EP0384146B1 - Positive Urform zur galvanoplastischen Abformung von Metallfolien - Google Patents

Positive Urform zur galvanoplastischen Abformung von Metallfolien Download PDF

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EP0384146B1
EP0384146B1 EP90101441A EP90101441A EP0384146B1 EP 0384146 B1 EP0384146 B1 EP 0384146B1 EP 90101441 A EP90101441 A EP 90101441A EP 90101441 A EP90101441 A EP 90101441A EP 0384146 B1 EP0384146 B1 EP 0384146B1
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EP
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layer
die
galvanoplastic
undercuts
roughened
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Arno Wirz
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Heidelberger Druckmaschinen AG
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Definitions

  • the invention relates to a positive master mold for the galvanoplastic molding of metal foils as an elevator for sheet-guiding cylinders and / or drums of rotary printing presses, the one surface of the master mold being smooth and the opposite surface being structured.
  • Known metal foils of this type according to DE-AS 26 05 330 preferably consist of solid: nickel and have a surface structure which essentially corresponds to the glass bead cloth which is likewise known for the same purposes.
  • An advantage of these metal foils is the fact that the surface structure is largely reproducible. This is important for speedy use in printing operations, for example for the control-free exchange of a damaged metal foil for a new one.
  • a disadvantage of these metal foils, however, is that there is no optimal surface topography with regard to various work requirements.
  • DE-PS 12 58 873 proposes surface structures of a impression cylinder or an aluminum foil to be assigned to it, which is designed as a chrome surface with a roughness (RMS) between 2 and 7.5 »m.
  • RMS roughness
  • this compromise is not optimally achieved.
  • this solution has the disadvantage that it is not reproducible with regard to the surface structure. Even if one reproduces the roughness dimensioning (viewed on average over the entire film) with a reasonable tolerance, the overall surface structure of each film differs very significantly from the other film or each cylinder surface from the next cylinder surface. The reproducible blasting treatment of such thin aluminum foils is also problematic, as is their stability in use. All previously known products with a blasted surface are therefore unique.
  • a metallic sheet guiding film is known from DE 28 20 549 A1, which consists of at least two layers.
  • the carrier film is roughened by means of blasting treatment.
  • This process is followed by one or two galvanoplastic finishing processes, namely either two nickel layers of different hardness or a chrome layer.
  • the roughness increases in these finishing processes insofar as existing undercuts are reinforced.
  • the metallic sheet guiding foils produced in this way are unique. Due to the existing undercuts in the structured surface, these unique specimens cannot be reproduced by electroplating and can therefore not be used as the original form.
  • DE 35 37 483 C1 describes a galvanoplastic process for producing a large number of plate-shaped microstructure bodies made of metal. These are exclusively straight bodies, so that undercuts that could stand in the way of reproducibility do not occur.
  • the object of the present invention is to design a generic original in such a way that, with optimal adaptation of the surface structure to the functional conditions of the metal foil which can be produced therewith, for lubrication-free guiding of sheets, the reproducibility thereof is always identical.
  • the structured surface of the original form is roughened by blasting and is coated with a leveling galvanic layer made of bright nickel to eliminate undercuts.
  • a metal foil can be produced as an elevator for sheet-guiding cylinders and / or drums of rotary printing presses, the surface structure of which basically represents the duplicate of a surface produced by beam roughening (and subsequently freed from undercuts), and on the one hand it is clearly reproducible at all times, and on the other hand it is optimal Brings anti-smear conditions.
  • the structure of a beam-roughened and appropriately leveled surface offers the most favorable compromise, both directly (as a positive profile) and with its negative profile, in particular with regard to the load ratio, washability of the metal foil and the prevention of smearing. All together brings optimal conditions of use.
  • the essence of the invention is the realization that this optimization can be achieved if the roughness elevations of the surface of the original mold produced by blasting are leveled and thereby freed from any undercuts, so that the finished metal foil can have no depressions that form Extend depth or no increases with an overhang.
  • the blasting treatment for roughening the top of the master mold can be carried out by known blowing or blasting processes, e.g. B. by shot peening.
