EP1985459A2

EP1985459A2 - Herstellung von Tiefdruckformen

Info

Publication number: EP1985459A2
Application number: EP08405113A
Authority: EP
Inventors: René Dr. Hartmann; Andreas Dr. Brockelt; Rolf Mathys
Original assignee: MDC Max Daetwyler AG
Current assignee: Daetwyler Global Tec Holding AG
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2008-10-29
Also published as: EP1985459A3

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Tiefdruckform, welche für die Ausbildung von Rasternäpfchen mittels Laserstrahlen geeignet ist und welche wenigstens aus einem Grundkörper und einer metallischen Aussenschicht besteht. Dabei wird die die metallische Aussenschicht durch ein pulver-basiertes Spritzverfahren auf den Grundkörper aufgebracht, wobei sich ein Kaltgasspritzverfahren als besonders geeignet erwiesen hat. Des Weiteren betrifft die Erfindung Tiefdruckformen, welche eine metallische Aussenschicht aus einer Legierung von Zink mit wenigstens einem weiteren Metall, insbesondere aus der Reihe Nickel, Kupfer, Zinn und/oder Titan, besteht oder eine derartige Legierung enthalten.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Tiefdruckform, welche für die Ausbildung von Rasternäpfchen mittels Laserstrahlen geeignet ist und welche wenigstens aus einem Grundkörper und einer metallischen Aussenschicht besteht. Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Tiefdruckform und ein Verfahren zur Herstellung eines Druckzylinders.

