EP0197374A1 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Druckmaschinenzylinders, Druckmaschinenzylinder sowie Verwendung derselben - Google Patents

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EP0197374A1
EP0197374A1 EP86103682A EP86103682A EP0197374A1 EP 0197374 A1 EP0197374 A1 EP 0197374A1 EP 86103682 A EP86103682 A EP 86103682A EP 86103682 A EP86103682 A EP 86103682A EP 0197374 A1 EP0197374 A1 EP 0197374A1
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cylinder
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melted
printing press
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    • 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 a method for the surface treatment of a printing press cylinder in which one or more adhesion-promoting, corrosion-resistant or abrasion-resistant layers are applied to the running surface of the cylinder in a plasma spray process.
  • the invention further relates to a printing press cylinder, which on the surface of the Roll base material is provided with one or more adhesion-promoting, corrosion-resistant or abrasion-resistant layers.
  • the invention relates to the use of a method or a printing press cylinder of the aforementioned type.
  • the known method provides for an intermediate layer of nickel aluminide to be applied to the base material of the roller, and a layer of armor made of aluminum oxide with titanium oxide in a plasma spray process.
  • each printing unit of an offset printing machine has a so-called inking unit for printing on sheets or webs, i.e. a plurality of rollers rolling on each other, which serve to distribute a color supplied from a container evenly over the running surface of the rollers.
  • the color is then applied to a so-called plate cylinder, i.e. transfer the cylinder carrying the printing form, for example a foil or a metal plate.
  • the writing to be printed or the image to be printed are formed in that the non-image areas are water-absorbing and ink-repellent, while the image areas are water-repellent and ink-absorbing.
  • a so-called dampening system is used to moisten these areas.
  • the plate cylinder in turn rolls on the so-called blanket cylinder, i.e. a cylinder covered with a rubber blanket, which prints the image transferred from the plate cylinder onto the paper by means of indirect printing.
  • the paper is pressed against the blanket cylinder by the so-called impression cylinder.
  • the invention is therefore based on the object of developing a method, a printing press cylinder or a use of the type mentioned in such a way that the paper guide when entering and leaving the printing zone without problems, in particular without fluttering and without excessive release forces in the Paper web or in the printed sheet.
  • the object on which the invention is based is achieved in that finely divided depressions are melted into the outermost layer.
  • the object is achieved in that the uppermost layer is provided with grid-like depressions of approximately 0.05 to 0.5 mm in depth and approximately 0.1 to 0.5 mm in upper diameter.
  • the object is achieved with the use mentioned at the outset in that the said method or the press cylinder is used in a blanket, plate or impression cylinder of a web or sheet-fed offset machine.
  • the task is completely solved in this way, because the melted-in finely distributed depressions automatically form an effective air cushion between the paper and the cylinder in question, which causes the paper to flutter as it enters the printing zone and excessive release forces when it exits the printing zone certainly diminished.
  • the particular advantage of the invention lies in the fact that, while maintaining the print, even the finest grid or grid forms, an air space is created between the cylinder jacket and the printed sheet, which ensures easy detachment of the printed sheet after printing and a flutter-free entry of the printed sheet into the printing zone, in particular for printing cylinders in sheetfed offset, in face or reverse printing.
  • a first, adhesion-promoting and corrosion-resistant layer preferably consists of Cr, Ni, Al, CrNi, AlNi, CrAl or the like. It preferably has a thickness of 15 to 100 ⁇ m.
  • a further, abrasion-resistant layer is preferably designed according to the invention either as a ceramic layer which consists of aluminum oxide, titanium oxide, chromium oxide, aluminum oxide + chromium oxide, aluminum oxide + titanium oxide, chromium oxide + titanium oxide, chromium carbide, chromium carbide + cobalt, tungsten carbide, tungsten carbide cobalt, calcium zirconate or the like it is a metal layer made of molybdenum, cobalt or the like.
  • the abrasion-resistant layer is preferably applied in a thickness of 60 to 300 ⁇ , preferably 200 ⁇ .
  • the layers are melted over the entire surface by means of a laser or the depressions are melted into the outermost layer.
  • the melting of the layers has the essential advantage over the classic pure plasma spraying process without subsequent melting that a significantly increased adhesion of the layers is achieved because in the plasma spraying process, layers applied without further post-treatment only adhere by pure adhesion, so that in principle the danger one Exfoliation of the sprayed layer exists.
  • the melting of the depressions by means of the laser has the essential advantage that the position and dimensions of the depressions can be selected and adjusted almost arbitrarily, in particular if a CO 2 laser is used which can be easily modulated in intensity. A particularly good effect is achieved in this context by simultaneously melting the outermost layer by means of the laser and melting the depressions in one operation.
