DK178658B1 - Kammerrakel - Google Patents

Abstract

Kammerrakel til brug i en trykkemaskine, eksempelvis en flexotrykkemaskine, hvor kammerraklen har en forside med en U-formet kanal, hvor kammerraklen er af metal og omfatter en overfladebelægning frembragt ved en plasma elektrolytisk oxidation (PEO), hvor overfladebelægningen i det mindste dækker den U-formede kanal, hvormed der opnås mulighed for at anvende metal til fremstilling af kammerrakler uden risiko for at disse nedbrydes, hverken som følge af kemiske påvirkninger fra de anvendte farver/lakker/primere eller som følge af at overfladebelægningen ødelægges af rengøringsvæsker. Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til behandling af overfladen af en kammerrakel samt en anvendelse af en kammerrakel.

Description

Kammerrakel Opfindelsens område

Den foreliggende opfindelse angår en kammerrakel til brug i en trykkemaskine, eksempelvis en flexotrykkemaskine, hvor kammerraklen har en forside med en U-formet kanal.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til behandling af overfladen af en kammerrakel samt en anvendelse af en kammerrakel.

Opfindelsens baggrund

Kammerrakler er velkendte til brug for rotationsflexotryk, hvilken er en trykkemetode, som især er udbredt inden for emballagesektoren. Ved flexotrykning overføres farve til papir, pap, plast, metalfolie eller lignende trykbærer ved hjælp af en gummikliché, der har en afstemt farvemængde. Farven overføres ved hjælp af en aniloxvalse, der eksempelvis er en metalvalse, der i sin overflade har en mængde små huller eller celler, som typisk er 10 - 100 pm dybe.

Ved at variere antal huller og huldybder er det muligt at variere den farvemængde, som overføres og som typisk er 3 - 25 g/m2. For at sikre, at hullerne kun fyldes til randen skraber et rakelstål hen over valsen. Dette rakelstål er som oftest monteret som en del af et lukket farvetilføringssystem, der omfatter et kammer. Kammeret udgøres af kammerraklen som har en U-formede kanal, hvor der ved hver side er monteret rakelstål, som er i kontakt med valsen og hvor kammeret ved sine ender er lukket af endevægge eller pakninger.

Kammerraklen er almindeligvis fremstillet af metal, fortrinsvis aluminium på grund af de mekaniske egenskaber, som ønskes i forbindelse med længder på en meter eller mere, hvor det eksempelvis er muligt at ekstrudere aluminium.

Rustfrit stål er også en mulighed, men materialet er meget dyrere og tungere end eksempelvis aluminium. Alternativt kan kammerrakeler fremstilles af plastmaterialer eller kompositmaterialer. Disse kammerrakler har dog en begrænset anvendelse på grund af materialernes mekaniske egenskaber, hvor materialerne er vanskelige at bearbejde og hvor materialet tillige kan slå sig.

Valget af materiale til brug for en kammerrakel afhænger også af de farver, primere og laktyper der ønskes anvendt. I dag anvendes eksempelvis farver der er basiske og som derfor har voldt problemet med korrosion af kammerrakler af aluminium. For at afhjælpe dette har man forsøgt at belægge kammerraklerne eller i det mindste deres forsider, som er i kontakt med de aggressive farver, med polytetrafluoroetylen (PTFE).

Dette har imidlertid vist sig at være ufordelagtigt, da polytetrafluoroetylen (PTFE) kun er delvis pH-modstandsdygtig og således kan opløses af visse farver, lakker og primere. Alternativt kan metal belægges ved fornikling eller forkromning. Dette er imidlertid vanskeligt om ikke umuligt at udføre, især når kammerraklen er af aluminium.

Kammerraklen og overfladebelægningen skal samtidig være modstandsdygtige overfor rengøringsvæsker, hvor eksempelvis ethanol også kan opløse polytetrafluoroetylen (PTFE).

