EP1340623A2 - Oberfläche für Maschinenteile einer Druckmaschine - Google Patents

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EP1340623A2
EP1340623A2 EP03002784A EP03002784A EP1340623A2 EP 1340623 A2 EP1340623 A2 EP 1340623A2 EP 03002784 A EP03002784 A EP 03002784A EP 03002784 A EP03002784 A EP 03002784A EP 1340623 A2 EP1340623 A2 EP 1340623A2
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dampening roller
coating
dampening
carrier layer
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Horst Böttcher
Helfried Haufe
Boris Mahlting
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41N7/00—Shells for rollers of printing machines
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    • B41N2207/00—Location or type of the layers in shells for rollers of printing machines
    • B41N2207/02—Top layers

Definitions

  • the invention relates to a dampening roller for dampening units in printing presses with a coating, consisting of a carrier layer with an applied hydrophilic functional coating.
  • the dampening roller is used in particular as a metering roller or friction roller.
  • the dampening roller is part of a dampening unit, as is the case, for example, in commercial offset printing machines Is used.
  • a dampening solution film is applied with the dampening system the non-printing areas of the printing plate, which prevents them from printing with ink be wetted.
  • the formation of the dampening solution film depends on several factors, especially the surface tension of the dampening solution and the material properties the dampening rollers.
  • the dampening rollers in contact with each other draw the dampening solution from one Fountain solution reservoir and convey it to the printing plate, on which it is from the dampening roller is applied in the form of a film.
  • Good wettability of the roller surfaces the dampening solution promotes the formation of an even, thin and closed Film on the non-printing areas of the printing plate.
  • the amount of additives added to the dampening solution to reduce the surface tension when the dampening system produces a stable dampening film.
  • dampening rollers are known, one by thermal spraying applied ceramic coating from the oxides or oxide mixtures of the elements Have hafnium, cerium, titanium and tantalum.
  • DE 197 27 829 A1 discloses a dampening roller as known, which has a microporous, plasma-nitrided stainless steel coating. The surface layer is made by plasma nitriding applied.
  • the outer surface of a dampening roller is proposed to be coated with zirconium oxide and / or yttrium oxide.
  • dampening rollers of this type are their good wear resistance. They prove themselves with regard to their wetting behavior towards the dampening solution however, not sufficiently hydrophilic.
  • the object of the invention results from the disadvantages mentioned, with a dampening roller To create a hydrophilic surface that is wear-resistant and regenerated can.
  • the invention is based on the knowledge that the chemical properties of dampening rollers can be significantly improved by applying special coatings, the resistance of the applied coatings to wear is crucial depends on the anchoring of the coating in the underlying layer.
  • pores are suitably shaped as anchoring points in the present invention provided into which the functional coating, which is applied in liquid form, penetrate can, before drying and subsequent thermal treatment is cured. It is important here that the size of the pores is set so that at repeated application of the functional coating, sufficient pore volume is still available is also entitled to other functional coatings applied after the first anchor. This ensures that the surface regenerates by re-coating can be.
  • the formation of pores with irregular has been found to be advantageous Proven diameters, i.e. that both the diameter from pore to pore, as well the diameter of the individual pores fluctuate in a certain range. A surface with particularly stable properties can be created, even if the alignment the pores are irregular and the pores in particular are not radial to the cylinder axis run.
  • a pore structure that meets these requirements can be easily created by thermal Generate syringes.
  • the dampening roller according to the invention can be used in any type of dampening unit. Representative of these are in FIGS. 1 and 2, a four-roller dampening system and a combined inking / dampening unit shown.
  • the dampening solution is used in both dampening systems 13 scooped from a dampening solution tank 12 by means of an immersion roller 8 and in shape a film on the lateral surface of the rollers 9, 10, 11 downstream of the immersion roller 8 transported to the plate cylinder 7 and with the dampening roller 10 as a thin film applied to the pressure plate.
  • the dampening unit type shown in Fig. 1 is the invention Dampening roller used as an immersion roller 8 and as a dampening roller 11.
  • the dampening roller according to the invention used as a transfer roller 9.
  • the dampening roller consists of a cast base body, on which one example carrier layer 1 produced in the plasma coating process is applied (see FIG 3). This is done using metallic or metal oxide powders preferably have grain sizes between 5 and 50 microns. Between the carrier layer 1 and base body can be an adhesion promoter layer, not shown in the figures be provided.
  • the targeted setting of the parameters during plasma spraying results in random Distribution of unaligned pores 2 in the carrier layer 1, which vary in size and have a diameter of 5 to 10 microns. Depending on the parameters at the Coating can also cause micro cracks.