Stand der Technik

Hohe Auflagen von Schriftstücken (mehr als 300.000 Exemplare) werden nach dem klassischen Kupferstich-Verfahren, dem so genannten Tiefdruckverfahren, gedruckt. Dabei werden herkömmliche Tiefdruckformen, wie z. B. Druckplatten oder Tiefdruckzylinder, verwendet, welche an ihrer Oberfläche eine Kupferbeschichtung aufweisen. In dieser Kupferoberfläche der Tiefdruckformen werden kleine Vertiefungen - so genannte Näpfchen - eingebracht, die die Farbe aufnehmen und an das zu bedruckende Papier abgeben. Bei der herkömmlichen Technik werden die Vertiefungen elektromechanisch mit einer Diamantspitze in die Kupferschicht eingraviert.
Aus der EP 0 473 973 B1 (MDC Max Daetwyler AG) ist ein Verfahren bekannt, welches das Einbringen der Näpfchen durch Gravieren mit einem Laser erlaubt. Dabei wird aus der Oberflächenschicht der Tiefdruckform, welche vorteilhaft aus Zink besteht, mit Hilfe des Lasers Material verdampft und abgetragen.
An die Oberflächenschichten der Tiefdruckformen werden höchste Anforderungen in Bezug auf Homogenität und Porenfreiheit gestellt, denn die zu gravierenden Näpfchenstrukturen haben typische Abmessungen von 2 bis 50 µm Tiefe und 40-150 µm Durchmesser. Unregelmäßigkeiten in diesem Größenbereich würden zwangsläufig auf das Druckbild übertragen.
Eine geeignete Methode zur Herstellung qualitativ hochwertiger Oberflächenschichten für Tiefdruckformen ist die galvanische oder elektrochemische Abscheidung der metallischen Beschichtungen aus einem Elektrolytbad. Um den Anforderungen des Tiefdrucks mit hohen Druckauflagen zu genügen, weisen derartig hergestellte Oberflächenschichten aber zwingend eine Lagenstruktur auf. Meist weisen die Oberflächenschichten daher eine oder mehrere zusätzliche Lagen aus einem härteren Metall als Kupfer auf, beispielsweise Chrom, welche die mechanische Festigkeit der Oberflächenschicht verbessern. Die Herstellung derartiger Lagenstrukturen ist aber aufwändig, da die einzelnen Lagen in mehreren nacheinander folgenden Beschichtungsvorgängen in unterschiedlichen Elektrolytbädern aufgebracht werden müssen. Dies bedingt des Weiteren relativ grosse und technisch aufwändige Beschichtungsanlagen. Zudem sind die dabei anfallenden chemischen Abfallprodukte, welche sowohl gasförmig, flüssig und fest sind, meist toxisch und dementsprechend teuer bei der Entsorgung. Da die Beschichtungsraten des Weiteren aufgrund verschiedener physikalisch-chemischer Gegebenheiten begrenzt sind, ist die elektrochemische Abscheidung ein relativ kostenintensives Verfahren.
Es besteht daher nach wie vor Bedarf an einem Verfahren zum Beschichten von Tiefdruckzylindern, welches die oben genannten Nachteile nicht aufweist.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörendes Verfahren zu schaffen, welches eine kostengünstige und technisch einfache Herstellung von qualitativ hochwertigen und langlebigen Tiefdruckformen ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung wird die metallische Aussenschicht durch ein pulver-basiertes Spritzverfahren auf den Grundkörper aufgebracht.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich pulver-basierte Spritzverfahren zum Aufbringen von qualitativ einwandfreien metallischen Aussenschichten auf einen Grundkörper einer Tiefdruckform eignen. Pulver-basierte Spritzverfahren im erfindungsgemässen Sinn umfassen dabei alle Beschichtungsverfahren, bei welchen ein Beschichtungswerkstoff im Ausgangszustand in Pulverform vorliegt und auf ein zu beschichtendes Werkstück, wie beispielsweise einen Grundkörper einer Tiefdruckform, gespritzt wird. Dabei handelt es sich beispielsweise um die aus der Beschichtungstechnik für andere Anwendungen an sich bekannten Verfahren, wie Plasmaspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), Pulverflammspritzen, Laserspritzen, Detonationsspritzen oder auch Kaltgasspritzen. Derartige Verfahren wurden bisher lediglich für Beschichtung im Bereich des Verschleiss- oder Erosionsschutzes von Bauteilen ohne besondere Anforderungen an die Mikrostruktur der Beschichtung eingesetzt.
Pulver-basierte Beschichtungsverfahren haben den wesentlichen Vorteil, dass sich sowohl reine Metalle als auch Mehrkomponentenmischungen aus Metallen und/oder anderen chemischen Stoffen abscheiden lassen. Dabei kann das Mischverhältnis der einzelnen Komponenten in einem weiten Bereich frei gewählt werden, wodurch sich die chemische Zusammensetzung der metallischen Aussenschicht der Tiefdruckformen an gewünschte Anforderungen anpassen lässt. Dies ist mit den herkömmlichen galvanischen Verfahren nur beschränkt möglich.
