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Druckeinrichtung
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Druckeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Druckeinrichtung und
insbesondere eine Walze für mit Hilfe elektrischen Stromes arbeitende Druckeinrichtungen
oder für den Gebrauch bei konventionellen Tiefdruckeinrichtungen.
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Durch die Erfindung ist eine verbesserte Druckwalze für elektrisch
arbeitende Druckeinrichtungen geschaffen.
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Ferner ist durch die Erfindung eine verbesserte Tiefdruck-Andruckwalze
geschaffen, die für eine Verwendung von elastomeren Material mit einer optimalen
Wärmeleitfähigkeit und Elastizität geeignet ist.
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Ein wesentlicher Beitrag der Erfindung besteht darin, daß auf eine
Druckwalze am Betriebsort eine neue Umhüllung aufgebracht werden kann, und daß ein
neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzielung eines derartigen Ergebnisses
geschaffen sind.
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Durch die Erfindung wird eine Umhüllung für eine elektrische Druckwalze
geschaffen, die eine extrudierte Hülse aufweist, welche mit einer großen Gleichmäßigkeit
insbesondere hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften hergestellt werden kann.
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Durch die Erfindung wird außerdem eine Hülse geschaffen, die als schützende
Hülle für eine konventionelle Tiefdruck-Andruckwalze verwendet werden kann und somit
die Verwendung eines optimalen Materials für die Unterlage ermöglicht, ohne
daß
beispielsweise auf deren Lösungsmittelwiderstandsfähigkeit Rücksicht genommen werden
muß.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich, wobei
die Beschreibung Bezug nimmt auf die zugehörige Zeichnung. Wenngleich bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind, so sind diese als beispielhafte
Ausführungsformen zu verstehen. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine etwas schematische
Seitenansicht einer Andruckwalze für eine elektrisch arbeitende Druckeinrichtung,
wobei ein Teil der Andruckwalze aufgebrochen dargestellt ist, damit die neuartige
Konstruktion derselben zu sehen ist, Fig. 2 eine etwas schematische Stirnansicht
aufeine elektrisch arbeitende Druckeinrichtung, bei der eine aus Fig. 1 ersichtliche
Andruckwalze verwendet ist, die hier im Querschnitt dargestellt ist, und Fig. 3
eine etwas schematische Stirnansicht auf eine andere Ausführungsform einer elektrisch
arbeitenden Druckeinrichtung, bei der eine Andruckwalze gemäB der Erfindung verwendet
ist.
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Die elektrische Druckwalze, beispielsweise in einer unter Zuhilfenahme
elektrischen Stroms arbeitenden Tiefdruckeinrichtung, wird wegen der erforderlichen
genauen Steuerung und der relativ engen elektrischen Toleranzen für eine derartige
Walze als das kritischste Bauteil angesehen.
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Konventionelle Tiefdruck-Andruckwalzen, die in Druckerpressen Verwendung
finden, die ohne Anlegen eines elektrischen Potentials arbeiten, sind wegen des
Erfordernisses der Lösungsmittelwiderstandsfähigkeit
in der Druckumgebung
in ihren vorteilhaften Eigenschaften begrenzt. Demzufolge wurde bei den konventionellen
Tiefdruck-Andruckwalzen beispielsweise eine optimale Wärmeleitung und Elastizität
nicht erzielt. Es ist jedoch vorstellbar, daß das Aufbringen eines Außenmantels,
der beispielsweise aus einem wärmeschrumpffähigen Material besteht, eine Hülle mit
hervorragender chemischer Widerstandsfähigkeit und Abriebfestigkeit schafft, während
die darunterliegende Unterlage der Walze eine optimale Wärmeleitfähigkeit und Elastizität
haben kann. Beispielsweise kann der Außenmantel aus einem Chloropren-Polymerisatz
bestehen, während das Material der Unterlage aus Naturkautschuk oder einem anderen
Material mit einem Wärmeleitvermögen und einer Elastizität bestehen kann, die im
wesentlichen denen von Naturkautschuk entsprechen. Dadurch werden nicht nur eine
längere Lebensdauer erzielt, sondern auch höhere Druckgeschwindigkeiten. Tritt ein
übermäßiger Verschleiß oder ein unannehmbarer Fehler auf, so kann der Außenmantel
auf einfache Weise ausgetauscht werden. Ein derartiger Austauschvorgang kann in
der Betriebsstätte selbst stattfinden, so daß Betriebsunterbrechungen vermieden
werden, die - wie es zur Zeit im allgemeinen der Fall ist - durch ein Verschicken
der beschädigten Walze nach externen Reparaturwerkstätten und ähnliche Umstände
eintreten.