  • this is achieved by rotating the printing press cylinder around its longitudinal axis at a constant, slow speed in order to melt the depressions, and at the same time moving the laser parallel to the longitudinal axis by a slow feed, while a laser beam is applied to the surface of the printing press cylinder is directed and the intensity of the laser beam is modulated.
  • the point of incidence of the laser beam on the surface of the printing press cylinder describes a spiral line with a very small slope, which can be set so small that the entire surface of the printing press cylinder is subjected to a laser treatment.
  • the pulse duty factor of the modulation in connection with the speed of the printing press cylinder and the feed speed of the laser can be used to apply almost any grid of depressions.
  • the shape of the Indentations can be determined by suitably adjusting the modulation, in particular by either switching the laser beam back and forth abruptly between minimum and maximum intensity or modulating it with smooth transitions.
  • the dynamics of the intensity of the laser beam between maximum and minimum power can also be used to form certain forms of depressions.
  • the laser beam is modulated approximately three times per millimeter in length of the line which it describes on the surface of the printing press cylinder.
  • the depressions are melted in such a way that they have a sinusoidal or a triangular cross-sectional image in a direction perpendicular to the surface of the layer.
  • the depressions are melted in such a way that their upper openings lie against one another at least approximately in a square-dense grid.
  • An even denser packing of the depressions on the surface can, however, also be achieved in that they abut one another in a hexagonally dense grid.
  • the openings of the depressions overlap one another in at least one coordinate direction. In this way it is ensured that the entire surface of the printing press cylinder is subjected to a laser treatment because the zones of subsequent melting of recesses merge into one another.
  • the depressions are melted to a depth of approximately 0.05 to 0.5 mm and to a diameter of approximately 0.1 to 0.5 mm.
  • 1a to 3b show in a simplified representation different steps of the method according to the invention, the same elements being provided with the same reference numerals.
  • 1 a to 3 a show a schematic representation of a device for carrying out the method according to the invention, while FIGS. 1 b, 2 b and 3 b show the layer structure achieved in each case in a greatly enlarged representation.
  • Fig. 1 is 10 a printing press cylinder which is clamped in a device, not shown, such that it can be rotated about its longitudinal axis 11 in the direction of arrow 12 at a very slow speed.
  • FIG. 1a a spiral line on the surface of the printing press cylinder 10 is indicated in FIG. 1a.
  • a first material 16, which emerges from the plasma spray gun 13, is distributed along this line 15 when the printing press cylinder 10 and the plasma spray gun 13 move in the manner described. It is easy to see that the slope of the spiral line 15 can be adjusted as desired by adjusting the speed of the press cylinder 10 and the feed speed of the plasma spray gun 13, as well as the speed at which the plasma spray gun 13 along the line 15 moves.
  • FIG. 1b shows that a first layer 21 can be applied to a base material 20 of the printing press cylinder 10 in the manner described above.
  • the first layer 21 is preferably an adhesion-promoting and corrosion-resistant layer.
  • the first material 16, from which the first layer 21 is made can be a material that is suitable for this purpose and can be applied using the plasma spraying method, for example Cr, Ni, Al, CrNi, AlNi, CrAl or the like.
  • a second layer 24 is next applied to the adhesion-promoting and corrosion-resistant first layer 21, as shown in FIG. 2b.
  • a further process step is carried out, which corresponds to the process step according to FIG. 1a, but with the difference that instead of the first material 16, a second material 23 is sprayed by the plasma spray gun 13.
  • a second material 23 is sprayed by the plasma spray gun 13.
  • the process parameters in the second process step according to FIG. 2a can differ from those of the first step according to FIG. 1a if this appears advisable due to the specially used second material 23.
  • abrasion-resistant material is preferably used as the second material 23 from which the second layer 24 is made.
  • this can be a ceramic layer that consists of aluminum oxide or titanium oxide or chromium oxide or aluminum oxide + chromium oxide,
  • a metal layer made of molybdenum, cobalt or the like can also be used as an abrasion-resistant layer.
  • adhesion-promoting and corrosion-resistant layers on the one hand and abrasion-resistant layers on the other hand can also be provided several times in succession.
  • Points 26 indicate that the first two process steps can be followed by further process steps of a similar type, so that overall a structure with more than two layers 21, 24 is formed on the roller base material 20.
  • the laser beam 31 can either be switched on and off, i.e. can be clocked, but it can also be adjusted in intensity with smooth transitions between a maximum and a minimum intensity value.
  • the depressions 32 according to FIG. 4a have a sinusoidal shape in the vertical cross section, while the depressions 32a according to FIG. 4b have a more triangular shape.
