EP1880860A1 - Verfahren zum Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche Download PDF

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EP1880860A1
EP1880860A1 EP07112510A EP07112510A EP1880860A1 EP 1880860 A1 EP1880860 A1 EP 1880860A1 EP 07112510 A EP07112510 A EP 07112510A EP 07112510 A EP07112510 A EP 07112510A EP 1880860 A1 EP1880860 A1 EP 1880860A1
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EP
European Patent Office
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positive
structured
mold
printing
galvanically
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EP07112510A
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English (en)
French (fr)
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EP1880860B1 (de
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Harrie G. Knol
Lars Christian Herzbach
Marina Kraft
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Stork Veco BV
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
Stork Veco BV
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Publication date
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    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N7/00—Shells for rollers of printing machines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/623—Porosity of the layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41N2207/00—Location or type of the layers in shells for rollers of printing machines
    • B41N2207/10—Location or type of the layers in shells for rollers of printing machines characterised by inorganic compounds, e.g. pigments

Definitions

  • the present invention relates to a method having the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the present invention relates to a structured, printing-technical surface having the features of claim 9 and a substrate-processing machine having the features of claim 10.
  • printing material leading cylinder with textured surfaces eg. B. with elevator sheets or films
  • equip which allow due to their structuring a transport of the printing material substantially without relative movement to the surface and therefore substantially without damaging the printed image.
  • These surfaces are also usually coated so that they have a color-repellent surface property, so that color reductions can be avoided from the surface to the substrate.
  • the structures are produced as finely as possible, e.g. B. by blasting or electroforming.
  • the methods used are time consuming and costly.
  • the DE 26 05 330 C3 discloses a method for producing a sheet-guiding film, which is provided on the surface with in particular microscopic projections and which is formed by electroforming of a positive mold.
  • a positive prototype with a surface structured by blast treatment for electroforming is in the DE 39 05 679 C2 described. To eliminate undercuts, the surface is covered with a galvano layer.
  • the DE 102 09 297 A1 describes a surface for machine parts of a printing machine with a z. B. generated by thermal spraying carrier layer and a z. B. in the sol-gel process produced functional coating.
  • a substrate-carrying surface structure which has structural valleys and structural elements with furrowed wings in order to reduce the adhesion force of printing ink.
  • the method according to the invention makes it possible to produce a structured, printing-technical surface which is substantially free of undercuts and therefore advantageously easy to clean and in particular substantially avoids contamination by lint.
  • the method according to the invention makes it possible to produce a structured, printing-technical surface or a multiplicity of such surfaces in a cost-effective manner.
  • a refinement of the method according to the invention which is advantageous with respect to a very fine, in particular microscopic, structuring and therefore preferred can be distinguished by the fact that a blasted, galvanically produced, anodized or otherwise microstructured surface is galvanically formed as the starting surface ,
  • a development of the method according to the invention that is advantageous and therefore preferred in terms of material properties, in particular hardness, may be distinguished by the fact that the negative mold is formed by galvanically molding the starting surface in an electrolytic bath, the metal of the electrolytic bath being softer than nickel.
  • a with respect to the reduction of undercuts during molding advantageous and therefore preferred embodiment of the method according to the invention can be characterized characterized in that the negative mold is produced by the output surface in a copper bath is galvanically molded.
  • a refinement of the method according to the invention that is advantageous with regard to the separability of layers deposited on one another and therefore preferred may be characterized in that the negative mold is passivated before the first galvanic molding of the negative mold.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention which is advantageous with regard to the increased reduction of undercuts during molding and therefore is distinguished by the fact that the series of positive forms is produced by galvanically molding the negative mold several times in a nickel bath.
  • a refinement of the method according to the invention which is advantageous in terms of ink-repellent and abrasion-resistant surface properties and therefore preferred can be distinguished by the fact that the structured, printing-technical surface is chrome-plated and / or provided with an ink-repellent and abrasion-resistant coating.
  • a structured, pressure-technical surface according to the invention in particular an elevator sheet or elevator foil for printing material-carrying cylinder such.
  • B. impression cylinder or transfer cylinder of a printing press is prepared by a method as described above with reference to the invention.
  • a printing material processing machine in particular printing press or sheet-processing rotary printing machine for lithographic offset printing is to be seen, which is characterized by at least one as described above with reference to the invention structured, printing surface.
  • FIG. 1 shows a process flowchart of a preferred embodiment of the method according to the invention for producing a structured, printing technology Surface 18 ', in particular an elevator plate for printing material leading cylinder of a printing press.
  • a structured starting surface 13 (see also FIG. 3), preferably a blasted, an electrodeposited, an anodized or otherwise microstructured and thus very finely structured (microstructured) and optionally passivated or before a subsequent process step to be passivated - surface, z.
  • alumina (Al 2 O 3 ) ceramic kept ready.
