bei dem eine Kombination aus Walzenspaltdruck und zunehmendem Wassergehalt in der Farbe Wasser durch die Farbschicht zu der Dosierwalzen-Keramikoberfläche treibt. Da das Wasser bevorzugt an der Walzenoberfläche haftet, löst es die Farbe von dieser Oberfläche, wodurch nachfolgend ein Aufnehmen von Farbe von den Farbzufuhrmitteln unterbunden wird.
Ich habe herausgefunden, daß die Probleme der Beeinträchtigung durch Wasser bei Verwendung von keramikbeschichteten Walzen nach dem Stand der Technik zum Dosieren von Farbe bei zonenschraubenlosen Lithographie-Farbsystemen dadurch vermieden werden können, daß auf die Oberfläche der Keramikwalze fest organische Materialien, die mit ihren einzelnen Bestandteilen reagieren, um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das oleophile und hydrophobe Eigenschaften besitzt, aufgebracht und in die Zwischenräume einer mikroporösen Schicht aus Keramikmaterial infundiert werden. So behandelte Keramikwalzen arbeiten in Lithographie-Drucksystemen als Dosierwalzen, ohne daß die oben genannten chemisch bedingten Ausfälle der Farbdosierung auftreten.
In einer Form dieser Erfindung kann eine Stahl oder Aluminiumwalze oder ein sonstige geeignete Walze mechanisch in einem Muster graviert werden, das z.B. dem in Fig. 2 dargestellten entspricht, dann wird die Walze durch Flammspritzen mit Keramik in einer maximalen Dicke von ungefähr 127 bis 203,2 um (5 bis 8 mils) beschichtet, so daß die ursprünglich auf der Kernoberfläche vorhandene Zellenstruktur im wesentlichen beibehalten wird. Im Falle einer aus Aluminium hergestellten Kernwalze kann die Walze hartanodisiert werden, um die keramikartige Schicht an Ort und Stelle zu bilden. Der Prozeß des Aufbringens erfordert normalerweise wiederholte Durchgänge der Vorrichtungen zum Keramikbeschichten, um dünne Schichten aufzubringen, und kann von dem Infundieren der gewählten organischen Substanz gefolgt werden, wie hier an anderer Stelle beschrieben ist.
In einer Alternative kann der Walzenkern in gleicher Weise mechanisch graviert werden, dann wird er in einem Durchgang durch Flammspritzen mit einem dünnen Film aus Keramikpulver mit einer Beschichtungsdicke von üblicherweise weniger als 2,54 bis 5,08 um (0,1 bis 0,2 mil) beschichtet, dann mit den organischen Substanzen infundiert, die reagieren, um das oleophile und hydrophobe Material zu bilden, dann in einem weiteren Durchgang mit Keramik beschichtet, dann wird erneut infundiert, usw., bis die gewünschte, 127 bis 203,2 um (5 bis 8 mil) dicke Keramikbeschichtung durch aufeinanderfolgendes Beschichten und Infundieren aufgebaut ist.
Die gewünschte mikroporöse Schicht kann auch dadurch erhalten werden, daß ein Walzenkern aus Stahl oder Aluminium einem aus mehreren Durchgängen bestehenden Flammspritzbeschichten mit den ausgewählten Keramikpartikeln ausgesetzt wird, um eine dicke Beschichtung von 76,2 bis ungefähr 254 um (3 bis ungefähr 10 mil) oder mehr aufzubauen. Diese Beschichtung, wie sie beispielsweise in den Fig. 4 und 5 mit dem Bezugszeichen 40 dargestellt ist, wird dann lasergraviert, um ein Zellmuster 41 zu schaffen, das beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, woraufhin die organischen Materialien in die Keramikoberfläche infundiert werden.
Die gleiche Strukturart kann erhalten werden, wenn das organische Material nach jedem Durchgang des Flammspritzbeschichtens in einer Reihe von ungefähr 6 bis ungefähr 20 Durchläufen aufgebracht wird, um die gewünschte Dicke der organischen/keramischen Beschichtung zu erzielen, wobei dann die Lasergravur durchgeführt wird, um die notwendige Farbtragekapazität zu erzeugen.
Es können verschiedene Arten von oleophile und hydrophobe Materialien bildende Mittel verwendet werden. Als oleophile und hydrophobe Materialien bildende Mittel werden hier die organischen Substanzen bezeichnet, die in die mikroporöse Keramik infundiert werden können und die dort zur Reaktion oder zum Aushärten gebracht werden können, z.B. durch Erwärmen, ultraviolette Strahlung oder ähnliches, um einen fest angeordneten Feststoff zu bilden, der oleophile und hydrophobe Eigenschaften aufweist. Diese Materialien sind im allgemeinen Feststoffe und Flüssigkeiten, die in Lösung gebracht sind und durch Sprühen, Spritzen, Eintauchen oder andere bekannte Verfahren des Aufbringens aufgebracht werden können. Ein Hauptziel beim Aufbringen des oleophilen und hydrophoben Materials besteht darin, die mikroporösen Keramikpulver-Beschichtungsoberflächen so weit wie möglich ölanziehend und wasserabstoßend zu machen, indem das das oleophile und hydrophobe Material bildende Mittel so tief wie möglich in die Beschichtung eingebracht wird. Bevorzugt werden sehr dünnflüssige Flüssigkeitssysteme. Einfache Spritzbeschichtungstechniken sind ebenso wie Eintauchbeschichten mit Walzendrehung geeignet. Verdünnte Lösungen des reaktiven Mittels in Lösemitteln, die eine offene Zeit von Sekunden bis zu Minuten ermöglichen, unterstützen ein tiefes Eindringen in die Zwischenräume der Keramikbeschichtung.