  • the depth T of the depressions 32 is approximately 0.05 to 0.5 mm, preferably 0.35 mm and the diameter D is approximately 0.1 to 0.5 mm, preferably 0.11 mm.
  • the diameters D and the depths T of the depressions 32 can be varied within wide limits.
  • 5 to 8 show various areal distributions of the depressions 32 on the surface of the printing press cylinder 10.
  • FIG. 5 shows an example of a two-dimensional distribution with the densest square packing, in which the grid dimensions x and y are the same size in the two coordinate directions and correspond to the upper diameter D of the depressions 32.
  • FIG. 6 shows, likewise as an example, a hexagonally closest surface packing of the depressions 32.
  • the depressions 32 can also partially overlap at least in the direction of the one coordinate, the grid dimension of two partially overlapping depressions 32 being designated by z.
  • the grid dimensions of the two surface coordinates are calculated from this to az or bz, where a and b are selectable factors and a can have a value of 1.414, for example, while b can have a value of 0.767, in which case the depressions 32 are then aligned with one another at 45 * .
  • the resulting overlaps of the depressions 32 are designated 35.
  • FIG. 8 shows yet another variant in which the depressions 32 overlap in both coordinate directions, so that overlaps 35 and 36 arise in both coordinate directions.
  • the areal arrangements according to FIGS. 5 to 8 can, as already mentioned, be achieved by suitably setting the process parameters. If, for example, the modulation of the laser beam 31 is set to three pulsations per millimeter along the line 15b of FIG. 3a, approximately 800 to 900 depressions 32 per square centimeter are obtained.
  • FIG. 9 shows a known offset printing machine as can be used for printing on sheets or webs.
  • the printing press 40 has a printing cylinder 41, a blanket cylinder 42 and a plate cylinder 43.
  • An inking unit is denoted by 44 and a dampening unit is denoted by 45.
  • the inking unit 44 evenly distributes a certain printing ink onto the surface of the plate cylinder 43 which carries the printing ink.
  • the dampening unit 45 with a similar distribution ensures adequate moistening of the surface areas of the plate cylinder 43 provided for this purpose.
  • the plate cylinder 43 runs on the blanket cylinder 42 and transfers the image to be printed or the writing to be printed on its elastic surface.
  • the blanket cylinder 42 in turn rolls on the sheet or web that is passed between the blanket cylinder 42 and the impression cylinder 41.
  • a sheet of paper first reaches the area of the transport cylinder 46 in the direction 47 and is guided from there between the blanket cylinder 42 and the printing cylinder 41. After rotation around the printing cylinder 41, the paper sheet is then conveyed out of the area of the printing unit again in the direction of arrow 48 by means of a further transport cylinder 46 '.
  • the surface of the impression cylinder 41 is now provided with the depressions 32, this has the effect that the paper sheet runs in flutter-free along the arrow 47 between the blanket cylinder 42 and the impression cylinder 41 and can also be removed from the impression cylinder 41 without problems releases to be delivered to the second transport cylinder 46 '.

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Abstract

Ein Verfahren dient zur Oberflächenbehandlung eines Druckmaschinenzylinders (10), bei dem auf die Lauffläche des Zylinders (10) eine oder mehrere haftvermittelnde, korrosionsbeständige oder abriebfeste Schichten (21, 24) im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht werden. Um die Papierlaufeigenschaften zu verbessern, werden fein verteilte Vertiefungen (32) in die jeweils äußerste Schicht (24) eingeschmolzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Druckmaschinenzylinders bei dem auf die Lauffläche des Zylinders eine oder mehrere haftvermittelnde, korrosionsbeständige oder abriebfeste Schichten im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht werden. Die Erfindung betrifft ferner einen Druckmaschinenzylinder, der an der Oberfläche des Walzengrundmaterials mit einer oder mehreren haftvermittelnden, korrosionsbeständigen oder abriebfesten Schichten versehen ist. Die Erfindung betrifft schließlich die Yerwendung eines Verfahrens oder eines Druckmaschinenzylinders der vorstehend genannten Art.
  • Aus dem DE-GM 71 32 746 ist es bekannt, den beim Offsetdrucken einwirkenden chemischen und mechanischen Belastungen dadurch zu begegnen, daß auf die Zylinder eine verschleiß-und korrosionsbeständige Oberfläche aufgebracht wird. Hierzu sieht das bekannte Verfahren vor, auf das Walzengrundmaterial eine Zwischenschicht aus Nickelaluminid und darauf eine Panzerschicht aus Aluminiumoxid mit Titanoxid im Plasmasprüh-Verfahren aufzubringen.