  • a surface can be kept ready, which corresponds to known, very finely structured sandpaper.
  • the structure or the topography of the output surface 13 is preferably a microstructure, ie a structuring in the micrometer range: for example, structure elevations of about 10 to about 50 micrometers in height, preferably about 20 micrometers can be provided.
  • FIG. 1 shows on the right-hand side with the words "POS" and "NEG” whether the surface generated in each case is a positive or negative copy of the structured output surface 13.
  • a negative mold 14 (see also FIG. 3) of the structured output surface 13 is produced.
  • the structured output surface 13 is galvanically formed in an electrolytic bath 15, preferably a copper bath, ie an electrochemical deposition of metallic precipitate on the structured output surface 13 is separated from the structured output surface 13.
  • a metal other than copper may be used for the electrolytic bath 15, but it is advantageous that the metal used in process step 2 is softer than another metal used in process step 3 for an electrolytic bath 16 (see also FIG. 4).
  • it may be provided to pretreat with a salt solution.
  • the saline solution will penetrate into the open pores, penetrate to an electrically conductive support 17, thus providing the necessary conductivity.
  • a non-porous surface can - as well as a porous surface - alternatively by metallizing, z. B. by sputtering or vapor deposition (PVD or CVD) are made electrically conductive, z. B. using nickel, copper or gold.
  • a positive mold 18 of the structured output surface 13 is produced.
  • the structured output surface 13 is galvanically molded in an electrolytic bath 16, preferably a nickel bath.
  • the method step 3 is repeated, preferably repeated several times, so that a series of positive forms 18 of the structured output surface 13 is produced.
  • the generated series of positive molds 18 of the structured starting surface 13 comprises a first molded-on positive mold 18a and at least one further molded positive mold 18b.
  • the generated series of positive molds 18 preferably comprises two to ten positive molds 18, d. H. Two to ten repetitions 3 'of the method step 3 or of the galvanic impressions are preferably carried out.
  • the positive mold has 18 individual, too high structure elevations (tips), which z. B. caused by air inclusions during molding of the patterned output surface 13 holes in the negative mold 14, an additional etching process may be provided in which said tips are removed.
  • a wetting agent during molding of the structured starting surface 13 of the disturbing air entrapment can be avoided.
  • a structured, printing-technical surface 18' is obtained, which is substantially free of undercuts 23 and therefore easy to clean and especially lint-free.
  • the structure of the printing surface 18 'produced by the method according to the invention thus substantially corresponds -. B. except for the removed undercuts 23 - the structure of the starting surface 13. The removal of the undercuts also leads to improved washability.
  • the structured, printing-technical surface 18 ' is selected from the series of positive forms 18 produced in method step 3.
  • the first molded positive mold 18a is excluded, i. H. she is not selected. It may be advantageous to use other positive forms 18b, 18c, etc., d. H. exclude a number of at least two or more positive molds 18.
  • the structured, printing-technical surface 18 'selected in method step 4 is chrome-plated.
  • the chrome plating also leads to a rounding of the structure elevations, in particular of tips, and thus to an improved washability.
  • the thickness of the deposited chromium layer is about 2 to about 10 microns.
  • the structured, printing surface 18 'obtained in this way which represents a positive copy of the structured starting surface 13, can serve as a basis (or: master or patrix) for the construction of surface families.
  • This family structure is shown in Figure 1 below the dividing line shown in dashed lines.
  • the structured, printing-technical surface 18 ' is galvanically molded, preferably in a nickel bath.
  • the impression produced is chromium-plated in method step 7-in order to be able to better separate a subsequent impression-and in turn is electrodeposited in method step 8, preferably again in a nickel bath.
  • the impression produced in method step 8 represents a positive copy of the structured starting surface 13 and is preferably chrome-plated in method step 9.
  • the method step 8 is repeated, preferably repeated a few hundred times, so that first families of impressions is produced.
  • the method step 6 can be repeated, preferably a few hundred times, so that further - second, third, etc. - families of impressions are generated.
  • the printing-technical surfaces 18 'can also in a process step 10 with an ink-repellent and / or abrasion-resistant sol-gel layer or other coating or coating, z. B. using PTFT, be provided.
  • FIG. 2 shows a process flowchart of an alternative embodiment of the method according to the invention for producing a structured, printing-technical surface.
  • the positive mold 18 obtained in process step 3 and selected in process step 4 is molded in a process step 11 in an electrolytic bath, preferably in a nickel bath, and then preferably chrome-plated in a process step 12.
  • the impression thus obtained constitutes a negative copy of the structured starting surface 13 and may serve as the basis (or master) for the construction of one or more families of impressions corresponding to steps 6 to 10 in Figure 1.
  • these printing surfaces 18 can be used with their complementary structure in an advantageous manner for guiding substrate, z. B. then, if a positive copy individual, too high and the print quality reducing structure surveys which in the negative copy merely represent disturbing structural sinks.