  • the surface produced in this regard can additionally be provided with a chrome layer, also for stabilizing and extending the service life. Such a chrome layer, applied to a radiation-generated and then galvanically leveled surface topography, improves the surface compensation even further because, for. B.
  • the metal foil corresponding to the original form can also be used as a covering for the printing cylinder of a rotary printing press.
  • the crests are ideally suited increase the coefficient of friction of the cylinder surface, so that the paper tensile forces for the grippers can be made smaller; pulling the sheet out of the grippers is still prevented.
  • the formation of the crests can be adapted to the respective application (e.g. first transfer cylinder, third transfer cylinder, pressure cylinder or delivery drum).
  • the design is very durable.
  • the surface in contact with the arch is also easy to clean.
  • the flattened flanks of the ridges avoid nests for paint accumulation or residues of any cleaning agent.
  • the respective blasting process for roughening the top of the master mold enables a far-reaching adaptation to the later intended use of the metal foil to be achieved than was previously possible with the metal foils which had previously been electroplated in spherical cap structure. Because of the optimal load-bearing components that such a topography entails, such a metal foil is also ideally suited for making a very fine adjustment to different paper thicknesses on a cylinder by placing the foil underneath.
  • Fig. 1, 1 denotes a section of the top of the master form as a partial cross-sectional view.
  • this archetype can have the shape of a cylinder, which is preferably made of aluminum. It has the top 0, which is surface-structured, the surface structure by blasting, z. B. shot peening is achieved so that the elevations 2 with the undercuts 2 'and the recesses 3 are formed. This structured surface is then electroplated with a chrome layer 4. As can be seen, the chromium layer 4 changes the topography of the surface at the points 4 ', that is to say in front of exposed points of the elevations 2, but more so that the undercuts enlarge.
  • undercuts are the reason why the blasted surface appears in many ways less favorable than e.g. B. a spherical cap topography. If the undercuts are removed, it has been found that the blasted surface is superior to all other surface structures.
  • This chrome layer 4 is then covered with a bright nickel layer 5. This completely flattens the surface and in particular the flanks of the chrome layer-covered elevations / depressions, so that no undercuts / undercuts occur anymore, be it the undercuts from the blasting treatment or those from the galvanic application of the chrome layer 4.
  • the generated top of the original mold 1 is now used for the galvanoplastic molding of the metal foil 7 according to FIG. 2.
  • Its material preferably consists of nickel. Your side coming into contact with the arch has the negative profile of the structural profile produced by blasting, but this without any overhangs on the flanks 8 of its elevations 9 it not only optimizes the printing function, but also improves cleaning technology and avoids nests for long-term corrosion.
  • This metal foil 7 can be directly the metal foil according to the invention or the negative form N for producing a metal foil 7 ', shown in FIG. 3. Both the metal foil 7 and 7' are always material-homogeneous duplicates of the corresponding original mold surface, whereby for the positive version according to FIG.
  • the metal foil 7 can still be coated with a thin chrome layer 10 after the galvanic molding, which not only optimizes the stability but also the lubrication-preventing behavior.
  • the thickness of the chrome layer 4 is preferably 40-50 »m, that of the bright nickel layer 10-15» m.
  • the thickness of the chrome layer 10 or 10 ' is 10 »m.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine positive Urform zur galvanoplastischen Abformung von Metallfolien als Aufzug für bogenführende Zylinder und/oder Trommeln von Rotationsdruckmaschinen, wobei die eine Fläche der Urform glatt und die gegenüberliegende Fläche strukturiert ausgeführt ist.
