EP1967381B1 - Rasterwalze für Druckmaschinen sowie Herstellungsverfahren - Google Patents

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EP1967381B1
EP1967381B1 EP20080003833 EP08003833A EP1967381B1 EP 1967381 B1 EP1967381 B1 EP 1967381B1 EP 20080003833 EP20080003833 EP 20080003833 EP 08003833 A EP08003833 A EP 08003833A EP 1967381 B1 EP1967381 B1 EP 1967381B1
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ceramic
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screen roller
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Rüdiger Wand
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Kurt Zecher GmbH
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Kurt Zecher GmbH
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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 invention relates to an anilox roller for printing presses with a roller body and with a ceramic coating applied thereto, wherein a surface of the ceramic coating is provided with elevations and / or depressions.
  • the invention relates to a method for producing an anilox roller, wherein a ceramic coating is applied to a roll body and wherein in the ceramic coating by means of a laser patterning is formed consisting of elevations and / or depressions.
  • Anilox rolls are known for printing presses, which have a roll body which is provided with a ceramic coating. Due to its relatively high material hardness compared to steel, the ceramic coating has good wear resistance. By means of laser beam or engraving, the ceramic coating with a structuring, namely with elevations (webs) and depressions (cups) are provided, as for example from the EP 0 615 862 A1 is known. Due to the use of anilox rollers in doctor blade printing of printing presses in which a doctor blade made of hardened steel is in constant frictional contact with the anilox roller, it may happen that after a certain time, the ceramic coating has relatively strong grooves, which significantly affect the print quality. For example, ceramic particles may detach from the surface of the ceramic coating and become trapped behind the squeegee so that subsequently undesirable scores are drawn on the ceramic coating.
  • Object of the present invention is therefore to develop an anilox roller and a method for producing an anilox roller such that the wear resistance, in particular the elevations of the anilox roller is improved, so that a long-term stable use of the anilox roller is made possible.
  • the invention in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that a surface region of at least the elevations is formed by melting as a compression layer.
  • the particular advantage of the anilox roller according to the invention is that the life of the anilox roller is extended at high print quality by forming a compacting layer forming the surface of an elevation of the anilox roller. Forming a compaction layer on the surface of the elevations may increase the risk of ceramic particle outbreaks are largely reduced.
  • the densification layer is characterized by the fact that the otherwise existing inhomogeneous microstructure is eliminated. The proportion of pores or cracks in the compression layer is so small that an eruption of ceramic particles is prevented.
  • the compaction layer extends along an end surface of the elevation of the anilox roller.
  • the compaction layer is thus only where there is a frictional contact with a squeegee of the printing press.
  • a substantially uniform color transfer can be achieved because the surface structure is relatively smooth.
  • the method according to the invention in connection with the preamble of claim 7 is characterized in that at least one surface region of the elevations is reheated so that a surface layer (compression layer) is compressed in the structure.
  • the particular advantage of the method according to the invention is that the mechanical resistance of the anilox roller is improved.
  • the wear resistance can be improved, so that a longer service life can be achieved.
  • the basic idea of the invention is to heat a surface layer of the anilox roller in such a way that a compaction occurs within the microstructure, so that pores coincide or existing cracks close.
  • the surface of the anilox roller is reheated by means of a laser, so that the expense for the aftertreatment is relatively low, since the structuring of the anilox roller has already been effected by means of lasers.
  • the post-heating of the anilox roller takes place in a temperature range which is preferably below the melting temperature of the ceramic melting point.
  • the upper layer is localized when the laser beam strikes and fused for a very short time.
  • An anilox roller 1 is preferably used in doctor blade printing units of printing presses, wherein a doctor blade made of hardened steel is in constant frictional contact with the anilox roller 1.
  • the anilox roller 1 has a cylindrical shape and has a plurality of juxtaposed elevations 2 and depressions 3.
  • the elevations 2 are formed as webs which have in a free end portion 4 an end surface 5 which is in frictional engagement with a doctor blade, not shown, of the printing press.
  • the webs 2 alternate with the recesses 3 (wells), so that along the surface of the anilox roller 1, a groove structure is formed.
  • the anilox roller 1 consists, on the one hand, of a cylindrical roller body 6 and of a ceramic coating 7 applied to the lateral surface of the roller body 6.
  • the ceramic coating 7 consists of a ceramic material or of a ceramic mixture, which has an increased wear resistance compared to the purely metallic roller body 6.
  • a surface area of the bumps 2 is formed as a compacting layer 8 (hatched area) which has a relatively homogeneous microstructure and contains almost no cracks 9 or pores 10, as is the case in known non-post-treated bumps 2 ' FIG. 2 the case is.
