EP0908309B1 - Druckrakel und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

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EP0908309B1 EP97117424A EP97117424A EP0908309B1 EP 0908309 B1 EP0908309 B1 EP 0908309B1 EP 97117424 A EP97117424 A EP 97117424A EP 97117424 A EP97117424 A EP 97117424A EP 0908309 B1 EP0908309 B1 EP 0908309B1
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F9/00—Rotary intaglio printing presses
    • B41F9/06—Details
    • B41F9/08—Wiping mechanisms
    • B41F9/10—Doctors, scrapers, or like devices
    • B41F9/1072—Blade construction

Definitions

  • the invention relates to a method for equipping a Printing squeegee with a hard material layer and one after it Processed squeegees.
  • the invention avoids this disadvantage in that the squeegee an electrochemical before applying the hard material Material removal process is subjected.
  • the coating can be done in a conventional manner. in the PVD processes are by sputtering or in the arc process Atoms or particles detached from a target and in Plasma is transported to the surface to be treated. At the The layer deposition takes place via the PA-CVD process Plasma excitation of a hydrocarbon-containing gas.
  • the Power can be fed in on the substrate holder. there temperatures are expediently used which ensure that the doctor blade body to be coated is at a temperature below the damage temperature and in any case remains below about 250 ° C. It is achieved that also temperature sensitive Doctor blade body coated according to the invention steel, for example, in terms of its tempering temperature or polymeric materials.
  • the hard material it is preferably DLC (diamond-like carbon), a carbon layer or carbon-rich layer, the z. T. essential is characterized by diamond crystal structures and appropriate abrasion resistance and good sliding properties having. But it can also be other hard materials or Mixtures of DLC with other substances, especially metal, act. It is achieved in such a way that the claimed areas of the Doctor blade with increased wear resistance and good Gliding properties are equipped.
  • DLC diamond-like carbon
  • the z. T. essential is characterized by diamond crystal structures and appropriate abrasion resistance and good sliding properties having.
  • it can also be other hard materials or Mixtures of DLC with other substances, especially metal, act. It is achieved in such a way that the claimed areas of the Doctor blade with increased wear resistance and good Gliding properties are equipped.
  • the hard material is expediently applied in a smooth layer. This is done by sputtering the target and thus the coating material in atomic fineness is delivered by the target and to the one to be treated Surface.
  • a less smooth, microscopic wavy, matt-appearing Coating is obtained using the so-called arc process or a similar method in which the Coating particles not in atoms, but in larger ones Dress the target towards the surface to be treated leave.
  • the properties of the smooth layer often the wavy or matt layer can be higher in some Cases should be preferred because they are particularly low Dimensions tends to break out and also due to their microwave enables a hydrodynamic lubrication effect.
  • a pressure doctor blade is generated by the method according to the invention, whose body is made of hardened and tempered below 300 ° C Steel is made and at least the facet and / or a side surface adjacent to the facet with a hard material layer applied in the PVD process.
  • the following process parameters are generated in this chamber.
  • chromium is atomized in an atmosphere of argon and a hydrocarbon gas such as C 2 H 6 , C 2 H 2 or C 2 H 4 .
  • the chrome targets are atomized via a DC power supply of approx. 1500W. This low power is required to keep the temperature of the parts to be coated below 200 ° C.
  • a DC voltage or high-frequency voltage (13.56 MHz) of approx. -100V is also applied to the parts to be coated.
  • This potential difference between the substrate holder and the surrounding walls leads to the bombardment of the substrates or the chromium atoms with argon and hydrocarbon ions, so that the layer material is compressed.
  • a support layer is produced, the thickness of which is between 1 and 10 ⁇ m, preferably between 2 and 4 ⁇ m, and which follows the surface shape of the substrate microscopically smoothly. With less pressure on the forme cylinder than is usually used, this results in excellent printing results and an unusually long service life.
  • a DC or RF power of approx. 1000W and a corresponding voltage of approx. 110V are applied to the substrate holder.
  • a discharge pressure of approx. 400 mPa and a gas ratio of argon / hydrocarbon (C 2 H 2 ) of approx. 1 a plasma burns, which leads to the deposition of hard DLC layers.
  • the targets themselves are switched off in this process, so that a purely plasma-assisted CVD deposition is present.
  • a small power feed (approx. 300W) can also be made via the chrome targets.
  • chromium nitride titanium nitride, Titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, chromium carbide, Titanium hafnium nitride, titanium boride or titanium boron carbide and the like and mixtures of such substances with each other or with third substances, metals, in question.
  • the layer should be selected to work in conjunction with the Document or one between the documents if necessary and the separating layer provided for the coating are not susceptible to corrosion is.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrüsten einer Druckrakel mit einer Hartstoffauflage und eine nach diesem Verfahren hergestellte Druckrakel.