Insbesondere auf Tiefdruckformen auf Stahl konnten erstaunlich gut haftende metallische Aussenschichten hergestellt werden. Da als Ausgangsstoffe reine Elemente eingesetzt werden können, lassen sich Aussenschichten herstellen, welche praktisch frei von oxidischen Verunreinigungen sind und eine hohe Homogenität aufweisen.
Des Weiteren entfallen bei den Pulver-basierten Beschichtungsverfahren aufwändige Nachbehandlungen, wie beispielsweise Spülvorgänge oder Trocknungsphasen, nach erfolgter Abscheidung, da die Tiefdruckformen während dem gesamten Verfahren in keiner Weise mit Flüssigkeiten in Kontakt kommen.
Zudem wurde gefunden, dass mit den Pulver-basierten Beschichtungsverfahren bis 90% der eingesetzten Ausgangsstoffe auf dem Grundkörper aufgetragen werden können. Damit wird eine sehr hohe Auftragseffizienz erreicht, was sowohl die Ressourcen schont als auch die Kosten des Verfahrens tief hält.
Die Pulverbasierten Beschichtungsverfahren eignen sich zur erstmaligen Herstellung von Tiefdruckformen. Ebenso ist aber auch die Aufbereitung von im Druck bereits verwendeten Tiefdruckformen möglich.
Als besonders Vorteilhaft hat sich als Spritzverfahren ein Kaltgasspritzverfahren erwiesen. Beim Kaltgasspritzverfahren werden die Ausgangsstoffe, wie insbesondere metallische Feststoffe, in Form eines Pulvers durch ein Prozessgas auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und auf den Grundkörper gespritzt. Die Moleküle oder Atome des Prozessgases stehen anfänglich unter einem hohen Druck von bis zu 40 bar und werden durch eine Expansion, beispielsweise in einer Lavaldüse, auf mehrfache Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Die Ausgangsstoffe werden anschliessend dem beschleunigten Prozessgas beigemischt und von diesem mitgerissen, wodurch sie eine hohe kinetische Energie erreichen und sich Richtung Grundkörper bewegen. Beim Auftreffen der Ausgangsstoffe auf dem Grundkörper werden diese plastisch verformt, wobei sich die Ausgangsstoffe mit dem Grundkörper oder den bereits abgeschiedenen Ausgangsstoffen, insbesondere unter Ausbildung von metallischen Bindungen, verbinden. Dadurch wird eine dichte und auf dem Grundkörper gut haftende Aussenschicht gebildet.
Das zur Beschleunigung verwendete Prozessgas ist bevorzugt Stickstoff und/oder Helium. Besonders vorteilhaft weist das Prozessgas vor der Expansion, eine Temperatur von höchstens 800°C, bevorzugt höchstens 450°C, auf. Durch die erhöhte Temperatur können die Energieverluste des Gases während der adiabatischen Expansion teilweise kompensiert werden.
Falls erwünscht, können auch andere Prozessgase verwendet werden, wobei es sich mit Vorteil um inerte Gase, wie z. B. Argon oder Krypton, handelt, um eine Reaktion der Gase mit den Ausgangsstoffen zu vermeiden.
Höhere Temperaturen als 800°C sind ebenfalls möglich. Diese bringen aber kaum messbare Vorteile bezüglich des erfindungsgemässen Verfahrens mit sich und sind deshalb weniger wirtschaftlich, da zusätzlich Heizenergie aufgewendet werden muss.
Idealerweise besteht das verwendete Pulver der Ausgangsstoffe aus Partikeln mit einer Korngrösse von 5-50 µm. Es hat sich gezeigt, dass sich damit ausreichend homogene metallische Aussenschichten herstellen lassen, welche sich entsprechend den Anforderungen beim Tiefdruck strukturieren lassen. Grössere Körner können ebenfalls verwendet werden, dabei muss aber das Prozessgas unter Umständen stärker beschleunigt werden, um einen genügenden Impulsübertrag zu erreichen, was weniger wirtschaftlich ist. Auch wird bei Verwendung von grösseren Körnern unter Umständen eine aufwändigere mechanische Nachbehandlung erforderlich, um eine genügend feine Oberflächenrauhigkeit zu erzeugen, was ebenfalls auf Kosten der Wirtschaftlichkeit geht. Kleinere Körner sind auch einsetzbar.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat sich als sehr gut geeignet erwiesen, um als metallische Aussenschicht eine Schicht enthaltend Zink oder eine Zinklegierung, insbesondere mit wenigstens einem Metall aus der Reihe Nickel, Kupfer, Zinn und/oder Titan, aufzubringen. Da das Mischverhältnis zwischen Zink und den anderen Metallen aufgrund der pulverbasierten Spritzverfahren in einem weiten Bereich kontrollierbar ist, lassen sich damit Zinkbasierte Aussenschichten mit nahezu beliebig konzentrierten Legierungskomponenten herstellen.