  • the ceramic coating 7 is applied to the roller body 6. Thereafter, optionally the surface of the ceramic coating 7 is ground and / or polished.
  • the shaping of the groove structure with a plurality of elevations 2, 2 'and depressions 3 takes place by means of laser radiation, so that structuring of the anilox roller 1 according to FIG. 2 is present. Then, optionally, the surface of the elevations 2 can be smoothed.
  • the anilox rolls 1 are reheated in a surface area thereof, preferably in a surface area of the elevations 2 to form a compacting layer 8, which is preferably at least approximately free of cracks 9 or pores 10.
  • a compacting layer 8 which is preferably at least approximately free of cracks 9 or pores 10.
  • the proportion of pores 10 or cracks 9 in a region 15 (foot region) adjacent to the compaction layer 8 is preferably in a range of 1% by volume to 3% by volume.
  • the surface area of the elevations 2 is exposed to laser radiation, so that a melting of the surface portion of the elevations 2 occurs.
  • the melting process may be similar to sintering, wherein the melting temperature may be at least below the melting temperature of the ceramic material.
  • the pores 10 coincide.
  • the cracks 9 close, so that a densification of the ceramic material on the surface of the elevations 2 occurs.
  • the compression layer 8 has a thickness D, which is in a range of 1 micron to 10 microns, preferably 5 microns.
  • the elevations 2, 2 ' have a height H, which is in a range of 10 .mu.m to 30 .mu.m, for example 20 microns.
  • the Vickers hardness of the ceramic coating 7 may be in a range between 1000 to 2000.
  • the elevations 2 and depressions 3 may also be honeycomb-shaped with the formation of wells 12 and webs 13 comprising these, so that a hexagonal engraving 14 is formed.

Landscapes

  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rasterwalze für Druckmaschinen mit einem Walzenkörper und mit einer auf demselben aufgebrachten Keramikbeschichtung, wobei eine Oberfläche der Keramikbeschichtung mit Erhebungen und/oder Vertiefungen versehen ist.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Rasterwalze, wobei auf einem Walzenkörper eine Keramikbeschichtung aufgebracht wird und wobei in der Keramikbeschichtung mittels Lasern eine Strukturierung bestehend aus Erhebungen und/oder Vertiefungen gebildet wird.
  • Es sind Rasterwalzen für Druckmaschinen bekannt, die einen Walzenkörper aufweisen, der mit einer Keramikbeschichtung versehen ist. Die Keramikbeschichtung weist aufgrund ihrer relativ hohen Werkstoffhärte im Vergleich zu Stahl eine gute Verschleißbeständigkeit auf. Mittels Laserstrahl oder Gravur kann die Keramikbeschichtung mit einer Strukturierung, nämlich mit Erhebungen (Stegen) und Vertiefungen (Näpfen) versehen werden, wie dies beispielsweise aus der EP 0 615 862 A1 bekannt ist. Aufgrund des Einsatzes der Rasterwalzen in Rakelfarbwerken von Druckmaschinen, bei denen sich eine Rakel aus gehärtetem Stahl in ständigem Reibkontakt mit der Rasterwalze befindet, kann es vorkommen, dass nach einer gewissen Zeit die Keramikbeschichtung relativ starke Riefen aufweist, welche die Druckqualität erheblich beeinträchtigen. Beispielsweise können sich Keramikpartikel von der Oberfläche der Keramikbeschichtung lösen und sich hinter der Rakel festsetzen, so dass nachfolgend unerwünschte Riefen auf der Keramikbeschichtung gezogen werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Rasterwalze sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Rasterwalze derart weiterzubilden, dass die Verschleißbeständigkeit insbesondere der Erhebungen der Rasterwalze verbessert wird, so dass ein langzeitstabiler Einsatz der Rasterwalze ermöglicht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenbereich zumindest der Erhebungen durch Anschmelzen als eine Verdichtungsschicht ausgebildet ist.
  • Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Rasterwalze besteht darin, dass durch Ausbildung einer die Oberfläche einer Erhebung der Rasterwalze bildenden Verdichtungsschicht die Lebensdauer der Rasterwalze bei hoher Druckqualität verlängert wird. Durch Ausbildung einer Verdichtungsschicht an der Oberfläche der Erhebungen kann das Risiko von Keramikpartikelausbrüchen weitgehend verringert werden. Die Verdichtungsschicht zeichnet sich dadurch aus, dass die ansonsten vorhandene inhomogene Gefügestruktur beseitigt ist. Der Anteil von Poren oder Rissen in der Verdichtungsschicht ist so gering, dass ein Ausbruch von Keramikpartikeln verhindert wird.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die Verdichtungsschicht entlang einer Stirnoberfläche der Erhebung der Rasterwalze. Die Verdichtungsschicht befindet sich somit lediglich dort, wo eine reibschlüssige Kontaktierung mit einer Rakel der Druckmaschine besteht. Darüber hinaus lässt sich ein wesentlich gleichmäßiger Farbübertrag erzielen, da die Oberflächenstruktur relativ glatt ausgebildet ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Oberflächenbereich der Erhebungen derart nacherwärmt wird, dass eine Oberflächenschicht (Verdichtungsschicht) im Gefüge verdichtet wird.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die mechanische Beanspruchbarkeit der Rasterwalze verbessert wird. Vorteilhaft kann die Verschleißbeständigkeit verbessert werden, so dass eine längere Standzeit erzielt werden kann. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Oberflächenschicht der Rasterwalze derart zu erwärmen, dass eine Verdichtung innerhalb des Gefüges eintritt, so dass Poren zusammenfallen bzw. sich vorhandene Risse schließen.
  • Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberfläche der Rasterwalze mittels Laser nacherwärmt, so dass der Aufwand für die Nachbehandlung relativ gering ist, da die Strukturierung der Rasterwalze bereits mittels Lasern erfolgt ist.
  • Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Nacherwärmung der Rasterwalze in einem Temperaturbereich, der vorzugsweise unterhalb der Schmelztemperatur des Keramikschmelzpunktes liegt. Die Oberschicht wird beim Auftreffen des Laserstrahls örtlich begrenzt und sehr kurzzeitig angeschmolzen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden lediglich Stirnoberflächen von Erhebungen der Rasterwalze nacherwärmt, die einer besonderen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind. Vorteilhaft kann hierdurch die Festigkeit der Stirnoberfläche der Erhebung erhöht sowie die Gefahr von Keramikpartikelausbrüchen an derselben verringert werden. Darüber hinaus lässt sich ein wesentlich gleichmäßiger Farbübertrag erzielen, da die Oberflächenstruktur relativ glatt ausgebildet ist.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    einen vergrößerten Schnitt durch einen Oberflächenbereich einer erfindungsgemäßen Rasterwalze,
    Figur 2
    einen vergrößerten Schnitt durch einen Oberflächenbereich einer vorbekannten Rasterwalze,
    Figur 3
    eine schematische Draufsicht auf die Oberfläche der Rasterwalze, die als eine Liniengravur ausgebildet ist, und
    Figur 4
    eine schematische Draufsicht auf die Oberfläche der Rasterwalze, die als eine hexagonale Gravur ausgebildet ist.
  • Eine Rasterwalze 1 wird vorzugsweise in Rakelfarbwerken von Druckmaschinen eingesetzt, wobei eine Rakel aus gehärtetem Stahl in ständigem Reibkontakt mit der Rasterwalze 1 steht. Die Rasterwalze 1 ist zylinderförmig ausgebildet und weist eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Erhebungen 2 und Vertiefungen 3 auf. Die Erhebungen 2 sind als Stege ausgebildet, die in einem freien Endbereich 4 eine Stirnoberfläche 5 aufweisen, die in reibschlüssiger Verbindung mit einer nicht dargestellten Rakel der Druckmaschine steht.
  • Die Stege 2 wechseln sich mit den Vertiefungen 3 (Näpfe) ab, so dass entlang der Oberfläche der Rasterwalze 1 eine Rillenstruktur gebildet ist.
  • Die Rasterwalze 1 besteht zum einen aus einem zylinderförmigen Walzenkörper 6 und einer auf der Mantelfläche des Walzenkörpers 6 aufgebrachten Keramikbeschichtung 7. Die Keramikbeschichtung 7 besteht aus einem Keramikmaterial oder aus einer Keramikmischung, die im Vergleich zu dem rein metallischen Walzenkörper 6 eine erhöhte Verschleißbeständigkeit aufweist.
  • Wie aus Figur 1 hervorgeht, ist ein Oberflächenbereich der Erhebungen 2 als eine Verdichtungsschicht 8 (schraffierte Fläche) ausgebildet, die eine relativ homogene Gefügestruktur aufweist und annähernd keine Risse 9 oder Poren 10 enthält, wie es bei bekannten nicht nachbehandelten Erhebungen 2' gemäß Figur 2 der Fall ist.
  • Zur Herstellung der Rasterwalze 1 wird auf den Walzenkörper 6 die Keramikbeschichtung 7 aufgebracht. Danach wird optional die Oberfläche der Keramikbeschichtung 7 geschliffen und/oder poliert.
  • Die Formgebung der Rillenstruktur mit einer Mehrzahl von Erhebungen 2, 2' und Vertiefungen 3 erfolgt mittels Laserstrahlung, so dass eine Strukturierung der Rasterwalze 1 gemäß Figur 2 vorliegt. Danach kann optional die Oberfläche der Erhebungen 2 geglättet werden.