  • Bekanntlich weist jedes Druckwerk einer Offset-Druckmaschine zum Bedrucken von Bögen oder Bahnen ein sogenanntes Farbwerk auf, d.h. eine Mehrzahl von aufeinander abrollenden Rollen, die dazu dienen, eine aus einem Behälter zugeführte Farbe gleichmäßig über die Lauffläche der Rollen zu verteilen. Die Farbe wird alsdann auf einen sogenannten Plattenzylinder, d.h. den die Druckform, beispielsweise eine Folie oder eine Metallplatte, tragenden Zylinder übertragen.
  • Die zu druckende Schrift bzw. das zu druckende Bild werden hierbei dadurch gebildet, daß die bildfreien Stellen wasseraufnehmend und farbabstoßend, die Bildstellen dagegen wasserabstoßend und farbaufnehmend sind. Zum Befeuchten dieser Stellen dient ein sogenanntes Feuchtwerk.
  • Der Plattenzylinder rollt seinerseits auf dem sogenannten Gummituchzylinder, d.h. einem mit einem Gummituch bespannten Zylinder, ab, der im Wege des Indirektdruckes das vom Plattenzylinder übertragene Bild auf das Papier aufdruckt. Das Papier wird dabei vom sogenannten Druckzylinder gegen den Gummituchzylinder gepreßt.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß derartige Anordnungen gelegentlich Probleme bereiten, weil Druckbögen flatternd in die Druckzone einlaufen und sich auch nach dem Druck vom Druckzylinder nicht leicht lösen. Um diesem Problem zu begegnen, ist es ferner bekannt, im Bereich des Druckzylinders netzartige Matten vorzusehen, mit denen eine Art Luftpolster zwischen den Druckbögen und dem Druckzylinder gebildet wird.
  • Diese netzartigen Matten sind jedoch einem hohen Verschleiß ausgesetzt und sehr umständlich in der Handhabung.
  • Ähnliche Probleme treten bei anderen Konfigurationen von Druckmaschinen auf.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, einen Druckmaschinenzylinder bzw. eine Verwendung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Papierführung beim Einlaufen in die Druckzone und beim Auslaufen aus der Druckzone problemlos, insbesondere ohne Flattern und ohne zu große Ablösekräfte in der Papierbahn bzw. im Druckbogen erfolgt.
  • Gemäß dem eingangs genannten Verfahren wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß fein verteilte Vertiefungen in die jeweils äußerste Schicht eingeschmolzen werden.
  • Gemäß dem eingangs genannten Druckmaschinenzylinder wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die oberste Schicht mit rasterartig verteilten Vertiefungen von etwa 0,05 bis 0,5 mm Tiefe und etwa 0,1 bis 0,5 mm oberem Durchmesser versehen ist.
  • Schließlich wird die Aufgabe bei der eingangs genannten Verwendung dadurch gelöst, daß das genannte Verfahren bzw. der genannte Druckmaschinenzylinder bei einem Gummituch-, Platten- oder Druckzylinder einer Rollen- oder Bogenoffsetmaschine verwendet wird.
  • Die Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst, weil sich durch die eingeschmolzenen fein verteilten Vertiefungen von selbst ein wirksames Luftpolster zwischen dem Papier und dem betreffenden Zylinder bildet, das ein Flattern des Papiers beim Einlaufen in die Druckzone und zu hohe Ablösekräfte beim Auslaufen aus der Druckzone sicher vermindert. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt dabei somit darin, daß bei Wahrung des Aufdruckes auch feinster Raster oder Rasterformen ein Luftraum zwischen Zylindermantel und Druckbogen geschaffen wird, der ein leichtes Ablösen des Druckbogens nach dem Druck und ein flatterfreies Einlaufen des Druckbogens in die Druckzone sichert, insbesondere bei Druckzylindern im Bogenoffsetverfahren, im Schön- oder Widerdruck.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besteht eine erste, haftvermittelnde und korrosionsbeständige Schicht vorzugsweise aus Cr, Ni, Al, CrNi, AlNi, CrAl o. dgl. Sie weist vorzugsweise eine Dicke von 15 bis 100 µ auf.
  • Eine weitere, abriebfeste Schicht ist erfindungsgemäß bevorzugt entweder als Keramikschicht ausgebildet, die aus Aluminiumoxid, Titanoxid, Chromoxid, Aluminiumoxid + Chromoxid, Aluminiumoxid + Titanoxid, Chromoxid + Titanoxid, Chromkarbid, Chromkarbid + Kobalt, Wolframkarbid, Wolframkarbidkobalt, Kalziumzirkonat o. dgl. besteht oder sie ist eine Metallschicht aus Molybdän, Kobalt o. dgl.
  • Die abriebfeste Schicht wird bevorzugt in einer Dicke von 60 bis 300 µ, vorzugsweise von 200 µ aufgebracht.