  • the functional coating 5, 6 can be made in one or more layers. Your Total layer thickness is smaller than the diameter of the pores 2 of the carrier material, i.e. that the summed thickness of the areas lying opposite one another in the interior of the pores 2 the functional coating 5, 6 is always smaller than the pore diameter.
  • Modified inorganic nanosols are used as coating material.
  • the modified inorganic nanosols consist of at least two components.
  • the first component includes inorganic oxide nanoparticles from elements of II.-V. Main and subgroup of the periodic table or their mixtures. These are preferably nanoparticles consisting of SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 or their mixtures in aqueous, alcoholic or mixed solvents.
  • the second component consists of the coating material for admixable additives Achieving the hydrophilic behavior and increasing the surface energy of the coating.
  • the additives mentioned above can be used individually or in combination of two or more be used.
  • the coating can be produced in a simple manner using the sol-gel process.
  • the nanosol produced is coated using known coating methods, such as spraying, Brush, dip, spin or dip coating, with a defined coating thickness applied.
  • the coating solution is evenly distributed on the surface of the Carrier layer 1 and also penetrates into the interior of the pores 2 in the carrier layer 1 without however, to add the pores 2.
  • the layer will go through later Dried the solvent removed.
  • the dried layer is then through Annealing fixed.
  • the temperatures are preferably between 120 and 200 ° C. If inorganic iso- or heteropolyacids are used as additives (see above, last Painting), the tempering temperature can be up to 600 ° C.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Feuchtwalze für Feuchtwerke in Druckmaschinen mit einer Beschichtung, bestehend aus einer Trägerschicht mit aufgebrachter hydrophiler Funktionsbeschichtung. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Feuchtwalze mit hydrophiler Mantelfläche zu schaffen, die verschleißbeständig ist und regeneriert werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Trägerschicht (1) Poren (2) aufweist, in deren Innenraum die ein- oder mehrschichtige Funktionsbeschichtung (5, 6) hineinreicht, deren Gesamtschichtdicke kleiner ist als der Durchmesser der Poren (2) der Trägerschicht (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuchtwalze für Feuchtwerke in Druckmaschinen mit einer Beschichtung, bestehend aus einer Trägerschicht mit aufgebrachter hydrophiler Funktionsbeschichtung. Die Feuchtwalze findet insbesondere als Dosierwalze oder Reiberwalze Verwendung.
Die Feuchtwalze ist Bestandteil eines Feuchtwerkes, wie es zum Beispiel in Akzidenz-Offsetdruckmaschinen Verwendung findet. Mit dem Feuchtwerk wird ein Feuchtmittelfilm auf den nichtdruckenden Partien der Druckplatte erzeugt, der verhindert, dass diese mit Druckfarbe benetzt werden. Die Entstehung des Feuchtmittelfilms hängt dabei von mehreren Faktoren, insbesondere der Oberflächenspannung des Feuchtmittels und den Materialeigenschaften der Feuchtwalzen, ab.
Die miteinander in Kontakt stehenden Feuchtwalzen schöpfen das Feuchtmittel aus einem Feuchtmittelreservoir und fördern es zur Druckplatte, auf die es von der Feuchtauftragswalze in Form eines Filmes aufgetragen wird. Gute Benetzbarkeit der Walzenoberflächen gegenüber dem Feuchtmittel fördert die Ausbildung eines gleichmäßigen, dünnen und geschlossenen Filmes auf den nichtdruckenden Partien der Druckplatte. Im Übrigen kann die Menge der dem Feuchtmittel zur Reduzierung der Oberflächenspannung zugegebenen Zusätze reduziert werden, wenn das Feuchtwerk einen stabilen Feuchtmittelfilm erzeugt.
Nach der DE 42 42 620 A1 sind Feuchtwalzen bekannt, die eine durch thermisches Spritzen applizierte keramische Beschichtung aus den Oxiden oder Oxidgemischen der Elemente Hafnium, Cer, Titan und Tantal aufweisen.
Aus der DE 197 27 829 A1 geht eine Feuchtwalze als bekannt hervor, die eine mikroporöse, plasmanitrierte Edelstahlbeschichtung aufweist. Die Oberflächenschicht wird durch Plasmanitrieren appliziert.
Ferner wird gemäß der DE 43 21 183 A1 vorgeschlagen, die Mantelfläche einer Feuchtwalze mit Zirkonoxid und/oder Yttriummoxid zu beschichten.