  • Bekannte Metallfolien dieser Art gemäß der DE-AS 26 05 330 bestehen vorzugsweise aus massive: Nickel und besitzen eine Oberflächenstruktur, die im wesentlichen den für gleiche Zwecke ebenfalls vorbekannten Glasperlentuch entspricht. Dies resultiert daraus, daß die galvanoplastische Abformung der Metallfolien von einer Negativform erfolgt, die ihrerseits von einer positiven Urform abgeformt ist, welche aus einer Trägerfolie mit aufgebrachter Gummischicht besteht, in die teilweise aus der Oberfläche herausragend Glaskugeln eingebettet sind. Vorteilhaft an diesen Metallfolien ist die Tatsache, daß die Oberflächenstruktur weitgehend reproduzierbar ist. Das ist wichtig für den zügigen Einsatz im Druckbetrieb, beispielsweise für den kontrollfreien Austausch einer beschädigten Metallfolie gegen eine neue. Nachteilig an diesen Metallfolien ist jedoch, daß keine optimale Oberflächen-Topographie im Hinblick auf verschiedene Arbeitsanforderungen vorliegt.
  • Die gleichen Nachteile treten bei einer anderen vorbekannten Lösung gemäß der EP-A-0 017 776 auf, bei der die bogenführende Folie als Aufzug für Gegendruckzylinder von Rotationsdruckmaschinen für Schön- und Widerdruck auf der einen Fläche glatt ausgebildet und auf der gegenüberliegenden Fläche mit statistisch gleichmäßig verteilten, gleich hohen Kugelkalotten versehen ist und bei welcher die Folie von einer Trägerschicht und einer Deckschicht gebildet wird, die Trägerschicht aus Nickel oder Kunststoff mit hohem Elastizitätsmodul, z. B. Polyamid oder PVC, besteht, wobei auf die Kugelkalotten-Seite eine deren Mikrorauheit ausgleichende, dünne Chromschicht als Deckschicht aufgebracht ist. Der Ausgleich nur der Mikrorauheit verändert die beabsichtigte, sehr gleichmäßige Kugelkalotten-Topographie der Oberfläche nicht.
  • Im Hinblick auf einen über die Rauheit zu erreichenden Kompromiß schlägt die DE-PS 12 58 873 Oberflächenstrukturen eines Gegendruckzylinders bzw. einer diesem zuzuordnenden Aluminiumfolie vor, die als Chromoberfläche mit einer Rauhheit (RMS) zwischen 2 und 7,5 »m gestaltet ist. Dadurch sollten zwei Grenzbedingungen im Kompromiß optimal erfüllt werden, nämlich, daß die Rauheit einerseits genügend groß ist, um einen gewissen (dort behaupteten) Farb-Abstoßeffekt zu verwirklichen, beispielsweise um ein Schmieren des frisch bedruckten Bogens an seiner Rückseite beim Widerdruck zu verhindern, andererseits die Rauheit aber auch so klein wie möglich sei, um den optimalen Traganteil für die Auflagefläche des Bogens sicherzustellen. Einerseits wird dieser Kompromiß, wie gefunden wurde, nicht optimal erreicht. Andererseits ist an dieser Lösung nachteilig, daß sie hinsichtlich der Oberflächenstruktur nicht reproduzierbar ist. Selbst wenn man die Bemessung der Rauheit (im entsprechenden Mittel über die gesamte Folie betrachtet) mit vertretbarer Toleranz reproduziert, so weicht die Oberflächenstruktur insgesamt jeder Folie wieder sehr erheblich von der anderen Folie bzw. jede Zylinderoberfläche von der nächsten Zylinderoberfläche ab. Auch ist die reproduzierbare Strahlbehandlung solcher dünnen Aluminiumfolien problematisch, ferner deren Benutzungsstabilität. Alle diesbezüglich vorbekannten Produkte mit strahlgerauhter Oberfläche stellen demgemäß Unikate dar.
  • Desweiteren ist aus der DE 28 20 549 A1 eine metallische Bogenführungsfolie bekannt, die aus mindestens zwei Schichten besteht. Die Trägerfolie wird mittels Strahlbehandlung aufgerauht. Anschließend an diesem Arbeitsgang folgen dann ein oder zwei galvanoplastische Veredelungsprozesse, und zwar werden entweder zwei Nickelschichten unterschiedlicher Härte oder eine Chromschicht aufgetragen. Bei diesen Veredelungsprozessen vergrößert sich erfahrungsgemäß die Rauhigkeit insofern, als vorhandene Hinterschnitte eine verstärkte Ausgestaltung erfahren. Die auf diese Weise hergestellten metallischen Bogenführungsfolien sind Unikate. Wegen der vorhandenen Hinterschnitte in der strukturierten Oberfläche sind diese Unikate auf galvanischem Wege nicht reproduzierbar und können somit als Urform keine Verwendung finden.