In allen Fällen muß das oleophile und hydrophobe Material im wesentlichen in den Zwischenräumen der Keramikbeschichtungsoberfläche festgelegt und eingeschlossen werden oder fest an der Oberfläche anhaften. Die Ziele dieser Erfindung werden durch das Infundieren mit organischen Materialien erreicht, die chemisch selbstreaktiv sind, um die hydrophoben und oleophilen Materialien zu bilden. Dies werden im allgemeinen langkettige Kohlenwasserstoffe oder im wesentlichen Kohlenwasserstoff-Polymermaterialien sein, die chemisch reaktive Gruppen aufweisen. Diese Anforderungen erfüllende, selbstreaktive organische Materialien sind alle polymerisationsreaktive oder kupplungsreaktive, im wesentlichen monomere, copolymere und pre-polymere Kohlenwasserstoffe, die das später erläuterte Kontaktwinkel-Kriterium der fertiggestellten Walze erfüllen. Die organischen Materialien sind insbesondere reaktive Polystyrole, Polyisobutylene, Acrylnitril-Butadien- Styrole, Polybutadiene, Nitrilkautschuke und ähnliche. Ein weiteres geeignetes organisches Material ist das zweiteilige, chemisch reaktive Epoxy/Amin-System, das 492X6215 genannt und von der Paulert Chemical Co. hergestellt und verkauft wird. Weitere nutzbare organische Materialien dieser Klassen ergeben sich für den Fachmann auf dem Gebiet der Chemie und der Polymerwissenschaften auf der Grundlage der hier offenbarten Elemente dieser Erfindung.
In Fig. 6 der Zeichnung ist die Art und Weise dargestellt, in der das oleophile und hydrophobe Material in den Zwischengitter-Hohlräumen angeordnet ist, die von der Keramikbeschichtung gebildet sind. In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 50 allgemein die verschleißfeste Kompositschicht, während das Bezugszeichen 51 die Partikel des Keramikmaterials und das Bezugszeichen 52 das infundierte organische Material, das durch geeignete Maßnahmen zur Reaktion gebracht wird, um das notwendige oleophile und hydrophobe Reaktionsprodukt zu bilden, bezeichnet. Für eine maximale Nutzlebensdauer wird bevorzugt, daß das gesamte von der aufgebrachten Keramikschicht gebildete zusammenhängende Netzwerk von Hohlräumen im wesentlichen vollständig durch das gesamte Volumen der Schicht hindurch infundiert wird.
Ungeachtet einiger allgemeiner oder spezieller Materialoffenbarungen von organischen Materialien, die zur Reaktion gebracht werden können, um die oleophilen und hydrophoben Materialien zu bilden, die für das Ausführen dieser Erfindung geeignet sind, kann das wesentliche Kriterium für die resultierende Verwendung der Walze als eine Lithographie- Farbwalze mehr oder weniger durch das Messen des Winkels vorausgesagt werden, mit dem sich Tropfen aus Farböl oder Wasser spontan auf der Oberfläche der infundierten Walze ausbreiten. Das Verfahren des ruhenden Tropfens, wie es in Standardbüchern der Oberflächenchemie beschrieben ist, ist zum Messen dieser Eigenschaft geeignet. Im allgemeinen weisen oleophile und hydrophobe Walzenmaterialien bei Farböl (Flint Ink Co.) einen Kontaktwinkel von nahezu 0º und bei destilliertem Wasser einen Kontaktwinkel von ungefähr 90º oder mehr auf, wobei diese Werte dazu dienen, ein oleophiles und hydrophobes Material zu bestimmen.
Ich habe z.B. herausgefunden, daß die folgenden Regeln hilfreich, aber nicht einschränkend sind, um Materialien in Übereinstimmung mit diesem Prinzip auszuwählen:
Am besten Wasserkontaktwinkel 90º oder höher Farböl-Kontaktwinkel 10º oder niedriger und Ausbreiten.
Möglicherweise annehmbar Wasserkontaktwinkel 80º oder höher Farböl-Kontaktwinkel 10º oder niedriger und Ausbreiten.
Wahrscheinlich nicht akzeptabel Wasserkontaktwinkel weniger als 80º
Farböl-Kontaktwinkel größer als 10º und/oder kein Ausbreiten.
Materialien, welche nach dieser Definition die oleophilen und hydrophoben Eigenschaften aufweisen, werden in der Praxis einer Lithographie-Druckerpressenanordnung Lithographiefarbe auf ihrer Oberfläche bevorzugt vor Wasser oder Befeuchtungslösung annehmen, aufnehmen und zurückhalten, wenn sowohl Farbe als auch Wasser der Oberfläche angeboten oder auf die Oberfläche aufgebracht werden. Diese kombinierten oleophilen und hydrophoben Eigenschaften ermöglichen in Lithographiedruckerpressen-Farbwalzenwerken verwendeten Walzen, den Transport von Farbe von einem Farbvorratsbehälter zu dem zu bedruckenden Substrat zu unterstützen, ohne daß aufgrund eines Ablösens der Farbe von einer Farbwalze oder mehreren Farbwalzen durch Wasser die Kontrolle über die Dichte der gedruckten Farbe verloren wird.