Der Vorteil derartig beschaffener Feuchtwalzen besteht in ihrer guten Verschleißbeständigkeit. In Bezug auf ihr Benetzungsverhalten gegenüber dem Feuchtmittel erweisen sie sich jedoch als nicht ausreichend hydrophil.
In der DE 195 16 051 A1 ist eine Feuchtwalze beschrieben, die eine Beschichtung aufweist, welche aus einem elastomeren Material mit hydrophilen Gruppen gebildet ist. Als hydrophile Gruppen finden Carboxylat-, Amido-, Sulfonsäure und/oder Sulfonatgruppen Verwendung.
Durch diesen Aufbau werden die Benetzungseigenschaften der Walzen verbessert, die aufgebrachte Beschichtung erweist sich jedoch gegenüber den mit hydrophiler Keramik beschichteten Walzen als weniger verschleißbeständig.
Aus den genannten Nachteilen resultiert die Aufgabe der Erfindung, eine Feuchtwalze mit hydrophiler Mantelfläche zu schaffen, die verschleißbeständig ist und regeneriert werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Feuchtwalze für Feuchtwerke in Druckmaschinen vorgeschlagen, die den Merkmalen des Anspruchs 1 entspricht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, dass die chemischen Eigenschaften von Feuchtwalzen durch Aufbringen spezieller Beschichtungen entscheidend verbessert werden können, wobei die Beständigkeit der aufgebrachten Beschichtungen gegen Verschleiß entscheidend von der Verankerung der Beschichtung in der darunterliegenden Schicht abhängt.
Dazu sind bei der vorliegenden Erfindung als Verankerungspunkte geeignet geformte Poren vorgesehen, in die die Funktionsbeschichtung, die in flüssiger Form aufgetragen wird, eindringen kann, bevor sie durch Trocknen und anschließendes thermisches Nachbehandeln ausgehärtet wird. Wesentlich ist hierbei, dass die Größe der Poren so eingestellt ist, dass bei wiederholtem Auftrag der Funktionsbeschichtung noch ausreichend Porenvolumen zur Verfügung steht, um auch weitere, nach der ersten aufgebrachten, Funktionsbeschichtungen zu verankern. Damit ist gewährleistet, dass die Oberfläche durch erneutes Beschichten regeneriert werden kann. Als vorteilhaft hat sich dabei die Ausbildung von Poren mit unregelmäßigen Durchmessern erwiesen, d.h. dass sowohl die Durchmesser von Pore zu Pore, wie auch der Durchmesser der einzelnen Poren in einem bestimmten Bereich schwanken. Eine Oberfläche mit besonders beständigen Eigenschaften lässt sich erzeugen, wenn auch die Ausrichtung der Poren unregelmäßig ist und die Poren insbesondere nicht radial zur Zylinderachse verlaufen.
Eine diesen Forderungen genügende Porenstruktur lässt sich in einfacher Weise durch thermisches Spritzen erzeugen.
Anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1
die schematische Darstellung eines Vierwalzenfeuchtwerkes,
Fig. 2
die schematische Darstellung eines kombinierten Farb-/Feuchtwerks,
Fig. 3
einen Ausschnitt aus der Oberfläche einer Feuchtwalze mit Poren und
Fig. 4
die erfindungsgemäße Oberfläche, bestehend aus einer Trägerschicht mit aufgebrachter zweischichtiger Funktionsbeschichtung.
Die erfindungsgemäße Feuchtwalze kann in beliebigen Feuchtwerkstypen Verwendung finden. Stellvertretend für diese sind in den Fig. 1 und 2 ein Vierwalzenfeuchtwerk und ein kombiniertes Farb-/Feuchtwerk dargestellt. Bei beiden Feuchtwerken wird das Feuchtmittel 13 aus einem Feuchtmittelbehälter 12 mittels einer Tauchwalze 8 geschöpft und in Form eines Filmes über die Mantelfläche der der Tauchwalze 8 nachgelagerten Walzen 9, 10, 11 zum Plattenzylinder 7 transportiert und mit der Feuchtauftragswalze 10 als dünner Film auf der Druckplatte aufgebracht. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Feuchtwerkstyp ist die erfindungsgemäße Feuchtwalze als Tauchwalze 8 und als Feuchtreiberwalze 11 eingesetzt. Bei einem Feuchtwerk der in Fig. 2 dargestellten Art kommt die erfindungsgemäße Feuchtwalze als Übertragungswalze 9 zum Einsatz.
