DE102007011708A1 - Anilox roller for printing machines and manufacturing process - Google Patents

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Abstract

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, wobei ein Oberflächenbereich zumindest der Erhebungen durch Anschmelzen als eine Verdichtungsschicht ausgebildet ist.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, wherein a surface region of at least the elevations is formed by melting as a compression layer.

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.The The invention relates to an anilox roller for printing presses with a roller body and with one applied to the same Ceramic coating, wherein a surface of the ceramic coating is provided with elevations and / or depressions.

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.Further the invention relates to a method for producing an anilox roller, wherein applied to a roll body, a ceramic coating is and wherein in the ceramic coating by means of laser structuring consisting of elevations and / or depressions is formed.

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 Strukturie rung, 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.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 tion with a structuring, namely provided with surveys (ridges) and depressions (wells), as for example from 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.

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.task The present invention is therefore an anilox roll as well to develop a method for producing an anilox roller such that the wear resistance especially of the surveys the anilox roller is improved, so that a long-term stable use the anilox roller is made possible.

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.to Solution to this problem is the invention in connection with the preamble of claim 1, characterized in that a surface area of at least the elevations by melting is formed as a compression layer.

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 Ri siko 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.Of the particular advantage of the anilox roll according to the invention is that by training one's surface a survey of the anilox roll forming compaction layer Lifetime of the anilox roller extended at high print quality becomes. By forming a compaction layer on the surface The surveys may increase the risk of ceramic particle breakouts be greatly reduced. The compaction layer stands out characterized in that the otherwise existing inhomogeneous microstructure eliminated. The proportion of pores or cracks in the compaction layer is so small that it prevents ceramic particles from breaking out becomes.

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.To a preferred embodiment of the invention the compaction layer along a frontal surface the collection of the anilox roller. The compaction layer is located thus only where a frictional contact with a squeegee of the printing press exists. In addition, lets a substantially uniform color transfer achieve, since the surface structure formed relatively smooth is.

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.to Solution to the problem is the invention Method in conjunction with the preamble of the claim 7, characterized in that at least one surface area the elevations is reheated so that a surface layer (Compaction layer) is compressed in the structure.

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.Of the particular advantage of the method according to the invention is that the mechanical strength of the anilox roller is improved. Advantageously, the wear resistance be improved, so that a longer life can be achieved can. The basic idea of the invention is a surface layer the anilox roller to heat such that a compression occurs within the structure, so that pores coincide or close existing cracks.

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.To a development of the method according to the invention the surface of the anilox roller is reheated by laser, so that the cost of post-treatment relatively low is because the structuring of the anilox roller already using lasers is done.

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.To a development of the method according to the invention the post-heating of the anilox roller takes place in a temperature range, preferably below the melting temperature of the ceramic melting point lies. The upper layer becomes local upon impact of the laser beam limited and very briefly melted.

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.According to a development of the invention, only front surfaces of elevations of the anilox roller are reheated, which are exposed to a special mechanical stress. Advantageously, this increases the strength of the front surface of the survey and reduces the risk of ceramic particle eruptions on the same. In addition, a substantially uniform color transfer can be achieved because the surface structure is relatively smooth.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further Advantages of the invention will become apparent from the other dependent claims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.One Embodiment of the invention will be described below explained in more detail in the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen vergrößerten Schnitt durch einen Oberflächenbereich einer erfindungsgemäßen Rasterwalze, 1 an enlarged section through a surface region of an anilox roller according to the invention,

2 einen vergrößerten Schnitt durch einen Oberflächenbereich einer vorbekannten Rasterwalze, 2 an enlarged section through a surface region of a previously known anilox roller,

3 eine schematische Draufsicht auf die Oberfläche der Rasterwalze, die als eine Liniengravur ausgebildet ist, und 3 a schematic plan view of the surface of the anilox roller, which is formed as a line engraving, and

4 eine schematische Draufsicht auf die Oberfläche der Rasterwalze, die als eine hexagonale Gravur ausgebildet ist. 4 a schematic plan view of the surface of the anilox roller, which is formed as a hexagonal engraving.

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.An anilox roller 1 is preferably used in doctor blade formers of printing machines with a tempered steel doctor blade in constant frictional contact with the anilox roller 1 stands. The anilox roller 1 is cylindrical and has a plurality of juxtaposed elevations 2 and depressions 3 on. The surveys 2 are designed as webs, which in a free end 4 a frontal surface 5 have, which is in frictional connection with a squeegee, not shown, of the printing press.

Die Stege 2 wechseln sich mit den Vertiefungen 3 (Näpfe) ab, so dass entlang der Oberfläche der Rasterwalze 1 eine Rillenstruktur gebildet ist.The bridges 2 alternate with the wells 3 (Cups), leaving along the surface of the anilox roller 1 a groove structure is formed.

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.The anilox roller 1 consists on the one hand of a cylindrical roller body 6 and one on the lateral surface of the roller body 6 applied ceramic coating 7 , The ceramic coating 7 consists of a ceramic material or of a ceramic mixture, in comparison to the purely metallic roller body 6 has an increased wear resistance.

Wie aus 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 2 der Fall ist.How out 1 indicates is a surface area of the surveys 2 as a compaction layer 8th (hatched area) formed, which has a relatively homogeneous microstructure and almost no cracks 9 or pores 10 contains, as is the case with known non-treated elevations 2 ' according to 2 the case is.

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.For the production of the anilox roller 1 is on the roll body 6 the ceramic coating 7 applied. Thereafter, the surface of the ceramic coating becomes optional 7 sanded and / or polished.