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren lassen sich beispielsweise Druckzylinder für Anwendungen im Tiefdruck in einem effizienten und wirtschaftlichen Verfahren herstellen: In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei eine Tiefdruckform wie vorstehend beschrieben hergestellt und in einem zweiten Verfahrensschritt werden mit einem Laserstrahl Rasternäpfchen in die Tiefdruckform graviert. Damit wird eine Druckoberfläche geschaffen. Bei geeigneter Auswahl der Ausgangsstoffe und Prozessparameter kann eine Aussenschicht hergestellt werden, welche sowohl laserfähig (d. h. zur Ausbildung von Rasternäpfchen mittels Laserstrahlen geeignet) als auch druckfähig ist. Es erübrigt sich also das bei herkömmlichen Zylinderoberflächen (Kupfer, Zink etc.) notwendige Hartverchromen des gravierten Zylinders, um eine dauerhafte Druckoberfläche zu schaffen. Die Herstellung des Druckzylinders kann somit wesentlich einfacher, schneller und damit auch kostengünstiger erfolgen.
Es hat sich gezeigt, dass Tiefdruckformen mit Aussenschichten, welche aus einer Legierung von Zink mit wenigstens einem weiteren Metall, insbesondere aus der Reihe Nickel, Kupfer, Zinn und/oder Titan, bestehen oder eine derartige Legierung enthalten, optimale Eigenschaften in vielerlei Hinsicht aufweisen. So lassen sich in solchen Aussenschichten sehr glatte und geometrisch wohl definierte Rasternäpfchen mittels Laserstrahlen gravieren. Des Weiteren zeigen derartige Aussenschichten eine sehr gute Oxidationsbeständigkeit und mechanische Belastbarkeit.
Insbesondere Legierungen, welche im Wesentlichen aus Zink und Nickel bestehen, weisen ideale Eigenschaften bezüglich den Anforderungen beim Tiefdruck auf. Aus anderen technischen Gebieten ist bekannt, dass Zink-Nickel-Legierungen Härten von bis zu 400 HV aufweisen, was deutlich über dem Wert von maximal 150 HV für reine Zinkschichten liegt. (siehe z. B. B. Gysen, Anwendung von Zink-Nickel-Legierungen als Kadmiumersatz zum Korrosionsschutz hochfester Stähle", Dissertation, Fakultät Maschinenbau der Universität Dortmund, 2000). Zudem weisen derartige Zink-Nickel-Legierungen auch eine gute Oxidationsbeständigkeit auf. Somit sind Zink-Nickel-Legierungen verglichen mit reinem Zink härter, können aber gleichzeitig immer noch sehr gut durch Laserstrahlen strukturiert werden. Damit ist es möglich, Tiefdruckformen nach dem Aufbringen der Aussenschicht mit Laserstrahlen zu gravieren und anschliessend direkt im Druckwerk einzusetzen. Eine nachfolgende und aufwändige Hartverchromung, welche bei den heute bekannten Aussenschichten zum Erreichen von wirtschaftlichen Druckauflagen unverzichtbar ist, entfällt somit.
Zudem wurde gefunden, dass die Legierung von Vorteil wenigstens 33%, bevorzugt wenigstens 50%, besonders bevorzugt wenigstens 60%, Zink enthält. Diese Menge an Zink stellt sicher, dass die Aussenschicht bezüglich der Laserstrahlen eine ausreichende Einkopplungseffizienz aufweist und eine Krater- oder Auswurfbildung während der Lasergravur bestmöglich verhindert wird. Geringere Mengen an Zink sind auch möglich, führen aber zu einer verminderten Einkopplungseffizienz des Laserlichts und qualitativ weniger befriedigenden Rasternäpfchen, wodurch eine Nachbearbeitung der Aussenschicht erforderlich werden kann. Beide Effekte führen dazu, dass die Herstellung von Tiefdruckformen weniger wirtschaftlich wird.
Bevorzugt enthalten die Legierungen 10 - 70%, insbesondere 20 - 40%, Nickel. Damit wird eine bestmögliche mechanische Festigkeit der Aussenschichten erreicht. Höhere Konzentrationen an Nickel führen zu einer verminderten Einkopplungseffizienz des Laserlichts, was wie vorstehend bereits erwähnt weniger wirtschaftlich ist.
Es hat sich zudem gezeigt, dass insbesondere Legierungen, welche als dichte und auf dem Grundkörper fest haftende Schichten ausgebildet sind, für Anwendungen im Bereich des Tiefdrucks besonders geeignet sind. Dadurch lassen sich einerseits präzisere Druckformen herstellen, andererseits werden hohe Druckauflagen von mehreren 100'000 Exemplaren ermöglicht.
Prinzipiell lassen sich die vorstehend beschriebenen Tiefdruckformen mit Aussenschichten, welche eine Legierung von Zink mit wenigstens einem weiteren Metall enthalten, mit jeder geeigneten Beschichtungstechnik herstellen. Es hat sich aber gezeigt, dass die pulver-basierten Spritzverfahren, insbesondere das Kaltgasspritzverfahren, hierfür in idealer Weise geeignet sind, da sie die Bildung von hochdichten und reinen Aussenschichten garantieren, wie oben stehend näher ausgeführt wurde.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendete Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Eine schematische Darstellung einer Kaltgasspritzvorrichtung im Querschnitt.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1