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Bei einer elektrischen Druckwalze benötigt man außer den konventionellen
Parametern einen elektrischen Parameter, der speziell auf die Druckeinrichtung bezogen
ist. Derartige Druckeinrichtungen umfassen solche, welche beispielsweise ein Gleichstrompotential
und ein WechselstronotenLial - wie es später noch beschrieben wird - verwenden.
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Bei einer elektrisch arbeitenden Tiefdruckeinrichtung treten beispielsweise
beim Bedrucken einer Teilbahn Druckbedingungen auf, bei denen Teile der Andruckwalze
den Druckzylinder berühren.
Wird beispielsweise mit einem Gleichstrompotential
gearbeitet, stört ein derartiger Kontakt die elektrische Funktion und führt zu einem
Kompromiß für die Unterstützungswirkung des elektrischen Stroms. Mit der Verwendung
einer extrudierten Umhüllung gemäß der Erfindung ist es völlig ausreichend, die
Andruckwalze nur in Teilabschnitte mit einer Umhüllung zu versehen, so daß eine
Einstellung der Breite der leitenden Oberfläche in Anpassung an die Breite der Bahn
möglich ist, ohne einen Wechsel der Andruckwalze vornehmen zu müssen.
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Für den Fall des elektrisch unterstützten Druckens, bei dem eine bestimmte
elektrische Eigenschaft der Umhüllung erforderlich ist, schafft die Erfindung eine
optimale Geometrie, die eine genaue Steuerung des Parameters bei der Herstellung
und bei der Prüfung ermöglicht. Konventionelle Walzen müssen häufig nachgeschliffen
werden, um die Lebensdauer der Walzen zu vergrößern, was allerdings eine ständig
fortschreitende Verminderung des Durchmessers der Walzen zur Folge hat. Diese Änderung
hat einen ungünstigen Einfluß auf die elektrische Eigenschaften. Wird der erfindungsgemäße
Außenmantel ausgetauscht, wird eine ausreichende Steuerung der elektrischen Parameter
auf einfache Weise durch die richtige Wahl der Dicke des ausgetauschten Außenmantels
gewahrt. Obgleich der Uberzug des Außenmantels nachgeschliffen werden kann, erzielt
man durch das Beibehalten einer definierten Dicke eine ausreichende Steuerung der
elektrischen Parameter.
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Der Austausch des Außenmantels für eine jede Walze kann an Ort und
Stelle und in wenigen Stunden durchgeführt werden.
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Wenn dagegen Walzen, wie bei den bekannten Andruckwalzen üblich, zu
der Lieferfirma zurückgeschickt und nachvulkanisiert werden müssen, ist im allgemeinen
mit einem Zeitverlust von mehreren Wochen zu rechnen. Außerdem sind die Walzen schwer
und folglich sind die Transportkosten für diese hoch.
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Eine bevorzugte Vorrichtung zum Aufbringen eines wärmeschrumpfenden
Außenmantels auf eine Walze ist aus der US-PS 3 677 856 bekannt. Diese Vorrichtung
kann eine Andruckwalzenabstützung aufweisen, die um eine vertikale Achse drehbar
und derart ausgebildet ist, daß sie das untere Lager der Walze aufnimmt und die
Walze während des Einführens und Einsetzens in einen Außenmantel abstützt. Dabei
ist eine Einrichtung zum Drehen der Walze mit einer variablen Geschwindigkeit vorgesehen,
die auf die Rate des Anstiegs einer Umfangsheizung fest eingestellt ist. Die Heizung
ist so ausgelegt, daß sie eine Konvektion von Wärme zum Vorwärmen des Außenmantels
zuläßt und eine durchschnittliche maximale Strahlungsdichte von 80 Watt pro 6,45
cm2 schafft (variabel). Um den unteren Teil des Außenmantels ist ein Riemen wenigstens
mit 3600 herumgeschlagen und ist derart gespannt, daß über die gesamte Umfangsfläche
des Außenmantels ein gleichmäßiger Druck aufgebracht ist. Dann wird Energie zugeführt,
beispielsweise Wärmeenergie durch eine vorne beschriebene Heizung, wodurch ein Aufschrumpfen
des Außenmantels auf die Walze erzielt wird. Die Drehung der Walze dient zum Antrieb
des Riemens und veranlaßt denselben, sich fortschreitend entlang der Achse der Walze
zu bewegen, damit der Außenmantel auf die Walze stoß frei aufgebracht und eingeschlossene
Gase fortschreitend entfernt werden. Bei der einen Ausführungsform ist zwischen
der Walze und dem Außenmantel an dem unteren Teil desselben ein Behälter mit Klebstoff
angeordnet, der durch den Riemen allmählich vorrückend nach oben bewegt wird, so
daß der Klebstoff über die Berührungsfläche zwischen Walze und Außenmantel ausgegeben
wird.