Es ist bekannt (DE-A-4024514), den verschleißgefährdeten Bereich einer Druckrakel mit einer Hartstoffauflage zu versehen, die durch das Verfahren der Physical Vapour Deposition (PVD) oder der plasmaunterstützten Chemical Vapour Deposition (PA-CVD) aufgebracht wird. Die praktische Erprobung zeigt, daß zwar der Verschleiß tatsächlich herabgesetzt wird und deshalb die Bildung von verschleißbedingten Graten und Scharten vermieden wird. Jedoch hat sich gezeigt, daß die spröde Hartstoffauflage zu Ausbrüchen neigt, was wiederum Schaden ergibt.
Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß die Rakel vor dem Aufbringen der Hartstoffauflage einem elektrochemischen Materialabtragprozeß unterworfen wird.
Durch diese Vorbehandlung wird eine Oberflächenstruktur erreicht, bei der die Beschichtung nicht oder in wesentlich geringerem Maße zu Ausbrüchen neigt, obwohl die Beschichtung vergleichsweise spröde sein kann. Auch zeigt sich, daß die Rakel äußerst unempfindlich ist und zu den an sich schon guten Gleiteigenschaften der Hartbeschichtung noch die hydrodynamische Verbesserung der Gleiteigenschaften aufgrund der besonderen, durch die Vorbehandlung erzielten Oberflächenbeschaffenheit hinzutritt.
Die Beschichtung kann in herkömmlicher Weise erfolgen. Im PVD-Verfahren werden durch Sputtern oder im Arc-Verfahren Atome bzw. Partikeln aus einem Target herausgelöst und im Plasma auf die zu behandelnde Oberfläche transportiert. Beim PA-CVD-Verfahren erfolgt die Schichtabscheidung über die Plasmaanregung eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases. Die Leistungseinspeisung kann am Substrathalter erfolgen. Dabei werden zweckmäßigerweise Temperaturen angewendet, die sicherstellen, daß der zu beschichtende Rakelkörper auf einer Temperatur unterhalb der Schädigungstemperatur und jedenfalls unter etwa 250°C bleibt. Man erreicht dadurch, daß auch temperaturempfindliche Rakelkörper erfindungsgemäß beschichtet werden können, beispielsweise Stahl im Hinblick auf seine Anlaßtemperatur oder Polymerstoffe. Bei dem Hartstoff handelt es sich vorzugsweise um DLC (diamond-like carbon), eine Kohlenstoffschicht oder kohlenstoffreiche Schicht, die z. T. wesentlich durch Diamant-Kristallstrukturen geprägt ist und entsprechende Abrasionsfestigkeit und gute Gleiteigenschaften aufweist. Es kann sich aber auch um andere Hartstoffe oder um Gemische von DLC mit anderen Stoffen, insbesondere Metall, handeln. Man erreicht so, daß die beanspruchten Flächen der Rakel mit einer erhöhten Verschleißfestigkeit und guten Gleiteigenschaften ausgestattet werden.
Das gilt insbesondere für die sogenannten Facette der Rakel, das ist die gegebenenfalls unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Hauptebene der Rakel geschliffene Stirnfläche, die zur Anlage am Druckzylinder bestimmt ist. Gute Ergebnisse werden auch dann erreicht, wenn die an die Facette angrenzende Seitenfläche erfindungsgemäß beschichtet wird, zu der hin die Bewegungsrichtung der Zylinderoberfläche gerichtet ist. Dies gilt auch dann, wenn die Facette unbeschichtet ist; jedoch werden zweckmäßigerweise sowohl die Facette als auch die genannte Seitenfläche beschichtet.
Für den elektrochemischen Materialabtragprozeß wird vorzugsweise das Verfahren angewendet, das in der EP-A 728 579 beschrieben ist.
Zweckmäßigerweise wird der Hartstoff in glatter Schicht aufgebracht. Dies geschieht dadurch, daß das Target gesputtert wird und dadurch der Bechichtungswerkstoff in atomarer Feinheit vom Target abgegeben wird und auf die zu behandelnde Oberfläche gelangt.