Die Feuchtwalze besteht aus einem gegossenen Grundkörper, auf dem eine beispielsweise im Plasmabeschichtungsverfahren erzeugte Trägerschicht 1 appliziert ist (siehe hierzu Figur 3). Diese wird unter Verwendung von metallischen oder metalloxidischen Pulvern, die vorzugsweise Korngrößen zwischen 5 und 50 µm aufweisen, hergestellt. Zwischen Trägerschicht 1 und Grundkörper kann eine in den Figuren nicht dargestellte Haftvermittlerschicht vorgesehen sein.
Durch die gezielte Einstellung der Parameter beim Plasmaspritzen entstehen dabei in zufälliger Verteilung unausgerichtete Poren 2 in der Trägerschicht 1, die in ihrer Größe variieren und Durchmesser von 5 bis 10 µm aufweisen. In Abhängigkeit von den Parametern bei der Beschichtung können auch Mikrorisse auftreten.
Wie aus der Figur 4 ersichtlich, ist auf der Trägerschicht 1 eine Funktionsbeschichtung 5, 6 vorgesehen.
Die Funktionsbeschichtung 5, 6 kann einschichtig oder mehrschichtig ausgeführt sein. Ihre Gesamtschichtdicke ist kleiner als der Durchmesser der Poren 2 des Trägermaterials, d.h. dass die aussummierte Dicke der sich im Inneren der Poren 2 gegenüberliegenden Bereiche der Funktionsbeschichtung 5, 6 stets kleiner als der Porendurchmesser ist.
Als Beschichtungsmaterial werden modifizierte anorganische Nanosole verwendet.
Die modifizierten anorganischen Nanosole bestehen aus mindestens zwei Komponenten. Zur ersten Komponente gehören anorganische oxidische Nanopartikel von Elementen der II.-V. Haupt- und Nebengruppe des Periodensystems oder deren Gemische. Das sind vorzugsweise Nanopartikel, bestehend aus SiO2, TiO2, Al2O3 oder deren Gemische in wässrigen, alkoholischen oder daraus gemischten Lösungsmitteln.
Die zweite Komponente besteht aus dem Beschichtungsmaterial zumischbaren Additiven zur Erreichung des hydrophilen Verhaltens und Erhöhung der Oberflächenenergie der Beschichtung.
Als Additive werden vorzugsweise eingesetzt:
  • Tensid-Verbindungen, bestehend aus langkettigen Alkyl- oder Fluoralkylresten mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen und ein oder mehreren positiv oder negativ geladenen ionischen Endgruppen (z.B. 8% Cetyltrimethylammoniumbromid CTAB oder 2% Natriumdodecylsulfat oder 15% Perfluoralkylsulfonat FT2)
  • Polysiloxan-Verbindungen mit hydrophilen Seiten- oder Endgruppen, vorzugsweise Ethylenoxid- oder Alkoholgruppen (z.B. 16% Polysiloxan NM4 oder 50% Polysiloxan A200)
  • organische Polymere mit positiv oder negativ geladenen ionischen Seiten- oder Endgruppen (z.B. 2% Polystyrensulfonat 3000)
  • wasserlösliche Mono-, Oligo- und Polysaccharid-Verbindungen und Derivate (z.B. 20% Sorbit)
  • anorganische Iso- und Heteropolysäuren (z.B. 20% P2O5)
Dabei können die oben genannten Additive einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren eingesetzt werden.
Die Beschichtung ist in einfacher Weise unter Anwendung des Sol-Gel-Verfahrens zu erzeugen. Dazu wird das erzeugte Nanosol durch bekannte Beschichtungsverfahren, wie Sprüh-, Streich-, Tauch-, Schleuder- oder Tauchbegussbeschichtung, mit definierter Beschichtungsdicke aufgebracht. Die Beschichtungslösung verteilt sich gleichmäßig auf der Oberfläche der Trägerschicht 1 und dringt auch in das Innere der Poren 2 in der Trägerschicht 1 ein, ohne jedoch die Poren 2 zuzusetzen.
In ihrem Bestreben, das extrem große Oberflächen/Volumenverhältnis zu reduzieren, orientieren sich die Nanopartikel und das Sol geliert. Der Schicht wird im weiteren Verlauf durch Trocknung das Lösungsmittel entzogen. Die angetrocknete Schicht wird anschließend durch Tempern fixiert. Die Temperaturen betragen dabei vorzugsweise zwischen 120 und 200°C. Werden als Additive anorganische Iso- oder Heteropolysäuren verwendet (siehe oben, letzter Anstrich) so kann die Temper-Temperatur bis 600°C betragen.