In Fig. 1 ist eine Kaltgasspritzvorrichtung schematisch im Querschnitt dargestellt. Eine Heizkammer 2 weist dabei einen Gaseinlass 2.1 auf, über welchen ein unter Druck stehendes Beschleunigungsgas 1 in die Heizkammer 2 geleitet werden kann. Die Heizkammer weist inwendig mehrere Heizwendel 2.3 auf, welche ein Erhitzen des Beschleunigungsgases 1 ermöglichen. Auf der entgegengesetzten Seite des Gaseinlasses 2.1 ist ein Gasauslass 2.2 angeordnet, welcher über eine nicht gezeigte Schlauchverbindung (angedeutet durch die Zick-Zack-Linie) mit dem Einlass 3.1 einer Spritzdüse 3 verbunden ist. Die Spritzdüse 3 weist inwendig einen Düsenkanal 3.2 auf, welcher den Einlass 3.1 mit einem Auslass 3.4 verbindet. Der Düsenkanal 3.1 ist vom Einlass 3.1 in Richtung Auslass 3.4 erst konisch verjüngend und anschliessend konisch aufweitend ausgestaltet. In dem sich konisch aufweitenden Teil des Düsenkanals 3.2 mündet eine Bohrung 3.3. Die Bohrung 3.3 ist auf der Aussenseite der Spritzdüse 3 über einen nur teilweise dargestellten Schlauch 4.1 mit einer Pulverzuführvorrichtung 4, welche metallische Feststoffe 4.2 in Pulverform enthält, verbunden. Durch nicht gezeigte Ventile und Fördervorrichtungen können die metallischen Feststoffe 4.2 kontrolliert in die Bohrung 3.3 der Spritzdüse 3 und damit in den Düsenkanal 3.2 gefördert werden. Tritt nun unter Druck stehendes Beschleunigungsgas 1, welches in der Heizkammer 2 erhitzt wurde, über den Einlass 3.1 in die Spritzdüse 3, wird das Beschleunigungsgas 1 aufgrund der Düsengeometrie auf mehrfache Schallgeschwindigkeit beschleunigt und tritt am Düsenauslass 3.4 aus der Spritzdüse 3 in Form eines Überschall-Gasstrahls 10 aus. Die metallischen Feststoffe 4.1, welche in den Düsenkanal 3.2 gefördert werden, werden dabei durch den Überschall-Gasstrahl 10 mitgerissen bzw. beschleunigt und in Richtung eines zu beschichtenden Grundkörpers 5 gespritzt. Beim Auftreffen der metallischen Feststoffe 4.2 auf dem Grundkörper 5 werden die metallischen Feststoffe 4.2 plastisch verformt, wobei sich die metallischen Feststoffe 4.2 mit dem Grundkörper 5 oder den bereits abgeschiedenen metallischen Feststoffen 4.2, insbesondere unter Ausbildung von metallischen Bindungen, verbinden. Dadurch wird eine dichte und auf dem Grundkörper 5 gut haftende Aussenschicht, welche aus den metallischen Feststoffen 4.2 besteht, gebildet.