Eksempelvis kendes primere, der som hvidt/gennemsigtigt granulat hældes i vand og heri opløses ved at tilføre ammoniak (NFE) der omdannes til ammoniumioner (NH4+). Dette hæver pH-værdien til ca. 8.2, hvorved opløsningen bliver grynet og geleagtig og der udvikles skum, der fylder 30-40 % af primerens volumen. For at fjerne skummet igen hæves pH-værdien yderligere til 8,5-9,0. Denne høje pH-værdi medfører så i stedet problemer med overfladebelægningen af eksempelvis polytetrafluoroetylen (PTFE) og dermed også med kammerraklen. I særdeleshed er der problemer, når de materialer der passerer igennem trykkemaskinen får en fuldstændig overfladebelægning af eksempelvis primer, idet kopperne i valsen dermed tømmes og indeholder luft, der eksempelvis overføres til primeren og dermed danner skum. Når eksempelvis en primer størkner, medfører det en nødvendig renseproces, hvor der anvendes rensevæsker der har højere pH-værdier end de anvendte primere, eksempelvis rensevæsker med pH- værdier på 9-11, hvilket ganske vist løsner den størknede primer igen, men som til gengæld også ødelægger kammerraklens overfladebelægning.

Til trods for den udbredte anvendelse af kammerrakler, har der indtil dato ikke været mulighed for at tilvejebringe kammerrakler med så gode mekaniske egenskaber og med en overfladebelægning der er så god, at den er modstandsdygtig overfor de kemiske påvirkninger fra de nutidige anvendte farver/lakker/primere og som tillige er modstandsdygtig overfor de nødvendige anvendte rensevæsker/rensemidler.

Et eksempel på en sådan kammerrakel er WO 01/60619 Al hvorfra der kendes en kammerrakel af metal til brug i en trykkemaskine, hvor kammerraklen har en forside med en U-formet kanal.

Opfindelsens formål

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise en løsning på disse problemer på en måde, som muliggør anvendelsen af metaller til fremstilling af kammerra-keler uden risiko for at disse nedbrydes, hverken som følge af kemiske påvirkninger fra de anvendte farver/lakker/primere eller som følge af, at overfladebelægningen ødelægges af rengøringsvæsker.

Det er yderligere et formål at tilvejebringe en løsning, der er økonomisk rentabel, således at der ikke er nogen økonomisk årsag til at fastholde de kendte løsninger, hvor mekanisk skrabning er nødvendig, i modsætning til de her beskrevne muligheder, hvor rengøring af primært den U-formede kanal kan foregå med en børste og et rengøringsmiddel med en passende pH-værdi.

Beskrivelse af opfindelsen

Ifølge et første aspekt af opfindelsen opnås det ovenfor anførte formål med en kammerrakel som indledningsvist beskrevet og som beskrevet i den indledende del af krav 1, hvor kammerraklen er af metal og omfatter en overfladebelægning frembragt ved en plasma elektrolytisk oxidation (PEO), hvor overfladebelægningen i det mindste dækker den U-formede kanal.

Med metal menes de metalliske grundstoffer og legeringer heraf, og metal omfatter således også letmetaller. Med letmetal menes metaller og legeringer, der har væsentlig lavere massefylde end stål, såsom eksempelvis aluminium, magnesium, titan og legeringer heraf.

Dette gør det muligt at anvende Plasma Elektrolytisk Oxidation (PEO), der er en elektrokemisk overfladebehandling, der frembringer en overfladebelægning, hvor metal omdannes til keramik ved at lede en pulseret, bipolar elektrisk strøm i en præcist styret bølgeform gennem et bad af fortyndet vandig elektrolyt, hvorved millioner af mikroskopiske, lyn-lignende udledninger af plasma dannes på overfladen af metallet, hvilket gradvis omdanner overfladen til et hårdt, tæt lag af krystallinsk oxid-baseret keramik, som er ekstremt modstandsdygtig over for korrosion og slitage. I PEO-processen, kan udledningen styres til varigheder på millisekunder, hvor strømme på milliampere bruges til at initiere mikrometerstore plasma reaktorer, der blander overflademateriale med elektrolytter. Dette giver mulighed for at tilpasse de keramiske overfladelag efter ønske til blandt andet slidstyrke, korrosionsbeskyttelse og termisk beskyttelse. PEO-processen kan således gøre overfladen af en kammerrakel både hårdere og mere slidstærk end stål og glas, og er tillige cirka dobbelt så stærk som hårdanodisering. Derudover korrosionsbeskyttes kammerraklens overflade med PEO-processen.