  • FIG. 3 schematically shows a preferred embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.
  • a structured output surface 13 is arranged in an electrolytic bath 15, preferably in a copper bath. This is preferably formed as a blasted, a galvanically produced, an anodized or otherwise microstructured - and possibly passivated or before a subsequent process step still passivated - surface with a structuring 13 '.
  • the structuring 13 ' may be applied to a support 17, preferably made of stainless steel or stainless steel. To improve the stability of the output surface 13, this may be connected on its rear side to a metal sheet 19, preferably by gluing.
  • an electrolytic process here: positively charged copper ions
  • This metallic precipitate forms a negative mold 14 of the starting surface 13.
  • the negative mold 14 is separated from the starting surface 13 and further treated.
  • FIG. 4 shows how, starting from the negative mold 14, a positive mold 18 of the starting surface 13 is produced.
  • the negative mold 14 is placed in an electrolytic bath 16, preferably in a nickel bath. To improve the stability of the negative mold 14, this can be connected to a metal sheet 21, preferably by gluing.
  • an electrolytic process here: positively charged nickel ions
  • This metallic precipitate forms a positive mold 18 of the starting surface 13.
  • the positive mold 18 is separated from the negative mold 14 and optionally further treated.
  • the process may be repeated, preferably repeated several times, to produce a series of positive molds 18.
  • One of the male molds 18 - but not the first molded male mold 18a - is selected for building families of impressions. This construction of families can in turn preferably take place in the nickel bath 16.
  • FIG. 5 schematically illustrates the output surface 13 'produced by repeated molding. It can be seen that this essentially represents a positive copy of the starting surface 13, but essentially has no disturbing undercuts 23.

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche, insbesondere eines Aufzugs für Bedruckstoff führende Zylinder wie z. B. Gegendruckzylinder oder Transferzylinder einer Druckmaschine, weist Verfahrensschritte auf, wobei: - eine Negativform (14) einer strukturierten Ausgangsoberfläche (13) erzeugt wird, indem die Ausgangsoberfläche (13) galvanisch, bevorzugt in Kupfer abgeformt (2) wird, - eine Reihe von Positivformen (18) der Ausgangsoberfläche (13) - umfassend eine zuerst abgeformte Positivform (18a) und wenigstens eine weitere abgeformte Positivform (18b, 18c etc.) - erzeugt wird, indem die Negativform (14) mehrfach galvanisch, bevorzugt in Nickel abgeformt (3, 3') wird, und - die strukturierte, drucktechnische Oberfläche (18') aus der Reihe von Positivformen (18) unter Ausschluss der zuerst abgeformten Positivform (18a) ausgewählt (4) wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine strukturierte, drucktechnische Oberfläche mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie eine Bedruckstoff verarbeitende Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
  • In der Drucktechnik ist es bekannt, Bedruckstoff führende Zylinder mit strukturierten Oberflächen, z. B. mit Aufzugsblechen oder Folien, auszustatten, welche auf Grund ihrer Strukturierung einen Transport des Bedruckstoffs im Wesentlichen ohne Relativbewegung zur Oberfläche und daher im Wesentlichen ohne Beschädigung des Druckbildes ermöglichen. Diese Oberflächen sind zumeist auch beschichtet, so dass sie eine farbabweisende Oberflächeneigenschaft aufweisen, so dass Farbrückspaltungen von der Oberfläche auf den Bedruckstoff vermieden werden können.
  • Um den Einfluss der Oberflächen auf das Druckbild zu minimieren, werden die Strukturen so fein wie möglich erzeugt, z. B. durch Strahlbehandlung oder Galvanoplastik. Die verwendeten Verfahren sind jedoch zeit- und kostenintensiv.
  • Darüber hinaus weisen sehr fein strukturierte Oberflächen oft auch Hinterschnitte und durch diese bedingt den Nachteil auf, dass die Oberflächen bei Waschvorgängen mit Fusseln von Waschtüchem oder Waschvliesen verunreinigen.
  • Die DE 26 05 330 C3 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer bogenführenden Folie, welche an der Oberfläche mit insbesondere mikroskopisch kleinen Erhebungen versehen ist und welche auf galvanoplastischen Wege von einer Positivform abgeformt ist.
  • Eine positive Urform mit durch Strahlbehandlung strukturierter Oberfläche zur galvanoplastischen Abformung ist in der DE 39 05 679 C2 beschrieben. Zur Eliminierung von Hinterschnitten wird die Oberfläche mit einer Galvanoschicht überzogen.
  • Die DE 102 09 297 A1 beschreibt eine Oberfläche für Maschinenteile einer Druckmaschine mit einer z. B. durch thermisches Spritzen erzeugten Trägerschicht und einer z. B. im Sol-Gel-Verfahren erzeugten Funktionsbeschichtung.