  • Diese Materialien bzw. Dimensionierungen haben sich in praktischen Erprobungen als besonders zweckmäßig erwiesen.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schichten mittels eines Lasers vollflächig aufgeschmolzen bzw. die Vertiefungen in die äußerste Schicht eingeschmolzen.
  • Das Aufschmelzen der Schichten hat gegenüber dem klassischen reinen Plasmasprüh-Verfahren ohne nachfolgendes Aufschmelzen den wesentlichen Vorteil, daß eine deutlich erhöhte Haftung der Schichten erreicht wird, weil im Plasmasprüh-Verfahren ohne weitere Nachbehandlung aufgebrachte Schichten nur durch reine Adhäsion haften, so daß prinzipiell die Gefahr eines Abblätterns der aufgesprühten Schicht besteht. Das Einschmelzen der Vertiefungen mittels des Lasers hat den wesentlichen Vorteil, daß Lage und Dimensionen der Vertiefungen nahezu beliebig gewählt und eingestellt werden können, insbesondere wenn man einen CO 2-Laser verwendet, der in seiner Intensität leicht modulierbar ist. Eine besonders gute Wirkung wird in diesem Zusammenhang dadurch erzielt, daß die jeweils äußerste Schicht gleichzeitig mittels des Lasers aufgeschmolzen und in einem Arbeitsgang die Vertiefungen eingeschmolzen werden.
  • Dies wird bei einer praktischen Auführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht, daß zum Einschmelzen der Vertiefungen der Druckmaschinenzylinder mit konstanter, langsamer Drehzahl um seine Längsachse gedreht und gleichzeitig der Laser durch einen langsamen Vorschub parallel zur Längsachse bewegt wird, während ein Laserstrahl auf die Oberfläche des Druckmaschinenzylinders gerichtet ist und der Laserstrahl in seiner Intensität moduliert wird.
  • Auf diese Weise beschreibt der Auftreffpunkt des Laserstrahls auf der Oberfläche des Druckmaschinenzylinders eine spiralförmige Linie mit sehr kleiner Steigung, die so gering eingestellt werden kann, daß die gesamte Oberfläche des Druckmaschinenzylinders einer Laserbehandlung unterzogen wird. Wird gleichzeitig der Laserstrahl in seiner Intensität moduliert, kann durch das Tastverhältnis der Modulation in Verbindung mit der Drehzahl des Druckmaschinenzylinders und der Vorschubgeschwindigkeit des Lasers ein nahezu beliebiges Raster von Vertiefungen aufgebracht werden. Die Form der Vertiefungen kann durch geeignetes Einstellen der Modulation bestimmt werden, insbesondere dadurch, daß der Laserstrahl zwischen minimaler und maximaler Intensität entweder schlagartig hin und her geschaltet oder mit weichen Übergängen moduliert wird. Auch die Dynamik der Intensität des Laserstrahls zwischen maximaler und minimaler Leistung kann zur Ausbildung bestimmter Formen von Vertiefungen herangezogen werden.
  • Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens wird der Laserstrahl etwa dreimal pro Millimeter Länge der Linie, die er auf der Oberfläche des Druckmaschinenzylinders beschreibt, moduliert.
  • Es wurde bereits erwähnt, daß unterschiedliche Formen der Vertiefungen erzielt werden können. Bei Varianten der Erfindung werden die Vertiefungen derart eingeschmolzen, daß sie in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Schicht ein sinusförmiges oder ein dreieckförmiges Querschnittsbild aufweisen.
  • Es wurde ferner bereits erwähnt, daß unterschiedliche Rasterarten, d.h. eine unterschiedliche flächenhafte Verteilung der Vertiefungen durch entsprechendes Einstellen der Verfahrensparameter erzielt werden kann.
  • Bei einer Variante der Erfindung werden die Vertiefungen derart eingeschmolzen, daß ihre oberen Öffnungen mindestens näherungsweise in einem quadratisch dichten Raster aneinanderliegen. Eine noch dichtere Packung der Vertiefungen an der Oberfläche kann jedoch auch dadurch erreicht werden, daß sie in einem hexagonal dichten Raster aneinanderliegen. Besonders bevorzugt ist bei diesen Ausführungsformen, wenn die Öffnungen der Vertiefungen einander in mindestens einer Koordinatenrichtung überlappen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die gesamte Oberfläche des Druckmaschinenzylinders einer Laserbehandlung unterzogen wird, weil die Zonen nachfolgenden Einschmelzens von Vertiefungen ineinander übergehen.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Vertiefungen mit einer Tiefe von etwa 0,05 bis 0,5 mm und mit einem Durchmesser von etwa 0,1 bis 0,5 mm eingeschmolzen.