  • Schließlich beschreibt die DE 35 37 483 C1 ein galvanoplastisches Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl plattenförmiger Mikrostrukturkörper aus Metall. Hierbei handelt es sich ausschließlich um gradflächige Körper, so daß Hinterschneidungen, die einer Reproduzierbarkeit im Wege stehen könnten, nicht auftreten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Urform so auszugestalten, daß bei optimaler Anpassung der Oberflächenstruktur an die Funktionsbedingungen der damit herstellbaren Metallfolie zum abschmierfreien Führen von Bogen eine stets identische Reproduzierbarkeit derselben gegeben ist.
  • Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß die strukturierte Oberfläche der Urform durch Strahlbehandlung gerauht und zur Eliminierung von Hinterschnitten mit einer einebnenden Galvanoschicht aus Glanznickel überzogen ist.
  • Zufolge dieser Ausgestaltung ist eine Metallfolie als Aufzug für bogenführende Zylinder und/oder Trommeln von Rotationsdruckmaschinen herstellbar, deren Oberflächenstruktur grundsätzlich das Duplikat einer durch Strahlrauhung erzeugten (und danach von Hinterschnitten befreiten) Oberfläche darstellt, und dadurch einerseits jederzeit eindeutig höchstgradig genau reproduzierbar ist und andererseits optimale Bedingungen bezüglich einer Abschmierverhinderung bringt. Diesbezüglich wurde gefunden, daß die Struktur einer strahlgerauhten und entsprechend eingeebneten Fläche sowohl direkt (als Positiv-Profil) wie auch mit deren Negativ-Profil den günstigsten Kompromiß bietet, insbesondere hinsichtlich Traganteil, Waschbarkeit der Metallfolie und der Abschmierverhinderung. Alles zusammen bringt optimale Benutzungsbedingungen. Dabei ist das Wesentliche der Erfindung die Erkenntnis, daß man diese Optimierung erreicht, wenn man die durch Strahlbehandlung erzeugten Rauhigkeitserhebungen der Oberfläche der Urform einebnet und dabei von allen etwaigen Hinterschnitten befreit, so daß also die abgeformte fertige Metallfolie keine Vertiefungen besitzen kann, die sich zur Tiefe hin erweitern bzw. keine Erhöhungen mit einem Überhang. Die Strahlbehandlung zur Rauhung der Oberseite der Urform kann durch bekannte Blas- oder Strahlverfahren erfolgen, z. B. durch Kugelstrahlen. Die diesbezüglich erzeugte Oberfläche kann zusätzlich - auch zur Stabilisierung und Verlängerung der Lebensdauer - mit einer Chromschicht versehen sein. Eine solche Chromschicht, aufgebracht auf eine durch Strahlung erzeugte und dann galvanisch eingeebnete Oberflächen-Topographie, verbessert den Oberflächenausgleich noch weiter, weil z. B. wegen der fehlenden Hinterschneidungen keine elektrolytisch bevorzugten Kanten und/oder Spitzen vorliegen. Die der Urform entsprechende Metallfolie kann auch als Bespannung für den Druckzylinder einer Rotationsdruckmaschine eingesetzt werden. Dabei sind die Kuppen bestens geeignet, den Reibwert der Zylinderoberfläche zu erhöhen, so daß die Papierzugkräfte für die Greifer geringer bemessen sein können; ein Herausziehen des Bogens aus den Greifern ist dann trotzdem verhindert. Die Ausbildung der Kuppen (spitz oder flach, hoher oder geringer Traganteil) kann dem jeweiligen Anwendungsfall (z. B. erster Umführzylinder, dritter Umführzylinder, Druckzylinder oder Auslagetrommel) angepaßt werden. Trotz relativ dünner Struktur ergibt sich eine sehr haltbare Bauform. Die bogenberührende Oberfläche ist auch reinigungsoptimal. Die eingeebneten Flanken der Erhöhungen vermeiden Nester zur Farbansammlung bzw. Resten eines etwaigen Reinigungsmittels. Über das jeweilige Strahlverfahren zur Rauhung der Oberseite der Urform kann eine wesentlich weitergehende Anpassung an den späteren Einsatzzweck der Metallfolie erreicht werden, als dies bei den bis dahin in Kugelkalotten-Struktur galvanisch abgeformten Metallfolien möglich