Den foreliggende opfindelse angår i et andet aspekt også, at kammerraklen er fremstillet af aluminium. Hvor aluminium er almindeligt anvendt og velegnet til ekstrudering, har den begrænsende faktor for anvendelsen af aluminium været den bløde overflade og manglende slidstyrke. Med PEO-processen, der omformer overfladen til et hårdt og tæt lag af keramik, som ikke kun har en høj slidstyrke, men som også samtidig beskytter mod korrosion, så er aluminium også velegnet til anvendelse, hvor slidstyrke og korrosionsbeskyttelse er påkrævet.

Et alternativ til aluminium er magnesium, der ligeledes er velegnet til ekstrudering, men hvor den begrænsende faktor for anvendelsen af magnesium har været prisen, produktionskapaciteten, korrosionsbeskyttelsen, manglende holdbarhed og slidstyrke. Med PEO-processen løses disse problemer som før omtalt med et hårdt og tæt lag af keramik, som ikke kun har en høj slidstyrke, men som også samtidig beskytter mod korrosion, således at disse faktorer ikke længere er begrænsende for anvendelsen af magnesium.

Den foreliggende opfindelse angår i et tredje aspekt også en kammerrakel, hvor overfladebelægningen har en tykkelse på mellem 5 og 50 pm, dog fortrinsvist mellem 10 og 20 pm, hvor tykkelsen kan tilpasses, afstemmes efter ønske og behov. De ydre overflader af kammerraklen, er efter PEO-processen porøse (månelandskabsagtige) og egner sig derfor godt til en yderligere overfladebelægning.

Som alternativ til den yderligere overfladebelægning kan overfladen poleres.

Den foreliggende opfindelse angår i et fjerde aspekt også en kammerrakel, hvor den nævnte overfladebelægning dækker hele kammerraklen, hvilket sandsynligvis også oftest vil være tilfældet, idet det er hurtigst, nemmest og billigst at nedsænke kammerraklen i et bad med den vandige elektrolyt.

Den foreliggende opfindelse angår i et femte aspekt også en kammerrakel, hvor kammerraklen yderligere omfatter en slip-let keramisk overfladebelægning, der i det mindste dækker den U-formede kanal.

Med en keramisk overfladebelægning kan der opnås markante forbedringer på tribo-logiske problemer som slid, friktion, korrosion, slip og vedligehold. En keramisk overfladebelægning kan eksempelvis opnås ved hjælp af processer som eksempelvis PVD, PACVD, CVD og ionimplantering.

Dette gør det muligt at slippe for at polere kammerraklen efter PEO-processen, idet overfladebelægningen binder fint på den porøse overfladestruktur. Derudover giver overfladebelægningen gode slidegenskaber som følge af stor hårdhed, gode korrosi onsegenskaber, idet overfladebelægningen grundlæggende er en glas, der er duktil og kan tåle stød uden at gå i stykker. Desuden kan overfladebelægningen indeholde en farve og så kan den tåle rensevæsker, som eksempelvis ethanol uden at blive opløst.

Den foreliggende opfindelse angår i et sjette aspekt også en kammerrakel, hvor den keramiske overfladebelægning har en tykkelse på mellem 30 og 50 pm, dog fortrinsvist mellem 20 og 30 pm, hvor tykkelsen kan tilpasses og afstemmes efter ønske og behov. De ydre overflader af kammerraklen, er efter overfladebelægningen hårde, seje og meget slidstærke.

Den foreliggende opfindelse angår i et syvende aspekt også en kammerrakel, hvor den keramiske overfladebelægning dækker hele kammerraklens overflade, hvilket sandsynligvis ligeledes vil være tilfældet ved denne overfladebelægning, idet det er hurtigst, nemmest og billigst at spraye, sprøjte og påføre overfladebelægningen over hele kammerraklens overflade og dermed undgå tidskrævende afdækninger.

Den foreliggende opfindelse angår i et ottende aspekt også en fremgangsmåde til behandling af overfladen af en kammerrakel, hvor fremgangsmåden i det mindste omfatter følgende trin: A: Kammerraklen lægges i en vandig elektrolyt, og B: En pulserende bipolar elektrisk strøm i en præcist styret bølgeform ledes gennem elektrolytten.

Dette gør det muligt at lægge en belægning på i det mindste dele af kammerraklen og fortrinsvist hele kammerraklen, idet den vandige elektrolyt kommer ind i alle hjørner og kroge af kammerraklen.