Claims

1. Farbdosierwalze zum zonenschraubenlosen Drucken unter Verwendung eines Gemischs aus Druckfarbe auf Ölgrundlage und Wasser als den Druck bildendes Medium, umfassend:

a) eine Grund- bzw. Kernwalze vorbestimmter Festigkeit, vorbestimmten Durchmessers und vorbestimmter Länge mit einer äußeren Oberfläche von im wesentlichen zylindrischer Form;

b) eine durchgehende mikroporöse keramische Schicht, die mit der äußeren Oberfläche der Kernwalze einen integralen Verbund bildet und die ein zusammenhängendes Netzwerk von Öffnungen definiert, die im wesentlichen das gesamte Volumen der keramischen Schicht durchdringen; und

c) ein oleophiles und hydrophobes Reaktionsprodukt, das in dem zusammenhängenden Netzwerk durch Reaktion eines selbstreaktiven organischen Materials gebildet worden ist, welches aus der aus monomeren, copolymeren und pre-polymeren Kohlenwasserstoffen oder chemisch reaktive Gruppen tragenden Kohlenwasserstoffen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei das organische Material polymerisationsreaktiv oder kupplungsreaktiv ist und wobei das oleophile und hydrophobe Reaktionsprodukt durch einen Wasserkontaktwinkel von nicht weniger als 90º und einen Farbölkontaktwinkel von nicht mehr als 10º und durch Farbausbreitung gekennzeichnet ist.