war. Wegen der optimalen Traganteile, die eine solche Topographie mit sich bringt, ist eine solche Metallfolie auch bestens geeignet, um auf einem Zylinder durch Unterlegen der Folie eine sehr feine Anpassung an unterschiedliche Papierstärken vorzunehmen. Es ergibt sich, wie gefunden wurde, wegen der speziellen Bedingungen bezüglich Traganteil der Fläche, Tragflächengestalt, Material, Verteilung der Traganteile, Höhendifferenz und deren Verteilung, Gestalt der Kuppen und Täler, insbesondere deren Flanken, eine Lösung, die einsatztechnisch sowohl den mikrogeglätteten, gleichhohen und gleichmäßig verteilten Kugelkalotten überlegen ist als auch den strahlgerauhten (plus verchromten) Zylinderflächen (mit Hinterschneidungs-Nestern). Durch die Bemessung der aufzubringenden Glanznickel-Masse ergibt sich dabei noch eine gute Möglichkeit, die obigen Faktoren zu beeinflussen.
  • Der Gegenstand der Erfindung ist auf der beiliegenden Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen skizzenmäßig dargestellt.
  • In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Ausschnitt aus der Oberseite der Urform als Teilquerschnittsdarstellung. Diese Urform kann insgesamt die Form eines Zylinders besitzen, der vorzugsweise aus Aluminium besteht. Er weist die Oberseite 0 auf, welche oberflächenstrukturiert ist, wobei die Oberflächenstruktur durch Strahlbehandlung, z. B. Kugelstrahlen erzielt ist, so daß die Erhebungen 2 mit den Hinterschneidungen 2' und die Vertiefungen 3 entstanden sind. Diese strukturierte Oberfläche wird anschließend galvanisch mit einer Chromschicht 4 überzogen. Wie erkennbar, verändert die Chromschicht 4 an den Stellen 4', also vor exponierten Punkten der Erhöhungen 2 die Topographie der Oberfläche, jedoch mehr so, daß die Hinterschneidungen sich vergrößern. Es ist ein wesentliches Element der Erfindung, erkannt zu haben, daß solche Hinterschneidungen die Ursache dafür sind, daß die strahlgerauhte Oberfläche in vieler Hinsicht ungünstiger erscheint als z. B. eine Kugelkalotten-Topographie. Beseitigt man die Hinterschneidungen, erweist sich - wie gefunden wurde - die strahlgerauhte Fläche allen anderen Oberflächenstrukturen gegenüber überlegen. Diese Chromschicht 4 wird anschließend mit einer Glanznickelschicht 5 überdeckt. Diese ebnet die Oberfläche und insbesondere die Flanken der chromschichtüberdeckten Erhebungen/Vertiefungen völlig ein, so daß keinerlei Hinterschnitte/Hinterschneidungen mehr auftreten, seien es die Hinterschneidungen aus der Strahlbehandlung oder solche aus dem galvanischen Aufbringen der Chromschicht 4. Diese durch die einebnende Galvanoschicht 5 (Glanznickelschicht) erzeugte Oberseite der Urform 1 wird nun benutzt zur galvanoplastischen Abformung der Metallfolie 7 gemäß Fig. 2. Deren Material besteht vorzugsweise aus Nickel. Ihre mit dem Bogen in Berührung tretende Seite besitzt dabei das Negativ-Profil des durch Strahlbehandlung erzeugten Strukturprofiles, dies jedoch ohne jegliche überhänge an den Flanken 8 ihrer Erhebungen 9, was sie nicht nur druckfunktionstechnisch optimiert, sondern auch reinigungstechnisch verbessert und Nester zur langfristigen Korrosion vermeidet. Diese Metallfolie 7 kann unmittelbar die erfindungsgemäße Metall-Folie sein oder die Negativ-Form N zur Herstellung einer Metallfolie 7', dargestellt in Fig. 3. Sowohl bei der Metallfolie 7 wie 7' handelt es sich stets um materialhomogene Duplikate der entsprechenden Urformoberfläche, wobei für die Positiv-Version gemäß 7' sehr wichtig ist, daß die unterschiedlich hohen Auflageflächen (Bergspitzen) relativ weit verstreut vorgesehen und hinsichtlich ihrer Lage und Ausbildung beeinflußbar sind, wobei die Faktoren der Materialhomogenität und das Fehlen jeglicher Hinterschneidungen an diesen gemeinsam zur Benutzungsoptimierung beitragen.