Sollte sich die Funktionsbeschichtung 5, 6 durch mechanischen Verschleiß abnutzen, kann der Beschichtungsprozess wiederholt werden. Die Poren 2 bieten auch für weitere Beschichtungsprozesse ausreichend Angriffspunkte für die Verankerung der Funktionsbeschichtung 5, 6. Damit ist es möglich, die Oberfläche und damit auch deren Eigenschaften zu regenerieren.
Bezugszeichenliste
1
Trägerschicht
2
Pore
3
Profilhöhe
4
Profiltiefe
5
Ersterzeugte Funktionsbeschichtung
6
Regenerierte Funktionsbeschichtung
7
Plattenzylinder
8
Tauchwalze
9
Übertragungswalze
10
Feuchtauftragswalze
11
Feuchtreiberwalze
12
Feuchtmittelbehälter
13
Feuchtmittel

Claims (18)

  1. Feuchtwalze für Feuchtwerke in Druckmaschinen mit einer Beschichtung, bestehend aus einer Trägerschicht (1) aufgebrachter hydrophiler Funktionsbeschichtung (5, 6), wobei die Trägerschicht (1) Poren (2) aufweist, in deren Innenraum die ein- oder mehrschichtige Funktionsbeschichtung (5, 6) hineinreicht, deren Gesamtschichtdicke kleiner ist als der Durchmesser der Poren (2) der Trägerschicht (1).
  2. Feuchtwalze nach Anspruch 1, wobei die Poren (2) unausgerichtet zueinander verlaufen und unregelmäßigen Durchmesser aufweisen.
  3. Feuchtwalze nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Poren (2) Durchmesser im Bereich von 5 bis 10 µm aufweisen.
  4. Feuchtwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trägerschicht (1) durch thermisches Spritzen aufgebracht ist.
  5. Feuchtwalze nach Anspruch 4, wobei die Trägerschicht (1) durch Plasmabeschichtung mit metallischen oder metalloxidischen Pulvern der Korngrößen von 5 bis 50 µm aufgebracht ist.
  6. Feuchtwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Funktionsbeschichtung (5, 6) eine Nanosol-Beschichtung vorgesehen ist.
  7. Feuchtwalze nach Anspruch 6, wobei die Nanosol-Beschichtung durch Sprüh-, Streich-, Tauch-, Schleuder- oder Tauchbegussbeschichtung aufgebracht ist.
  8. Feuchtwalze nach Anspruch 7, wobei die Nanosol-Beschichtung aus mit Additiven modifizierten anorganischen nanokristalllinen Partikeln besteht.
  9. Feuchtwalze nach Anspruch 8, wobei die nanokristalllinen Partikel aus Oxiden der Elemente der II. bis V. Haupt- und Nebengruppe oder deren Gemischen bestehen.
  10. Feuchtwalze nach Anspruch 8 oder 9, wobei die nanokristalllinen Partikel aus Siliziumoxid, Titanoxid oder Aluminiumoxid oder aus Gemischen der genannten Oxide bestehen.
  11. Feuchtwalze nach Anspruch 8, wobei als Additive Tensid-Verbindungen aus langkettigen Alkyl- oder Fluoralkylresten mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen und ein oder mehreren positiv oder negativ geladenen ionischen Endgruppen eingesetzt werden.
  12. Feuchtwalze nach Anspruch 8, wobei als Additive Polysiloxan-Verbindungen mit hydrophilen Seiten- oder Endgruppen, vorzugsweise Ethylenoxid- oder Alkoholgruppen eingesetzt werden.
  13. Feuchtwalze nach Anspruch 8, wobei als Additive organische Polymere mit positiv oder negativ geladenen ionischen Seiten- oder Endgruppen eingesetzt werden.
  14. Feuchtwalze nach Anspruch 8, wobei als Additive wasserlösliche Mono-, Oligo- und Polysaccharid-Verbindungen und Derivate eingesetzt werden
  15. Feuchtwalze nach Anspruch 8, wobei als Additive anorganische Iso- und Heteropolysäuren eingesetzt werden
  16. Feuchtwalze nach den Ansprüchen 8 bis 14, wobei die Nanosol-Beschichtung mittels thermischer Nachbehandlung bei Temperaturen von vorzugsweise 120 bis 200°C fixierbar ist.
  17. Feuchtwalze nach den Ansprüchen 8 bis 10 und 15, wobei die Nanosol-Beschichtung mittels thermischer Nachbehandlung bis maximal 600°C fixierbar ist.
  18. Feuchtwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerschicht raustrukturiert ist.
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