  • Es versteht sich, daß die vorstehend geschilderten und die nachfolgend noch erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne damit den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1a bis 3b ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer Prinzipdarstellung aufeinanderfolgender Verfahrensschritte sowie eine Prinzipdarstellung des jeweils erzielten Schichtaufbaus;
    • Fig. 4a und 4b Darstellungen ähnlich Fig. 3b, jedoch in weiter vergrößertem Maßstab;
    • Fig. 5 bis 8 Prinzipdarstellungen zur Erläuterung erfindungsgemäß erzielbarer Vertiefungsraster;
    • Fig. 9 eine Prinzipdarstellung einer üblichen Bogenoffsetmaschine zur Erläuterung einer bevorzugten Verwendung der Erfindung.
  • Die Fig. 1a bis 3b zeigen in vereinfachter Darstellung verschiedene Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei gleiche Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Fig. 1a bis 3a zeigen in Prinzipdarstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, während die Fig. 1b, 2b und 3b in stark vergrößerter Darstellung den jeweils erzielten Schichtaufbau darstellen.
  • In Fig. 1 ist 10 ein Druckmaschinenzylinder, der in einer nicht dargestellten Vorrichtung derart eingespannt ist, daß er um seine Längsachse 11 in Richtung des Pfeiles 12 mit sehr langsamer Drehzahl gedreht werden kann.
  • Neben dem Druckmaschinenzylinder 10 befindet sich, in radialer Ausrichtung hierzu, eine Plasma-Sprühkanone 13, die mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Vorschubs in Richtung eines Pfeils 14 parallel zur Längsachse 11 des Druckmaschinenzylinders 10 langsam verstellt werden kann. Es versteht sich dabei, daß der hierdurch erläuterte Bewegungsvorgang zwischen Druckmaschinenzylinder 10 und Plasma-Sprühkanone 13 auch in verschiedenen kinematischen Umkehrungen auf andere Weise realisiert werden kann, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Mit 15 ist in Fig. 1a eine spiralförmige Linie auf der Oberfläche des Druckmaschinenzylinders 10 angedeutet. Entlang dieser Linie 15 wird ein erstes Material 16, das aus der Plasma-Sprühkanone 13 austritt, verteilt, wenn sich der Druckmaschinenzylinder 10 und die Plasma-Sprühkanone 13 in der beschriebenen Weise bewegen. Es ist leicht einzusehen, daß die Steigung der spiralförmigen Linie 15 durch Abstimmung der Drehzahl des Druckmaschinenzylinders 10 und der Vorschubgeschwindigkeit der Plasma-Sprühkanone 13 in gewünschter Weise eingestellt werden kann, ebenso wie die Geschwindigkeit, mit der die Plasma-Sprühkanone 13 entlang der Linie 15 fährt.
  • Fig. 1b zeigt, daß auf die vorstehend beschriebene Weise auf einem Walzengrundmaterial 20 des Druckmaschinenzylinders 10 eine erste Schicht 21 aufgebracht werden kann.
  • Die erste Schicht 21 ist bevorzugt eine haftvermittelnde und korrosionsbeständige Schicht. Das erste Material 16, aus dem die erste Schicht 21 besteht, kann ein hierzu geeignetes und im Plasmasprüh-Verfahren aufbringbares Material sein, beispielsweise Cr, Ni, Al, CrNi, AlNi, CrAl o. dgl.
  • Es versteht sich jedoch, daß das Vorsehen einer haftvermittelnden und korrosionsbeständigen Schicht nicht unbedingt erforderlich ist, sondern daß auch unmittelbar eine abriebfeste Schicht auf das Walzengrundmaterial 20 aufgebracht werden kann, ohne daß dies den Rahmen der Erfindung verläßt.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als nächstes auf die haftvermittelnde und korrosionsbeständige erste Schicht 21 eine zweite Schicht 24 aufgebracht, wie es die Fig. 2b zeigt.
  • Hierzu wird, wie in Fig. 2a angedeutet, ein weiterer Verfahrensschritt vollzogen, der mit dem Verfahrensschritt entsprechend Fig. 1a übereinstimmt, jedoch mit der Abweichung, daß statt des ersten Materials 16 ein zweites Material 23 von der Plasma-Sprühkanone 13 versprüht wird. Mit 12a, 14a und 15a ist dabei angedeutet, daß sich die Verfahrensparameter beim zweiten Verfahrensschritt gemäß Fig. 2a von denjenigen des ersten Schritts gemäß Fig. 1a unterscheiden können, wenn dies aufgrund des speziell verwendeten zweiten Materials 23 ratsam erscheint.