2. Farbdosierwalze nach Anspruch 1, bei der das selbstreaktive organische Material ausgewählt ist aus der aus

(a) Polystyrolen;

(b) Polyisobutylenen;

(c) Acrylnitril-Butadien-Styrolen;

(d) Polybutadienen; und

(e) Nitrilkautschuken

bestehenden Gruppe.

3. Farbdosierwalze nach Anspruch 2, bei der das selbstreaktive organische Material Polystyrol ist.

4. Farbdosierwalze nach Anspruch 2, bei der das selbstreaktive organische Material Polyisobutylen ist.

5. Farbdosierwalze nach Anspruch 2, bei der das selbstreaktive organische Material Acrylnitril-Butadien-Styrol ist.

6. Farbdosierwalze nach Anspruch 2, bei der das selbstreaktive organische Material Polybutadien ist.

7. Farbdosierwalze nach Anspruch 2, bei der das selbstreaktive organische Material Nitrilkautschuk ist.

8. Verfahren zur Herstellung einer verschleißfesten Farbdosierwalze mit oleophilen und hydrophoben Eigenschaften, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) es wird eine Walze mit einer aus einem mikroporösen keramischen Material gebildeten, im wesentlichen zylindrischen Oberflächenschicht bereitgestellt, die ein zusammenhängendes Netzwerk von Öffnungen definiert, welche im wesentlichen das gesamte Volumen der mikroporösen Schicht durchdringen;

b) das zusammenhängende Netzwerk wird mit einem in Lösung gebrachten selbstreaktiven organischen Material infundiert, das aus der aus monomeren, copolymeren und pre-polymeren Kohlenwasserstoffen oder chemisch reaktive Gruppen tragenden Kohlenwasserstoffen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei das organische Material polymerisationsreaktiv oder kupplungsreaktiv ist; und

c) das ausgewählte organische Material wird einer Behandlung unterworfen, die zur Reaktion und zur Bildung einer Substanz in dem zusammenhängenden Netzwerk führt, die oleophil und hydrophob ist und die einen Wasserkontaktwinkel von nicht weniger als 90º und einen Farbölkontaktwinkel von nicht mehr als 10º sowie Farbausbreitung aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die mikroporöse keramische Oberflächenschicht auf der Kernwalze durch aufwachsende Aufträge abgeschieden wird und wobei jede aufwachsende Schicht mit dem selbstreaktiven organischen Material infundiert wird, bevor der nächste aufwachsende Teil der Keramikschicht abgeschieden wird.

10. Druckfarbwerk, bei dem ein Gemisch aus Druckfarbe auf Ölgrundlage und Wasser als den Druck bildendes Medium verwendet wird, mit einer Vielzahl von Farbbeschichtungswalzen, von denen eine eine Farbdosierwalze ist, welche umfaßt

a) eine Grund- bzw. Kernwalze vorbestiminter Festigkeit, vorbestimmten Durchmessers und vorbestimmter Länge mit einer äußeren Oberfläche von im wesentlichen zylindrischer Form;

c) ein oleophiles und hydrophobes Reaktionsprodukt, das in dem zusammenhängenden Netzwerk durch Reaktion eines selbstreaktiven organischen Materials gebildet worden ist, welches aus der aus Polystyrolen, Polyisobutylenen, Acrylnitril-Butadien-Styrolen, Polybutadienen und Nitrilkautschuken bestehenden Gruppe ausgewählt ist; wobei das oleophile und hydrophobe Reaktionsprodukt einen Wasserkontaktwinkel von nicht weniger als 90º und einen Farbölkontaktwinkel von nicht mehr als 10º sowie Farbausbreitung aufweist; und

d) Mittel zum Abschaben bzw. Entfernen überschüssiger Druckfarbe von der Walze, die unter einem stumpfen Winkel gegen die mit dem mikroporösen keramischen Material beschichtete Kernwalze angestellt sind.