Beispiel 1: Zink-Aussenschicht, hergestellt durch Kaltgasspritzverfahren

In einer Kaltgasspritzanlage der Firma CGT Cold Gas Technology GmbH (Ampfing, Deutschland), welche wie vorstehend beschrieben funktioniert, wurde reines Zinkpulver 4.1 (Reinheitsgrad: 99.9%) mit einer Korngrösse von 10 - 45 µm in der Pulverzuführvorrichtung 4 vorgelegt. Als Beschleunigungsgas 1 wurde gasförmiger Stickstoff (N₂) bei einem Druck von 35 bar durch die Heizkammer 2 geleitet und dabei auf 400°C erhitzt. Aus der Pulverzuführvorrichtung 4 wurde das Zinkpulver 4.1 mit einer Rate von 3 kg Zink pro Stunde auf einem Grundkörper eines Tiefdruckzylinders aus Stahl abgeschieden.
Dabei wurde eine Zinkschicht von 300 µm als Aussenschicht auf dem Grundkörper des Tiefdruckzylinders aufgetragen. Es hat sich gezeigt, dass 85% des aus der Pulverzuführvorrichtung 4 entnommenen Zinkpulvers 4.1 als Bestandteil der Aussenschicht des Tiefdruckzylinders vorlag.
Die hergestellte Zinkschicht auf dem Tiefdruckzylinder wurde durch Standard-Oberflächenanalysetechniken untersucht, wobei sich ergeben hat, dass die Zinkschicht für Anwendungen im Bereich Tiefdruck eine ausreichende Homogenität, Dichte und Oberflächenrauhigkeit aufwies.
Anschliessend wurden in der hergestellten Zinkschicht Rasternäpfchen mit einer Tiefe von 40 µm und einem Durchmesser 80 µm mit Hilfe von Laserstrahlung ausgehoben. Eine Analyse der strukturierten Zinkoberfläche durch Rasterkraftmikroskopie hat eine für Anwendungen im Tiefdruckbereich ausreichende Qualität der Rasternäpfchen ergeben.

Beispiel 2: Nickel-Aussenschicht, hergestellt durch Kaltgasspritzverfahren

Anstelle des in Beispiel 1 beschriebenen Zinkpulvers wurde ein reines Nickelpulver mit einer Korngrösse im Bereich zwischen 10-45 µm verwendet. Das Kaltgasspritzverfahren wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, wobei eine Nickel-Schicht mit einer Dicke von 150 µm auf einem Tiefdruckzylinder als Grundkörper abgeschieden wurde.
Entsprechend wurden in der hergestellten Nickel-Schicht mit Laserstrahlung Rasternäpfchen mit einer Tiefe von 17 µm und einem Durchmesser 66 µm ausgehoben. Eine Analyse der strukturierten Nickeloberfläche durch Rasterkraftmikroskopie hat ebenfalls eine für Anwendungen im Tiefdruckbereich ausreichende Qualität der Rasternäpfchen und der Oberfläche ergeben.

Beispiel 3: Titan-Aussenschicht, hergestellt durch Kaltgasspritzverfahren

Anstelle des in Beispiel 1 beschriebenen Zinkpulvers wurde ein reines Titanpulver mit einer Korngrösse im Bereich zwischen 10 - 45 µm verwendet. Das Kaltgasspritzverfahren wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, wobei eine Titan-Schicht mit einer Dicke von 200 µm auf einem Tiefdruckzylinder als Grundkörper abgeschieden wurde.
Darauf wurden in der hergestellten Titan-Schicht mit Laserstrahlung Rasternäpfchen mit einer Tiefe von 35 µm und einem Durchmesser 70 µm ausgehoben. Eine Analyse der strukturierten Nickeloberfläche durch Rasterkraftmikroskopie hat ebenfalls eine für Anwendungen im Tiefdruckbereich ausreichende Qualität der Rasternäpfchen und der Oberfläche ergeben.