Den foreliggende opfindelse angår i et niende aspekt også en fremgangsmåde til behandling af overfladen af en kammerrakel, hvor fremgangsmåden yderligere i det mindste omfatter følgende trin: C: En overfladebelægning påføres kammerraklens overflade, og D: Overfladebelægningen hærdes ved 250 °C.

Dette gør det muligt at påføre overfladebelægningen fortrinsvist ved at spraye den på i det mindste dele af kammerraklens overflade eller hele kammerraklens overflade, hvorefter kammerraklen kommes i en ovn ved 250 °C, hvor belægningen hærder.

Den foreliggende opfindelse angår i et tiende aspekt også anvendelsen af en kammer-rakel til brug i en trykkemaskine, eksempelvis i en flexotrykkemaskine.

Tegningsbeskrivelse

Opfindelsen bliver i det følgende forklaret nærmere ved beskrivelse af ikke begrænsende udførelsesformer med henvisning til tegningen, hvor:

Fig. 1 viser et skematisk snit gennem en kammerrakel

Liste med henvisningsbetegnelser 1 Kammerrakel 2 Forside 3 U-formet kanal 4 Kammer 5 Rakelstål 6 Trykvalse 7 Plasma elektrolytisk oxidation 8 Overfladebelægning

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen På figur 1 ses, at kammerraklen 1 har en forside 2, hvori der er dannet en U-formet kanal 3. Denne U-formede kanal 3 udgør en del af et kammer 4 der endvidere afgræn-ses af rakelstål 5, som er placeret ved hver side af den U-formede kanal 3 samt af en trykvalse 6. Det afgrænsede kammer 4 bruges til den anvendte primer, farve eller lak.

Kammerraklen 1 har en overflade, der har gennemgået en plasma elektrolytisk oxidation 7 der i det mindste dækker den U-formede kanal 3, men som i den viste udførelsesform strækker sig over hele kammerraklens forside 2.

Kammerraklen 1 kan have en overflade, der derudover har en overfladebelægning 8, der i det mindste dækker den U-formede kanal 3, men som i den viste udførelsesform også strækker sig over hele kammerraklens forside 2.

Claims (9)

1. Kammerrakel (1) til brug i en trykkemaskine, eksempelvis en flexotrykkemaskine, hvor kammerraklen (1) har en forside (2) med en U-formet kanal (3), kendetegnet ved, at kammerraklen (1) er af metal og omfatter en overfladebelægning frembragt ved en plasma elektrolytisk oxidation (PEO) (7), hvor overfladebelægningen i det mindste dækker den U-formede kanal (3), og hvor kammerraklen (1) yderligere omfatter en slip-let keramisk overfladebelægning (8), der i det mindste dækker den U-formede kanal (3).

2. Kammerrakel (1) ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kammerraklen (1) er fremstillet af aluminium.

3. Kammerrakel (1) ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 2, kendetegnet ved, at overfladebelægningen frembragt ved plasma elektrolytisk oxidation (PEO) (7) har en tykkelse på mellem 5 og 50 pm.

4. Kammerrakel (1) ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at den nævnte overfladebelægning frembragt ved plasma elektrolytisk oxidation (PEO) (7) dækker hele kammerraklen (1).

5. Kammerrakel (1) ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at den keramiske overfladebelægning (8) har en tykkelse på mellem 30 og 50 pm.

6. Kammerrakel (1) ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 5, kendetegnet ved, at den keramiske overfladebelægning (8) dækker hele kammerraklens overflade.

7. Fremgangsmåde til overfladebehandling af en kammerrakel (1) ifølge kravene 1 til 6 til brug i en trykkemaskine, eksempelvis en flexotrykkemaskine, kendetegnet ved, at fremgangsmåden i det mindste omfatter følgende trin: A: Kammerraklen (1) lægges i en vandig elektrolyt, og B: En pulserende bipolar elektrisk strøm ledes gennem elektrolytten.

8. Fremgangsmåde til overfladebehandling af en kammerrakel (1) ifølge krav 7, kendetegnet ved, at fremgangsmåden yderligere i det mindste omfatter følgende trin: C: En overfladebelægning påføres kammerraklens overflade, og D: Overfladebelægningen hærdes ved 250 °C.

9. Anvendelse af en kammerrakel (1) ifølge kravene 1 til 8 til brug i en trykkemaskine, eksempelvis en flexotrykkemaskine.