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Aus den Fig. 1 und 2 ist eine elektrisch arbeitende Druckeinrichtung
ersichtlich, die einen um eine horizontale Achse drehbaren Druckzylinder 10 aufweist,
der durch eine geerdete Metallwelle 11 derart abgestützt ist, daß die Oberfläche
des
Druckzylinders, welche die Unterfläche der Bahn 12 berührt,
im wesentlichen an Erdpotential liegt. Bei der aus Fig. 2 ersichtlichen Einrichtung
bewegt sich die Bahn 12 in Richtung des Pfeiles 13 durch einen zwischen dem Druckzylinder
10 und einer Andruckwalze 14, die entsprechend der Erfindung ausgebildet ist, gebildeten
Walzenspalt. Bei der dargestellten Einrichtung liefert eine Hochspannungsversorgung
15 über eine Führungsrolle 16 ein Gleichstrompotential. Die Führungsrolle 16 läuft
in Richtung des Pfeiles 17 um und besteht aus einem leitfähigen Material, so daß
das angelegte Potential auf einen elektrisch leitenden Außenmantel 18 der Andruckwalze
14 übertragen wird. Die Andruckwalze 14 hat einen Metallkern 19, der drehbar auf
einer Welle 20 befestigt ist, die bei der dargestellten Ausführungsform geerdet
sein kann, und eine elastische Isolierschicht 21, die zwischen dem Metallern 19
und der leitenden Außenhülle oder dem leitenden Außenmantel 18 angeordnet ist. Wie
aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Isolierschicht 21 an ihren entgegengesetzten axialen
Enden, die mit 21a und 21b bezeichnet sind, angefast.
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Bei dieser Konstruktion sollte der Außenmantel 18 eine Dicke aufweisen,
die nicht größer als ungefähr 3,18 mm ist. Es wird vorausgesetzt, daß sich, wenn
der Außenmantel 18 durch ein Wärmeschrumpfverfahren aufgebracht wird, der praktisch
zur Verfügung stehende Bereich zwischen einer maximalen Dicke ç von ca 3,6 mm bis
herab zu einer minimalen Dicke von ca 0,51 mm erstreckt. Der spezifische elektrische
Widerstand des Materials liegt in einem Bereich zwischen ca 104 bis 108 Ohm-cm.
Ein derartiger spezifischer elektrischer Widerstand kann nach der A.S.T.M.-Norm
gemessen werden. Für die Andruckwalzen ist die durch einen Durometer gemessene Härte
ein wichtiger Parameter. Man hat ermittelt, daß bei einem Außenmantel mit einer
Dicke von 3,18 mm oder weniger und einer Härte von 80 bis 85 Shore-A und bei einer
Unterlage mit einer Dicke von 12,7 mm oder mehr und einer Härte von 65 bis 95 Shore-A
die daraus zusammengesetzte, in Fig.2 mit
14 bezeichnete Walze
eine Härte von 65 bis 96 Shore-A hat, die der der Unterlage entspricht.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist davon auszugehen, daß die
elastische Schicht 21 auf den Kern 19 aufgeklebt oder mit Hilfe konventioneller
Verfahren aufvulkanisiert ist. Der Außenmantel 18 ist vorzugsweise auf der Schicht
21 durch ein Verfahren und eine Vorrichtung, auf die hier Bezug genommen wird, haftend
aufgeklebt. Ein wärmeschrumpfendes, mit Strahlung behandeltes Neopren kann beispielsweise
als ein geeignetes, leitfähiges Elastomer-Material für den Außenmantel 18 dienen.