  • Aus der DE 195 15 393 B4 ist eine Bedruckstoff führende Oberflächenstruktur bekannt, welche Strukturtäler und Strukturelemente mit zerfurchten Tragflächen aufweist, um die Adhäsionskraft von Druckfarbe zu reduzieren.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zu schaffen, welches zumindest einen der aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik überwindet.
  • Es ist eine weitere oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zu schaffen, welches das Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche, welche im Wesentlichen frei von Hinterschnitten und daher leicht zu reinigen ist, ermöglicht.
  • Es ist eine weitere oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zu schaffen, welches das Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche bzw. einer Vielzahl solcher Oberflächen auf kostengünstige Weise ermöglicht.
  • Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche, weist Verfahrensschritte auf, wobei:
    • eine Negativform einer strukturierten Ausgangsoberfläche erzeugt wird, indem die Ausgangsoberfläche galvanisch abgeformt wird,
    • eine Reihe von Positivformen der Ausgangsoberfläche - umfassend eine zuerst abgeformte Positivform und wenigstens eine weitere abgeformte Positivform - erzeugt wird, indem die Negativform mehrfach galvanisch abgeformt wird, und
    • die strukturierte, drucktechnische Oberfläche aus der Reihe von Positivformen unter Ausschluss der zuerst abgeformten Positivform ausgewählt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche, welche im Wesentlichen frei von Hinterschnitten und daher in vorteilhafter Weise leicht zu reinigen ist und insbesondere eine Verunreinigung durch Fussel im Wesentlichen vermeidet. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren das Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche bzw. einer Vielzahl solcher Oberflächen auf kostengünstige Weise.
  • Durch den Ausschluss der zuerst abgeformten Positivform - d. h. durch das Auswählen einer der weiteren abgeformten Positivformen - wird eine strukturierte, drucktechnische Oberfläche erzeugt, welche im Wesentlichen frei von Hinterschnitten ist und welche in vorteilhafter Weise für den Aufbau von Familien von Oberflächen eingesetzt wird.
  • Eine hinsichtlich einer sehr feinen, insbesondere mikroskopischen Strukturierung vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die Negativform erzeugt wird, indem als Ausgangsoberfläche eine gestrahlte, eine galvanisch erzeugte, eine eloxierte oder auf sonstige Weise mikro strukturierte Oberfläche galvanisch abgeformt wird.
  • Eine hinsichtlich der Materialeigenschaften, insbesondere der Härte vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die Negativform erzeugt wird, indem die Ausgangsoberfläche in einem elektrolytischen Bad galvanisch abgeformt wird, wobei das Metal des elektrolytischen Bads weicher als Nickel ist.
  • Eine hinsichtlich des Reduzierens von Hinterschnitten beim Abformen vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die Negativform erzeugt wird, indem die Ausgangsoberfläche in einem Kupferbad galvanisch abgeformt wird.
  • Eine hinsichtlich der Trennbarkeit aufeinander abgeschiedener Schichten vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die Negativform vor dem ersten galvanischen Abformen der Negativform passiviert wird.
  • Eine hinsichtlich des verstärkten Reduzierens von Hinterschnitten beim Abformen vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die Reihe von Positivformen erzeugt wird, indem die Negativform mehrfach in einem Nickelbad galvanisch abgeformt wird.
  • Eine hinsichtlich der farbabweisenden und abriebfesten Oberflächeneigenschaften vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die strukturierte, drucktechnische Oberfläche verchromt und/oder mit einer farbabweisenden und abriebfesten Beschichtung versehen wird.
  • Eine hinsichtlich des verstärkten Reduzierens von Hinterschnitten beim Abformen vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die strukturierte, drucktechnische Oberfläche aus der Reihe von Positivformen unter Ausschluss einer Anzahl der Positivformen ausgewählt wird, wobei die Anzahl der Positivformen aus der Gruppe bestehend aus:
    • die ersten zwei, die ersten drei, die ersten vier, die ersten fünf, die ersten sechs, die ersten sieben, die ersten acht, die ersten neun und die ersten zehn abgeformten Positivformen
    stammt.
  • Eine erfindungsgemäße strukturierte, drucktechnische Oberfläche, insbesondere ein Aufzugsblech oder Aufzugsfolie für Bedruckstoff führende Zylinder wie z. B. Gegendruckzylinder oder Transferzylinder einer Druckmaschine, ist nach einem wie oben mit Bezug zur Erfindung beschriebenen Verfahren hergestellt.
  • Im Rahmen der Erfindung ist auch eine Bedruckstoff verarbeitende Maschine, insbesondere Druckmaschine oder Bogen verarbeitende Rotationsdruckmaschine für den lithographischen Offsetdruck zu sehen, welche sich durch wenigstens eine wie oben mit Bezug zur Erfindung beschriebene strukturierte, drucktechnische Oberfläche auszeichnet.
  • Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen, vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in beliebiger Kombination miteinander vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
  • Die Erfindung sowie weitere, konstruktiv und funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
  • Die Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1
    einen Ablaufplan eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    Figur 2
    einen Ablaufplan eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    Figur 3
    eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung von Teilen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    Figur 4
    eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung von Teilen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    Figur 5
    eine schematische Ansicht einer strukturierten Ausgangsoberfläche; und
    Figur 6
    eine schematische Ansicht einer strukturierten drucktechnischen Oberfläche.
  • In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
  • Figur 1 zeigt einen Verfahrens-Ablaufplan einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche 18', insbesondere eines Aufzugsblechs für Bedruckstoff führende Zylinder einer Druckmaschine.
  • In einem Verfahrensschritt 1 wird eine strukturierte Ausgangsoberfläche 13 (siehe auch Figur 3), bevorzugt eine gestrahlte, eine galvanisch erzeugte, eine eloxierte oder auf sonstige Weise mikrostrukturierte und somit sehr fein strukturierte (mikrostrukturierte) - sowie ggf. passivierte oder vor einem nachfolgenden Verfahrensschritt noch zu passivierende - Oberfläche, z. B. eine Aluminiumoxid(Al2O3)-Keramik, bereitgehalten. Alternativ kann auch eine Oberfläche bereitgehalten werden, die bekanntem, sehr fein strukturiertem Schleifpapier entspricht. Bei der Struktur bzw. der Topografie der Ausgangsoberfläche 13 handelt es sich bevorzugt um eine Mikrostrukturierung, d. h. um eine Strukturierung im Mikrometerbereich: beispielsweise können Strukturerhebungen von etwa 10 bis etwa 50 Mikrometern Höhe, bevorzugt etwa 20 Mikrometern vorgesehen sein.
  • In Figur 1 ist auf der rechten Seite mit den Worten "POS" und "NEG" verdeutlicht, ob es sich bei der jeweils erzeugten Oberfläche um eine positive oder negative Kopie der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 handelt.
  • In einem Verfahrensschritt 2 wird eine Negativform 14 (siehe auch Figur 3) der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 erzeugt. Hierzu wird die strukturierte Ausgangsoberfläche 13 in einem elektrolytischen Bad 15, bevorzugt einem Kupferbad galvanisch abgeformt, d. h. eine elektrochemische Abscheidung von metallischem Niederschlag auf der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 wird von der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 getrennt. Alternativ kann auch ein anderes Metall als Kupfer für das elektrolytische Bad 15 verwendet werden, vorteilhaft ist jedoch, dass das in Verfahrensschritt 2 verwendete Metall weicher ist, als ein weiteres, in Verfahrenschritt 3 verwendetes Metall für ein elektrolytisches Bad 16 (siehe auch Figur 4). Um die - für die galvanische Abformung notwendige - elektrische Leitfähigkeit der Ausgangsoberfläche 13 zu erreichen, kann es vorgesehen sein, diese mit einer Salzlösung vorzubehandeln. Im Falle eines porösen Materials wird die Salzlösung in die offenen Poren eindringen, bis zu einem elektrisch leitenden Träger 17 vordringen und so für die notwendige Leitfähigkeit sorgen. Eine nicht poröse Oberfläche kann - ebenso wie eine poröse Oberfläche - alternativ durch Metallisieren, z. B. durch Sputtern oder Aufdampfen (PVD oder CVD), elektrisch leitfähig gemacht werden, z. B. unter Verwendung von Nickel, Kupfer oder Gold.
  • In einem Verfahrensschritt 3 wird eine Positivform 18 der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 erzeugt. Hierzu wird die strukturierte Ausgangsoberfläche 13 in einem elektrolytischen Bad 16, bevorzugt einem Nickelbad galvanisch abgeformt. Wie durch den Pfeil 3' verdeutlicht, wird der Verfahrensschritt 3 wiederholt, bevorzugt mehrfach wiederholt, so dass eine Reihe von Positivformen 18 der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 erzeugt wird. Die erzeugte Reihe von Positivformen 18 der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 umfasst dabei eine zuerst abgeformte Positivform 18a und wenigstens eine weitere abgeformte Positivform 18b. Die erzeugte Reihe von Positivformen 18 umfasst bevorzugt zwei bis zehn Positivformen 18, d. h. es werden bevorzugt zwei bis zehn Wiederholungen 3' des Verfahrensschritts 3 bzw. der galvanische Abformungen durchgeführt.
  • Sofern die Positivform 18 einzelne, zu hohe Strukturerhebungen (Spitzen) aufweist, welche z. B. durch von Lufteinschlüssen beim Abformen von der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 verursachte Löcher in der Negativform 14 verursacht werden, kann ein zusätzlicher Ätzprozess vorgesehen sein, bei welchem die genannten Spitzen entfernt werden. Alternativ kann unter Einsatz eines Benetzungsmittels beim Abformen von der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 der störende Lufteinschluss vermieden werden.