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 2 vorliegt. Danach kann optional die Oberfläche der Erhebungen 2 geglättet werden.The shape of the groove structure with a plurality of elevations 2 . 2 ' and depressions 3 takes place by means of laser radiation, so that a structuring of the anilox roller 1 according to 2 is present. After that, optionally the surface of the elevations 2 be smoothed.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Nacherwärmung der Rasterwalzen 1 in einem Oberflächenbereich derselben, vorzugsweise in einem Oberflächenbereich der Erhebungen 2 zur Ausbildung einer Verdichtungsschicht 8, die 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.According to the invention, a post-heating of the anilox rollers takes place 1 in a surface area thereof, preferably in a surface area of the elevations 2 for forming a compaction layer 8th that are at least approximately free of cracks 9 or pores 10 is. As a result, the unwanted breakage of ceramic particles during operation of the anilox roller 1 effectively prevented.

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 in einem Bereich von 1 Vol-% bis 3 Vol-%.The proportion of pores 10 or cracks 9 in one to the compaction layer 8th adjacent area 15 (Footer) of the survey 2 or the ceramic coating 7 is in a range of 1 vol.% to 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.To form the compaction layer 8th becomes the surface area of the elevations 2 subjected to laser radiation, so that a melting of the surface portion of the elevations 2 entry. The melting process may be similar to sintering, wherein the melting temperature may be at least below the melting temperature of the ceramic material. This causes the pores to fall 10 together. The cracks 9 close, allowing a densification of the ceramic material on the surface of the elevations 2 entry.

Wie aus 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.How out 1 can be seen has the compression layer 8th a thickness D which is in a range of 1 μm to 10 μm, preferably 5 μm. The surveys 2 . 2 ' have a height H which is in a range of 10 .mu.m to 30 .mu.m, for example, 20 microns.

Die Vickershärte der Keramikbeschichtung 7 kann in einem Bereich zwischen 1000 bis 2000 liegen.The Vickers hardness of the ceramic coating 7 can range from 1000 to 2000

Wie aus 3 ersichtlich ist, sind die Erhebungen 2 und die Vertiefungen 3 der Rasterwalze 1 geradlinig ausgebildet, wobei sie eine Liniengravur 11 bilden.How out 3 is apparent, are the surveys 2 and the depressions 3 the anilox roller 1 rectilinear, where they are a line engraving 11 form.

Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß 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.According to an alternative embodiment according to 4 can the surveys 2 and deepening gene 3 also honeycomb forming wells 12 and these comprehensive webs 13 be formed, leaving a hexagonal engraving 14 is formed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (12)

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, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenbereich zumindest der Erhebungen (2) durch Anschmelzen als eine Verdichtungsschicht (8) ausgebildet ist.Anilox roller for printing presses with a roller body and a ceramic coating applied thereto, wherein a surface of the ceramic coating is provided with elevations and / or depressions, characterized in that a surface area of at least the elevations ( 2 ) by fusing as a compaction layer ( 8th ) is trained. Rasterwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungsschicht (8) aus einem fehlstellenfreien Keramikmaterial gebildet ist.Anilox roller according to claim 1, characterized in that the compaction layer ( 8th ) is formed of a defect-free ceramic material. 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.Anilox roller according to claim 1 or 2, characterized in that the structure of the compression layer ( 8th ) at least approximately free of cracks ( 9 ) and / or pores ( 10 ). Rasterwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdichtungsschicht (8) im Bereich einer Stirnoberfläche (5) der Erhebung (2) erstreckt.Anilox roller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the compression layer ( 8th ) in the region of a frontal surface ( 5 ) of the survey ( 2 ). 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.Anilox roller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the compression layer ( 8th ) has a thickness (D) which is in a range between 2 μm to 10 μm. Rasterwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (2) in einem zu der Verdichtungsschicht (8) benachbarten Bereich (15) ei nen Anteil von 1 Vol-% bis 3 Vol-% Fehlstellen (Risse 9, Poren 10) aufweist.Anilox roller according to one of claims 1 to 5, characterized in that the elevation ( 2 ) in one to the compaction layer ( 8th ) adjacent area ( 15 ) a proportion of 1% by volume to 3% by volume of flaws (cracks) 9 , Pores 10 ) having. 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.Method for producing an anilox roller, wherein a ceramic coating is applied to a roller body and wherein structuring consisting of elevations and / or depressions is formed in the ceramic coating by means of lasers, characterized in that at least one surface area of the elevations ( 2 ) is reheated so that a surface layer (compression layer 8th ) is compressed in the structure. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein freier Endbereich der Erhebungen (2) durch Anschmelzen einer Stirnoberfläche (5) derselben nacherwärmt wird.Method according to claim 7, characterized in that only one free end region of the elevations ( 2 ) by melting a front surface ( 5 ) is reheated. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (2) mittels Laserstrahlung nacherwärmt werden.Method according to claim 7 or 8, characterized in that the elevations ( 2 ) are reheated by means of laser radiation. 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.Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the surveys ( 2 ) are reheated by laser radiation at a temperature which is at least below the melting temperature of the ceramic material. 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.Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that the ceramic coating ( 7 ) is ground and / or polished before the structuring is formed by means of lasers. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bildung der Strukturierung die Endbereiche der Erhebungen (2) geglättet werden.Method according to one of claims 7 to 11, characterized in that after formation of the structuring, the end regions of the elevations ( 2 ) are smoothed.
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