  • Der hierdurch entstehende Schichtenaufbau ist in Fig. 2b dargestellt, wo man sieht, daß sich auf der ersten Schicht 21 jetzt eine zweite Schicht 24 befindet. Als zweites Material 23, aus dem die zweite Schicht 24 besteht, wird bevorzugt ein abriebfestes Material verwendet. Dies kann zum einen eine Keramikschicht sein, die aus Aluminiumoxid oder Titanoxid oder Chromoxid oder Aluminiumoxid + Chromoxid,
  • Aluminiumoxid + Titanoxid, Chromoxid + Titanoxid, Chromkarbid, Chromkarbid + Kobalt, Wolframkarbid, Wolframkarbidkobalt, Kalziumzirkonat o. dgl. besteht. Man kann jedoch auch eine Metallschicht aus Molybdän, Kobalt o. dgl. als abriebfeste Schicht einsetzen.
  • Es versteht sich ferner, daß haftvermittelnde und korrosionsbeständige Schichten einerseits und abriebfeste Schichten andererseits auch mehrfach aufeinanderfolgend vorgesehen werden können.
  • Mit Punkten 26 ist angedeutet, daß sich an die ersten beiden Verfahrensschritte noch weitere Verfahrensschritte ähnlicher Art anschließen können, so daß insgesamt ein Aufbau mit mehr als zwei Schichten 21, 24 auf dem Walzengrundmaterial 20 entsteht.
  • Fig. 3a zeigt einen weiteren Verfahrensschritt in schematischer Darstellung, bei dem statt der Plasma-Sprühkanone 13 ein Laser 30 mittels eines geeigneten Vorschubs parallel zur Längsachse 11 des Druckmaschinenzylinders 10 geführt wird. Die den vorhergehenden Verfahrensschritten entsprechenden Parameter 12b, 14b und 15b können wieder geeignet eingestellt werden. Dies empfiehlt sich besonders in der Hinsicht, daß die Steigung der spiralförmigen Linie 15b noch wesentlich kleiner eingestellt wird als dies bei den Linien 15 und 15a der Fall war, weil der Auftreffpunkt des Laserstrahls 31 des Lasers 30 wesentlich kleiner ist als die Aufsprühzone, die mit der Plasma-Sprühkanone 13 an der Oberfläche des Druckmaschinenzylinders 10 überstrichen wird. Mittels des Laserstrahls 31 des Lasers 30 kann nun zweierlei bewirkt werden:
    • Zum einen kann man den Laser 30 im Dauerstrichbetrieb entlang der Linie 15b derart führen, daß die gesamte aufgebrachte Schicht 21 oder 24 oder 21 zusammen mit 24 vollflächig auf die Oberfläche des Druckmaschinenzylinders 10 aufgeschmolzen wird. Die Verfahrensschritte gemäß den Fig. 1 bzw. 2 bzw. 3 können dabei in nahezu beliebiger Reihenfolge vorgenommen werden, indem die Schichten 21, 24 entweder einzeln oder gemeinsam oder jeweils gruppenweise vollflächig aufgeschmolzen werden.
  • Eine weitere, im vorliegenden Zusammenhang bedeutsame Möglichkeit ergibt sich dadurch, daß man den Laserstrahl 31 moduliert, worunter eine zeitliche Variation der Intensität verstanden wird. Der Laserstrahl 31 kann entweder ein- und ausgeschaltet, d.h. getaktet werden, man kann ihn jedoch auch in der Intensität mit weichen Übergängen zwischen einem maximalen und einem minimalen Intensitätswert hin- und herregeln.
  • In jedem Falle ergibt sich hierdurch eine Struktur, wie sie in Fig. 3b dargestellt ist. In die zumindest teilweise aufgeschmolzenen Schichten 21 und insbesondere 24 werden nämlich durch das Modulieren des Laserstrahls 31 fein verteilte Vertiefungen 32 eingebracht, deren Lage und Form von den eingestellten Verfahrensparametern abhängt.
  • Hierzu zeigen die Fig. 4a und 4b zwei Beispiele. Die Vertiefungen 32 gemäß Fig. 4a haben eine im senkrechten Querschnitt sinusförmige Form, während die Vertiefungen 32a gemäß Fig. 4b eine eher dreieckförmige Form aufweisen.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Tiefe T der Vertiefungen 32 etwa 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,35 mm und der Durchmesser D etwa 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,11 mm. Dies sind jedoch keine einschränkenden Angaben, sondern es können die Durchmesser D und die Tiefen T der Vertiefungen 32 vielmehr in weiten Grenzen variiert werden.
  • Die Fig. 5 bis 8 zeigen verschiedene flächenhafte Verteilungen der Vertiefungen 32 auf der Oberfläche des Druckmaschinenzylinders 10.