  • Grund für die Erzeugung einer Reihe von Positivformen 18 ist die - zunächst unerwartete - Beobachtung, dass die Qualität der Positivformen 18 mit jeder weiteren Abformung 18a, 18b, 18c etc. zunimmt. Im Falle einer Hinterschnitte 23 aufweisenden Keramik (siehe auch Figuren 5 und 6) hat eine Untersuchung des beobachteten Phänomens ergeben, dass die Negativform 14 mit - aus der Ausgangsoberfläche 13 herausgerissenen und in Hinterschnitten der Negativform 14 verankerten - Keramikpartikeln verunreinigt ist. Die erste Abformung der Negativform 14, d. h. die zuerst abgeformte Positivform 18a, ist ebenfalls mit - aus der Negativform 14 herausgerissenen - Keramikpartikeln verunreinigt und wird daher verworfen. Jede weitere, von derselben Negativform 14 abgeformte Positivform 18b, 18c, etc. weist eine geringe Verunreinigung und somit eine verbesserte Qualität auf. Das Ermöglichen des Herausreißens der Keramikpartikel ist somit auch der Grund, das Metall der Negativform 14 bevorzugt weicher als das Metall der Positivform 18 zu wählen.
  • Durch die erfindungsgemäße Auswahl der strukturierten, drucktechnischen Oberfläche 18' aus der Reihe der Positivformen 18 unter Ausschluss der zuerst abgeformten - und daher am meisten verunreinigten - Positivform 18a wird eine strukturierten, drucktechnischen Oberfläche 18'erhalten, welche im Wesentlichen frei von Hinterschnitten 23 und daher leicht und insbesondere fusselfrei zu reinigen ist. Die drucktechnische relevante Rauhigkeit der Oberfläche, d. h. die Struktur oder der Rz-Wert der Oberfläche, wird jedoch kaum beeinflusst. Die Struktur der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten drucktechnischen Oberfläche 18' entspricht somit im Wesentlichen - z. B. bis auf die entfernten Hinterschnitte 23 - der Struktur der Ausgangsoberfläche 13. Das Wegnehmen der Hinterschnitte führt auch zu einer verbesserten Waschfähigkeit.
  • In einem Verfahrensschritt 4 wird die strukturierte, drucktechnische Oberfläche 18' aus der Reihe von in Verfahrensschritt 3 erzeugten Positivformen 18 ausgewählt. Dabei wird die zuerst abgeformte Positivform 18a ausgeschlossen, d. h. sie wird nicht ausgewählt. Es kann vorteilhaft sein, auch weitere Positivformen 18b, 18c etc., d. h. eine Anzahl vonwenigstens zwei oder mehr - Positivformen 18 auszuschließen.
  • In einem Verfahrensschritt 5 wird die in Verfahrensschritt 4 ausgewählte, strukturierte, drucktechnische Oberfläche 18' verchromt. Das Verchromen führt auch zu einem Abrunden der Strukturerhebungen, insbesondere von Spitzen, und somit zu einer verbesserten Waschfähigkeit. Bevorzugt beträgt die Dicke der aufgebrachten Chromschicht etwa 2 bis etwa 10 Mikrometer.
  • Die auf diese Weise erhaltene strukturierte, drucktechnische Oberfläche 18', welche eine positive Kopie der strukturierte Ausgangsoberfläche 13 darstellt, kann als Basis (oder: Master bzw. Patrize) zum Aufbau von Oberflächenfamilien dienen. Dieser Familienaufbau ist in Figur 1 unterhalb der gestrichelt dargestellten Trennlinie gezeigt. In Verfahrensschritt 6 wird die strukturierte, drucktechnische Oberfläche 18' galvanisch abgeformt, vorzugsweise in einem Nickelbad. Die erzeugte Abformung wird in Verfahrensschritt 7 - um eine nachfolgende Abformung besser trennen zu können - verchromt und in Verfahrenschritt 8 wiederum galvanisch abgeformt, vorzugsweise wiederum in einem Nickelbad. Die in Verfahrenschritt 8 erzeugte Abformung stellt eine positive Kopie der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 dar und wird in Verfahrenschritt 9 vorzugsweise verchromt. Wie durch den Pfeil 8' verdeutlicht, wird der Verfahrensschritt 8 wiederholt, bevorzugt einige hundert Mal wiederholt, so dass erste Familien von Abformungen erzeugt wird. Wie durch den Pfeil 6' verdeutlicht, kann auch bereits der Verfahrensschritt 6 wiederholt werden, bevorzugt einige hundert Mal, so dass weitere - zweite, dritte etc. - Familien von Abformungen erzeugt werden. Insgesamt können auf diese Weise einige zehntausend Abformungen, d. h. strukturierte, drucktechnische Oberflächen 18' erzeugt werden. Ausgehend von der Master-Abformung können folglich sehr viele kostengünstige Kopien erzeugt werden. Die drucktechnischen Oberflächen 18' können zudem in einem Verfahrensschritt 10 mit einer farbabweisenden und/oder abriebfesten Sol-Gel-Schicht oder einer anderen Beschichtung oder Lackierung, z. B. unter Verwendung von PTFT, versehen werden.