Eine weniger glatte, mikroskopisch wellige, matt erscheinende Beschichtung erhält man bei Verwendung des sogenannten Arc-Verfahrens oder eines gleichartigen Verfahrens, bei dem die Beschichtungspartikeln nicht atomweise, sondern in größeren Verbänden das Target in Richtung zur behandelnden Oberfläche verlassen. Obwohl die Eigenschaften der glatten Schicht oft höherwertig sind, kann die wellige oder matte Schicht in manchen Fällen vorzuziehen sein, weil sie in besonders geringem Maße zu Ausbrüchen neigt und außerdem durch ihre Mikrowelligkeit einen hydrodynamischen Schmiereffekt ermöglicht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Druckrakel erzeugt, deren Körper aus gehärtetem und unterhalb 300°C angelassenem Stahl besteht und bei der mindestens die Facette und/oder eine der Facette benachbarte Seitenfläche mit einer im PVD-Verfahren aufgebrachten Hartstoffschicht versehen ist.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Erläuterung von zwei Beispielen. Eine Dünnschliffrakel, wie sie in EP-A 728 579 in Fig. 1 dargestellt und im zugehörigen Text erläutert ist, wird zunächst der dort beschriebenen, chemischen Behandlung unterworfen und anschließend kontinuierlich durch eine PVD-Kammer geführt.
Im ersten Anwendungsbeispiel werden in dieser Kammer die folgenden Verfahrensparameter erzeugt. Bei einem Entladungsdruck von ca. 500 mPa wird in einer Atmosphäre aus Argon und einem Kohlenwasserstoffgas wie z.B. C2H6, C2H2 oder C2H4 Chrom zerstäubt. Die Zerstäubung der Chromtargets erfolgt über eine Gleichstrom-Leistungseinspeisung von ca. 1500W. Diese geringe Leistung ist erforderlich, um die Temperatur der zu beschichtenden Teile unterhalb von 200°C zu halten. Zur Erzielung glatter und harter Schichten wird zusätzlich an die zu beschichtenden Teile eine Gleichspannung oder Hochfrequenzspannung (13,56 MHz) von ca. -100V angelegt. Diese Potentialdifferenz des Substrathalters zu den umgebenden Wänden führt zum Beschuß der Substrate bzw. der Chromatome mit Argon- und Kohlenwasserstoffionen, so daß eine Verdichtung des Schichtmaterials auftritt. Auf der Facette und in einer Breite von größenordnungsmäßig 1 mm auf den benachbarten Seitenflächen wird dadurch eine Auflageschicht erzeugt, deren Dicke zwischen 1 und 10 µm, vorzugsweise zwischen 2 und 4 µm, liegt und die mikroskopisch glatt der Oberflächenform des Substrats folgt. Unter einer geringeren Anpressung am Formzylinder, als sie üblicherweise angewendet wird, ergeben sich damit ausgezeichnete Druckergebnisse und eine ungewöhnlich lange Standzeit.
Im zweiten Anwendungsbeispiel für die plasma-unterstützte CVD-Abscheidung werden in dieser Kammer die folgenden Verfahrensparameter erzeugt: An den Substrathalter wird eine DCoder HF-Leistung von ca. 1000W und eine entsprechende Spannung von ca. 110V angelegt. Bei einem Entladungsdruck von ca. 400 mPa und einem Gasverhältnis von Argon / Kohlenwasserstoff (C2H2) von etwa 1 brennt ein Plasma, das zur Abscheidung harter DLC-Schichten führt. Die Targets selbst sind bei diesem Prozeß abgeschaltet, so daß eine reine plasma-unterstützte CVD-Abscheidung vorliegt. Zur Unterstützung des Plasmas kann auch eine geringe Leistungseinspeisung (ca. 300W) über die Chromtargets erfolgen.
Außer DLC kommen auch andere Hartstoffe wie Chromnitrid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Titanaluminiumnitrid, Chromcarbid, Titanhafniumnitrid, Titanborid oder Titanborcarbid und dergleichen sowie Mischungen solcher Stoffe untereinander oder mit dritten Stoffen, Metallen, in Frage. Die Schicht sollte so ausgewählt werden, daß sie in Verbindung mit der Unterlage oder einer gegebenenfalls zwischen der Unterlagen und der Beschichtung vorgesehenen Trennschicht nicht korrisionsanfällig ist.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Ausrüsten einer Druckrakel mit einer Hartstoffauflage im PVD- oder PA-CVD-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakel zuvor einem elektrochemischen Materialabtragprozeß unterworfen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Rakelkörpers während der Durchführung des PVD- oder PA-CVD-Verfahrens unterhalb von 250° C verbleibt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartstoff in glatter Schicht aufgetragen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartstoff in welliger oder matter Schicht aufgetragen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartstoff zu einem wesentlichen Teil von DLC gebildet ist.
  6. Druckrakel, deren Facette und/oder eine der Facette benachbarte Seitenfläche mit einer im PVD- oder PA-CVD-Verfahren aufgebrachten Hartstoffschicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem gehärteten und unterhalb von 300 C angelassenen Stahlkörper gebildet ist und ihre unter der Hartstoffschicht liegende Oberfläche aus einem elektrochemischen Abtragprozeß hervorgegangen ist.
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