  • Erfindungsgemäß erfolgt eine Nacherwärmung der Rasterwalzen 1 in einem Oberflächenbereich derselben, vorzugsweise in einem Oberflächenbereich der Erhebungen 2 zur Ausbildung einer Verdichtungsschicht 8, die vorzugsweise mindestens annähernd frei von Rissen 9 bzw. Poren 10 ist. Hierdurch kann das unerwünschte Ausbrechen von Keramikpartikeln während des Betriebes der Rasterwalze 1 wirksam verhindert werden.
  • Der Anteil von Poren 10 bzw. Rissen 9 in einem zu der Verdichtungsschicht 8 benachbarten Bereich 15 (Fußbereich) der Erhebung 2 bzw. der Keramikbeschichtung 7 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 Vol-% bis 3 Vol-%.
  • Zur Bildung der Verdichtungsschicht 8 wird der Oberflächenbereich der Erhebungen 2 mit Laserstrahlung beaufschlagt, so dass ein Anschmelzen des Oberflächenabschnitts der Erhebungen 2 eintritt. Der Schmelzvorgang kann sinterähnlich erfolgen, wobei die Anschmelztemperatur zumindest unterhalb der Schmelztemperatur des Keramikmaterials liegen kann. Hierdurch fallen die Poren 10 zusammen. Die Risse 9 schließen sich, so dass eine Verdichtung des Keramikmaterials an der Oberfläche der Erhebungen 2 eintritt.
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, weist die Verdichtungsschicht 8 eine Dicke D auf, die in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, vorzugsweise 5 µm liegt. Die Erhebungen 2, 2' weisen eine Höhe H auf, die in einem Bereich von 10 µm bis 30 µm, beispielsweise 20 µm liegt.
  • Die Vickershärte der Keramikbeschichtung 7 kann in einem Bereich zwischen 1000 bis 2000 liegen.
  • Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, sind die Erhebungen 2 und die Vertiefungen 3 der Rasterwalze 1 geradlinig ausgebildet, wobei sie eine Liniengravur 11 bilden.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß Figur 4 können die Erhebungen 2 und Vertiefungen 3 auch wabenförmig unter Bildung von Näpfen 12 und diese umfassenden Stege 13 ausgebildet sein, so dass eine hexagonale Gravur 14 gebildet ist.

Claims (12)

  1. Rasterwalze (1) für Druckmaschinen mit einem Walzenkörper (6) und mit einer auf demselben aufgebrachten Keramikbeschichtung (7), wobei eine Oberfläche der Keramikbeschichtung (7) mit Erhebungen (2, 2') und/oder Vertiefungen (3) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenbereich zumindest der Erhebungen (2) durch Anschmelzen als eine Verdichtungsschicht (8) ausgebildet ist.
  2. Rasterwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungsschicht (8) aus einem fehlstellenfreien Keramikmaterial gebildet ist.
  3. Rasterwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefüge der Verdichtungsschicht (8) zumindest annähernd frei von Rissen (9) und/oder Poren (10) ist.
  4. Rasterwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdichtungsschicht (8) im Bereich einer Stirnoberfläche (5) der Erhebung (2) erstreckt.
  5. Rasterwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungsschicht (8) eine Dicke (D) aufweist, die in einem Bereich zwischen 2 µm bis 10 µm liegt.
  6. Rasterwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (2) in einem zu der Verdichtungsschicht (8) benachbarten Bereich (15) einen Anteil von 1 Vol-% bis 3 Vol-% Fehlstellen (Risse 9, Poren 10) aufweist.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Rasterwalze, wobei auf einem Walzenkörper eine Keramikbeschichtung aufgebracht wird und wobei in der Keramikbeschichtung mittels Lasern eine Strukturierung bestehend aus Erhebungen und/oder Vertiefungen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Oberflächenbereich der Erhebungen (2) derart nacherwärmt wird, dass eine Oberflächenschicht (Verdichtungsschicht 8) im Gefüge verdichtet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein freier Endbereich der Erhebungen (2) durch Anschmelzen einer Stirnoberfläche (5) derselben nacherwärmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (2) mittels Laserstrahlung nacherwärmt werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (2) durch Laserstrahlung bei einer Temperatur nacherwärmt werden, die zumindest unterhalb der Schmelztemperatur des Keramikmaterials liegt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikbeschichtung (7) geschliffen und/oder poliert wird, bevor die Strukturierung mittels Lasern gebildet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bildung der Strukturierung die Endbereiche der Erhebungen (2) geglättet werden.
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