  • Figur 2 zeigt einen Verfahrens-Ablaufplan einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche. Vor dem Aufbau einer oder mehrerer Familien von Abformungen wird die in Verfahrensschritt 3 erhaltene und in Verfahrensschritt 4 ausgewählte Positivform 18 in einem Verfahrensschritt 11 in einem elektrolytischen Bad, bevorzugt in einem Nickelbad, abgeformt und anschließend in einem Verfahrensschritt 12 bevorzugt verchromt. Die auf diese Weise erhaltene Abformung stellt eine negative Kopie der der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 dar und kann als Basis (oder: Master bzw. Matrize) zum Aufbau einer oder mehrerer Familien von Abformungen - entsprechend den Verfahrensschritten 6 bis 10 in Figur 1 - dienen. Auf diese Weise werden drucktechnische Oberflächen 18' hergestellt, die eine negative Kopie der Ausgangsoberfläche 13 darstellen. Jedoch können auch diese drucktechnische Oberflächen 18 mit ihrer Komplementärstruktur in vorteilhafter Weise zum Führen von Bedruckstoff eingesetzt werden, z. B. dann, wenn eine positive Kopie einzelne, zu hohe und die Druckqualität mindernde Strukturerhebungen aufweisen würde, welche in der negativen Kopie lediglich unstörende Struktursenken darstellen.
  • Figur 3 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem elektrolytischen Bad 15, vorzugsweise in einem Kupferbad, ist eine strukturierte Ausgangsoberfläche 13 angeordnet. Diese ist bevorzugt als eine gestrahlte, eine galvanisch erzeugte, eine eloxierte oder auf sonstige Weise mikrostrukturierte - und ggf. passivierte oder vor einem nachfolgenden Verfahrensschritt noch zu passivierende - Oberfläche mit einer Strukturierung 13' ausgebildet. Die Strukturierung 13' kann auf einem Träger 17, bevorzugt aus rostfreiem Stahl oder Edelstahl, aufgebracht sein. Zur Verbesserung der Stabilität der Ausgangsoberfläche 13 kann diese auf ihrer Hinterseite mit einem Blech 19, bevorzugt durch Verkleben, verbunden sein.
  • Durch Anlegen einer negativen Spannung an der Ausgangsoberfläche 13 und einer positiven Spannung an einer Gegenelektrode 20 wird ein elektrolytischer Prozess (hier: positiv geladene Kupferionen) in Gang gesetzt, der zu einer elektrochemische Abscheidung von metallischem Niederschlag auf der strukturierten Ausgangsoberfläche 13 führt. Dieser metallische Niederschlag bildet eine Negativform 14 der Ausgangsoberfläche 13. Die Negativform 14 wird nach Erreichen einer bestimmten Schichtdicke, bevorzugt zwischen etwa 0,1 bis etwa 4 Millimeter, von der Ausgangsoberfläche 13 getrennt und weiterbehandelt. Zur Verbesserung der Stabilität der Negativform 14 bei Verwendung von Kupfer kann vorgesehen sein, diese auf der Rückseite vor der Weiterbehandlung zusätzlich zu vernickeln.
  • In Figur 4 ist gezeigt, wie ausgehend von der Negativform 14 eine Positivform 18 der Ausgangsoberfläche 13 erzeugt wird. Die Negativform 14 wird in einem elektrolytischen Bad 16, vorzugsweise in einem Nickelbad, angeordnet. Zur Verbesserung der Stabilität der Negativform 14 kann diese mit einem Blech 21, bevorzugt durch Verkleben, verbunden sein. Durch Anlegen einer negativen Spannung an der Negativform 14 und einer positiven Spannung an einer Gegenelektrode 22 wird ein elektrolytischer Prozess (hier: positiv geladene Nickelionen) in Gang gesetzt, der zu einer elektrochemische Abscheidung von metallischem Niederschlag auf der Negativform 14 führt. Dieser metallische Niederschlag bildet eine Positivform 18 der Ausgangsoberfläche 13. Die Positivform 18 wird nach Erreichen einer bestimmten Schichtdicke von der Negativform 14 getrennt und ggf. weiterbehandelt.
  • Wie mit Bezug zu den Figuren 1 und 2 entsprechend beschrieben kann der Vorgang wiederholt, bevorzugt mehrmals wiederholt werden, so dass eine Reihe von Positivformen 18 erzeugt wird. Eine der Positivformen 18 - nicht jedoch die zuerst abgeformte Positivform 18a - wird für den Aufbau von Familien von Abformungen ausgewählt. Dieser Aufbau von Familien kann wiederum bevorzugt im Nickelbad 16 erfolgen.