Für die elastische Auflageschicht 21 könnte beispielsweise ein Material wie Naturkautschuk
oder ein synthetisches Material verwendet werden, das im wesentlichen die gleichen
Eigenschaften, insbesondere die gleiche Wärmeleitfähigkeit und Elastizität besitzt.
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Eine aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Andruckwalze 14 mit den hier
beschriebenen Eigenschaften ist auch für eine konventionelle Tiefdruckeinrichtung,
bei der kein elektrisches Potential angelegt ist, von beträchtlichem Wert. So kann
der Außenmantel 18 aus einem Material mit höchster Lösungsmittelwiderstandsfähigkeit
bestehen, das relativ immun gegen die Druckumgebung ist, während das Material für
die Auflageschicht 21 hinsichtlich anderer optimaler Eigenschaften als die Lösungsmittelwiderstandsfähigkeit,
beispielsweise hinsichtlich einer optimalen Wärmeleitfähigkeit und Elastizität ausgewählt
werden kann. So hat beispielsweise Naturkautschuk nicht die erforderliche Lösungsmittelwiderstandsfähigkeit,
um eine möglichst große Lebensdauer zu erzielen, dafür aber eine wesentlich bessere
Wärmeleitfähigkeit und Elastizität als das Neoprenmaterial des Außenmantels 18.
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Bei jeder Ausführungsform ist der Außenmantel 18 vorzugsweise durch
Extrudieren hergestellt, so daß ein Außenmantel mit einer homogen, durchgehenden,
ringförmigen Querschnittsfläche erzielt wird, die vorzugsweise eine Dicke von nicht
mehr als ca 3,18 mm hat.
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Aus Fig. 3 ist eine Wechselstrom-Druckeinrichtung ersichtlich, die
einen mit einer geerdeten Welle 31 versehenen Druckzylinder 30 besitzt, der mit
einer Andruckwalze 32 zusammenwirkt, der von einer Wechselstromquelle 33 ein Wechselstrompotential
zugeführt wird. In dieser Zeichnung bewegt sich eine Bahn 34 in Richtung des Pfeiles
35 durch eine Druck ozone oder durch einen zwischen dem Druckzylinder 30 und der
Andruckwalze 32 gebildeten Walzenspalt. Bei dieser Ausführungsform ist eine Metallwelle
35' in einer isolierten Lagerschale 34' drehbar gelagert. Uber die Metallwelle 35'
wird einer Bürsteneinrichtung, die mit 36 und 37 bezeichnet ist und ihrerseits im
gleitenden Kontakt mit dem Metallkern 38 der Walze steht, das Wechselstrompotential
zugeführt. Die Walze 32 weist ferner eine elastische Unterlageschicht 39 und einen
Außenmantel 40 aus dielektrischen Material auf. Das dielektrische Material des Außenmantels
40 kann beispielsweise eine Dielektrizitätskonstante zwischen 20 und 40 haben. Wenn
beispielsweise der Außenmantel 40 aus einem wärmeschrumpfenden elastomeren dielektrischen
Material besteht, beträgt die Dicke desselben nicht mehr als ca 3,18 mm. Vorzugsweise
ist der Außenmantel 40 auf der Unterlage 39 mittels eines Haftklebers - wie oben
beschrieben - aufgeklebt. Die Unterlage 39 ist auf dem Kern 38 aufgeklebt oder aufvulkanisiert.
Der Außenmantel 40 kann beispielsweise aus einem wärmeschrumpfenden, durch Strahlung
behandelten, elastomeren Material wie Neopren bestehen. Neopren hat den Vorteil,
daß es in einem wesentlich höheren Maß als beispielsweise Naturkautschuk ozonbeständig
ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann der Außenmantel 40 eine Hülse
mit einer im Querschnitt homogenen, durchgehenden ringförmigen Fläche sein und aus
einem dielektrischen elastomeren Material bestehen, das eine Dicke von ca 1,6 bis
ca 3,18 mm und eine Dielektrizitätkonstante zwischen ca zwanzig (20) und ca 100
hat, die beispielsweise im wesentlichen den Wert 40 hat. Der Außenmantel kann eher
aus einem vulkanisierten Gummi oder dergleichen als aus einem wärmeschrumpfenden
Material bestehen. Ferner hat der Außenmantel vorzugsweise einen spezifischen Widerstand,
der wesentlich größer als der der leitenden Schicht 29 ist und vorzugsweise 8 Bereich
von 1 8 bis 12 im Bereich von 108 bis ca 1012 Ohm-cm liegt oder größer ist.