Beispiel 4: Zink-Nickel-Aussenschicht, hergestellt durch Kaltgasspritzverfahren

Anstelle des in Beispiel 1 beschriebenen Zinkpulvers wurde eine Mischung aus Zinkpulver und Nickelpulver, beide mit einer Korngrösse von 10 - 45 µm in der Pulverzuführvorrichtung 4 vorgelegt. Zink lag dabei mit einem Anteil von 65% und Nickel mit einem Anteil von 35% vor. Das Kaltgasspritzverfahren wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, wobei eine Zink-Nickel-Legierung mit einer Dicke von 300 µm auf einem Tiefdruckzylinder als Grundkörper abgeschieden wurde.
Anschliessend wurden in der hergestellten Zink-Nickel-Legierungsschicht mit Laserstrahlung Rasternäpfchen mit einer Tiefe von 40 µm und einem Durchmesser 80 µm ausgehoben. Eine Analyse der strukturierten Zinkoberfläche durch Rasterkraftmikroskopie hat ebenfalls eine für Anwendungen im Tiefdruckbereich ausreichende Qualität der Rasternäpfchen ergeben. Eine derartige Aussenschicht bzw. ein derartiger Tiefdruckzylinder ist aufgrund der Härte und Oxidationsbeständigkeit grundsätzlich auch ohne nachfolgendes Hartverchromen für den Tiefdruck geeignet.
Die in Fig. 1 gezeigt Kaltgasspritzvorrichtung ist lediglich als eine Möglichkeit einer derartigen Vorrichtung zu verstehen. Beispielsweise kann auch eine anders ausgeformte Spritzdüse verwendet werden, welche die Erzeugung eines Überschall-Gasstrahls erlaubt.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass ein im Bereich des Tiefdrucks neuartiges Verfahren zum Beschichten von Aussenschichten auf einen Grundkörper entwickelt wurde. Dieses zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Flexibilität und Wirtschaftlichkeit aus. Des Weiteren konnten mit dem erfindungsgemässen Verfahren neuartige Legierungen als Aussenschichten hergestellt werden, welche den bisher bekannten Materialien bezüglich mechanischer Eigenschaften deutlich überlegen sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Tiefdruckform, welche für die Ausbildung von Rasternäpfchen mittels Laserstrahlen geeignet ist und welche wenigstens aus einem Grundkörper und einer metallischen Aussenschicht besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Aussenschicht durch ein pulver-basiertes Spritzverfahren auf den Grundkörper aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzverfahren ein Kaltgasspritzverfahren verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Kaltgasspritzverfahren metallische Feststoffe in Form eines Pulvers durch ein Prozessgas auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und auf den Grundkörper gespritzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Beschleunigung verwendete Prozessgas Stickstoff und/oder Helium ist, welches bevorzugt eine Temperatur von höchstens 800°C, insbesondere höchstens 450°C, aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3-4, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Pulver aus Partikeln mit einer Korngrösse von 5 - 50 µm besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass als metallische Aussenschicht eine Schicht enthaltend Zink oder eine Zinklegierung, insbesondere mit wenigstens einem Metall aus der Reihe Nickel, Kupfer, Zinn und/oder Titan, aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines Druckzylinders, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine Tiefdruckform nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wird und in einem zweiten Verfahrensschritt mit einem Laserstrahl Rasternäpfchen in die Tiefdruckform graviert werden, wodurch eine Druckoberfläche geschaffen wird.
Für die Ausbildung von Rasternäpfchen mittels Laserstrahlen geeignete Tiefdruckform, bestehend wenigstens aus einem Grundkörper und einer metallischen Aussenschicht, insbesondere hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Aussenschicht aus einer Legierung von Zink mit wenigstens einem weiteren Metall, insbesondere aus der Reihe Nickel, Kupfer, Zinn und/oder Titan, besteht oder eine derartige Legierung enthält.
Tiefdruckform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung im Wesentlichen aus Zink und Nickel besteht.
Tiefdruckform nach einem der Ansprüche 8-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung wenigstens 33%, bevorzugt wenigstens 50%, besonders bevorzugt wenigstens 60%, Zink enthält.
Tiefdruckform nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 10 - 70%, bevorzugt 20 - 40%, Nickel enthält.
Tiefdruckform nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung als eine dichte und auf dem Grundkörper fest haftende Schicht ausgebildet ist.