  • In Figur 5 ist die Ausgangsoberfläche 13 schematisch dargestellt. Diese weist auf Grund ihrer Herstellung, z. B. durch Strahlen, galvanisches Erzeugen, Eloxieren oder auf sonstige Weise durchgeführtes Mikrostrukturieren, Hinterschnitte 23 (gestrichelt dargestellt) auf. In Figur 6 ist die durch mehrmaliges Abformen hergestellte strukturierte drucktechnische Oberfläche 18' schematisch dargestellt. Es ist zu erkennen, dass diese im Wesentlichen eine positive Kopie der Ausgangsoberfläche 13 darstellt, jedoch im Wesentlichen keine störenden Hinterschnitte 23 mehr aufweist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1-12
    Verfahrensschritte
    3', 6', 8'
    Wiederholung eines Verfahrensschritts
    13
    strukturierte Ausgangsoberfläche
    13'
    Strukturierung
    14
    Negativform
    15
    elektrolytisches Bad
    16
    elektrolytisches Bad
    17
    Träger
    18
    Positivform
    18a, 18b, 18c etc.
    Positivformen
    18'
    strukturierte drucktechnische Oberfläche
    19
    Blech
    20
    Gegenelektrode
    21
    Blech
    22
    Gegenelektrode
    23
    Hinterschnitte

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen einer strukturierten, drucktechnischen Oberfläche, wobei
    - eine Negativform (14) einer strukturierten Ausgangsoberfläche (13) erzeugt wird, indem die Ausgangsoberfläche (13) galvanisch abgeformt (2) wird,
    - eine Reihe von Positivformen (18) der Ausgangsoberfläche (13) - umfassend eine zuerst abgeformte Positivform (18a) und wenigstens eine weitere abgeformte Positivform (18b, 18c etc.) - erzeugt wird, indem die Negativform (14) mehrfach galvanisch abgeformt (3, 3') wird, und
    - die strukturierte, drucktechnische Oberfläche (18') aus der Reihe von Positivformen (18) unter Ausschluss der zuerst abgeformten Positivform (18a) ausgewählt (4) wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Negativform (14) erzeugt wird, indem als Ausgangsoberfläche eine gestrahlte, eine galvanisch erzeugte, eine eloxierte oder auf sonstige Weise mikrostrukturierte Oberfläche (13) galvanisch abgeformt (2) wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Negativform ()14 erzeugt wird, indem die Ausgangsoberfläche (13) in einem elektrolytischen Bad (15) galvanisch abgeformt (2) wird, wobei das Metal des elektrolytischen Bads weicher als Nickel ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Negativform (14) erzeugt wird, indem die Ausgangsoberfläche (13) in einem Kupferbad (15) galvanisch abgeformt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Negativform (14) vor dem ersten galvanischen Abformen (2) der Negativform (14) passiviert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reihe von Positivformen (18) erzeugt wird, indem die Negativform (14) mehrfach in einem Nickelbad (16) galvanisch abgeformt (3) wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die strukturierte, drucktechnische Oberfläche (18') verchromt (5) und/oder mit einer farbabweisenden und abriebfesten Beschichtung versehen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die strukturierte, drucktechnische Oberfläche (18') aus der Reihe von Positivformen (18) unter Ausschluss einer Anzahl der Positivformen (18a, 18b, 18c etc.) ausgewählt wird, wobei die Anzahl der Positivformen (18a, 18b, 18c etc.) aus der Gruppe bestehend aus:
    die ersten zwei, die ersten drei, die ersten vier, die ersten fünf, die ersten sechs, die ersten sieben, die ersten acht, die ersten neun und die ersten zehn abgeformten Positivformen (18a, 18b, 18c etc.)
    stammt.
  9. Strukturierte, drucktechnische Oberfläche, insbesondere Aufzugsblech oder Aufzugsfolie für Bedruckstoff führende Zylinder, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Bedruckstoff verarbeitende Maschine, insbesondere Druckmaschine oder Bogen verarbeitende Rotationsdruckmaschine für den lithographischen Offsetdruck,
    gekennzeichnet
    durch wenigstens eine strukturierte, drucktechnische Oberfläche (18') nach Anspruch 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3649474A (en) * 1969-12-05 1972-03-14 Johns Manville Electroforming process
US4088544A (en) * 1976-04-19 1978-05-09 Hutkin Irving J Composite and method for making thin copper foil
DE3905679A1 (de) * 1989-02-24 1990-08-30 Heidelberger Druckmasch Ag Metallfolie als aufzug fuer bogenfuehrende zylinder und/oder trommeln an rotationsdruckmaschinen

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