  • Wie aus Figur 4 ersichtlich, kann die Metallfolie 7 nach der galvanischen Abformung noch mit einer dünnen Chromschicht 10 überzogen sein, was nicht nur die Stabilität, sondern auch das abschmierverhindernde Verhalten optimiert. Das gleiche gilt, wie in Figur 5 dargestellt, für die Metallfolie 7', bei der also das Positiv-Profil der Urform mit dieser dünnen Chromschicht 10' ausgestattet ist.
  • Jedesmal liegt eine Rauhigkeitsstruktur vor, bei welcher die Oberflächenstruktur einschließlich der Flanken der durch Strahlbehandlung erzeugten Rauhigkeitserhebungen eingeebnet ist. Die Rauhigkeit liegt bei 30 - 60 Rz; der Traganteil TP ist in den einzelnen Tiefen:
    TP bei Tiefe von 10.0 »m = 15 %
    TP bei Tiefe von 20.0 »m = 50 %
    TP bei Tiefe von 30.0 »m = 84 %
  • Die Dicke der Chromschicht 4 liegt vorzugsweise bei 40-50 »m, diejenige der Glanznickelschicht bei 10-15 »m. Die Dicke der Chromschicht 10 bzw. 10' liegt bei 10 »m.

Claims (4)

  1. Positive Urform zur galvanoplastischen Abformung von Metallfolien (7) als Aufzug für bogenführende Zylinder und/oder Trommeln von Rotationsdruckmaschinen, wobei die eine Fläche der Urform glatt und die gegenüberliegende Fläche strukturiert ausgeführt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die strukturierte Oberfläche der Urform (1) durch Strahlbehandlung gerauht und zur Eliminierung von Hinterschnitten (2') mit einer einebnenden Galvanoschicht (5) aus Glanznickel überzogen ist.
  2. Positive Urform nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die für die galvanoplastische Abformung vorgesehene Fläche der positiven Urform (1) unter Einsatz eines Strahlverfahrens aufgerauht ist und die aufgerauhte Fläche mit einer Chromschicht (4) sowie einer die Hinterschnitte einebnenden galvanischen Schicht (5) überzogen ist.
  3. Positive Urform nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die durch Strahlung erzielte Rauhigkeit zwischen 30 und 50 Rz liegt und die Traganteile nach Aufbringung der Chromschicht (4) und der Glanznickelschicht (5) von etwa 15 % bei einer Tiefe von 10 »m ansteigt auf 85 % bei einer Tiefe von 30 »m.
  4. Verwendung der positiven Urform zur Herstellung von Metallfolien nach einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die der Urform entsprechende strukturierte Fläche der aus Nickel bestehenden Metallfolie (7) nach dem Abformen mit einer dünnen Chromschicht (10) überzogen ist.
EP90101441A 1989-02-24 1990-01-25 Positive Urform zur galvanoplastischen Abformung von Metallfolien Expired - Lifetime EP0384146B1 (de)

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EP (1) EP0384146B1 (de)
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