  • Fig. 5 zeigt als Beispiel eine flächenhafte Verteilung mit quadratisch dichtester Packung, bei der die Rastermaße x und y in den beiden Koordinatenrichtungen gleich groß sind und dem obere Durchmesser D der Vertiefungen 32 entsprechen.
  • Fig. 6 zeigt, ebenfalls als Beispiel, eine hexagonal dichteste Flächenpackung der Vertiefungen 32.
  • In Fig. 7 ist angedeutet, daß sich die Vertiefungen 32 zumindest in Richtung der einen Koordinate auch teilweise überlappen können, wobei das Rastermaß zweier sich teilweise überlappender Vertiefungen 32 mit z bezeichnet ist. Hieraus errechnen sich die Rastermaße der beiden Flächenkoordinaten zu az bzw. bz, wobei a und b wählbare Faktoren sind und a beispielsweise einen Wert von 1,414 aufweisen kann, während b einen Wert von 0,767 einnehmen kann, in welchem Falle dann die Vertiefungen 32 zueinander unter 45* ausgerichtet sind. Die hierdurch entstehenden Überlappungen der Vertiefungen 32 sind mit 35 bezeichnet.
  • Schließlich zeigt Fig. 8 noch eine weitere Variante, bei der sich die Vertiefungen 32 in beiden Koordinatenrichtungen überlappen, so daß Überlappungen 35 und 36 in beiden Koordinatenrichtungen entstehen.
  • Man kann die flächenhaften Anordnungen gemäß den Fig. 5 bis 8, wie bereits erwähnt wurde, durch geeignete Einstellung der Verfahrensparameter erzielen. Stellt man beispielsweise die Modulation des Laserstrahls 31 auf drei Pulsationen pro Millimeter entlang der Linie 15b von Fig. 3a ein, so erhält man ca. 800 bis 900 Vertiefungen 32 pro Quadratzentimeter.
  • Fig. 9 zeigt schließlich noch eine an sich bekannte Offset-Druckmaschine, wie sie zum Bedrucken von Bögen oder Bahnen verwendet werden kann.
  • Die Druckmaschine 40 weist einen Druckzylinder 41, einen Gummituchzylinder 42 sowie einen Plattenzylinder 43 auf. Ein Farbwerk ist mit 44 und ein Feuchtwerk ist mit 45 bezeichnet. Weiterhin sind Transportzylinder 46 und 46' vorgesehen.
  • Das Farbwerk 44 verteilt gleichmäßig eine bestimmte Druckfarbe auf die Oberfläche des Plattenzylinders 43, der die Druckfarbe trägt. Gleichzeitig sorgt das Feuchtwerk 45 mit ähnlicher Verteilung für eine ausreichende Befeuchtung der hierzu vorgesehenen Oberflächenbereiche des Plattenzylinders 43.
  • Der Plattenzylinder 43 läuft auf dem Gummituchzylinder 42 und überträgt das zu druckende Bild bzw. die zu druckende Schrift auf dessen elastische Oberfläche. Der Gummituchzylinder 42 rollt seinerseits auf dem Bogen bzw. der Bahn ab, die zwischen dem Gummituchzylinder 42 und dem Druckzylinder 41 hindurchgeführt wird. Hierzu gelangt beispielsweise ein Papierbogen entlang der Richtung 47 zunächst in den Bereich des Transportzylinders 46 und wird von dort zwischen Gummituchzylinder 42 und Druckzylinder 41 geführt. Nach Umlauf um den Druckzylinder 41 wird nun der Papierbogen mittels eines weiteren Transportzylinders 46' in Richtung des Pfeiles 48 wieder aus dem Bereich des Druckwerks hinausbefördert.
  • Wird bei einem Beispiel der Erfindung nun die Oberfläche des Druckzylinders 41 mit den Vertiefungen 32 versehen, so hat dies zur Wirkung, daß der Papierbogen entlang des Pfeiles 47 flatterfrei zwischen den Gummituchzylinder 42 und den Druckzylinder 41 einläuft und sich auch ohne Probleme wieder vom Druckzylinder 41 löst, um an den zweiten Transportzylinder 46' abgegeben zu werden.
  • Bei einem praktischen Versuch der Erfindung war es beispielsweise möglich, auf einer üblichen Bogenoffset-Druckmaschine bis zu 10 000 Bogen eines Samtoffset-Papiers pro Stunde zu verarbeiten, was etwa einer Verdoppelung der Verarbeitungsgeschwindigkeit, verglichen mit dem Stand der Technik, entspricht.

Claims (16)

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Druckmaschinenzylinders (10), bei dem auf die Lauffläche des Zylinders (10) eine oder mehrere haftvermittelnde, korrosionsbeständige oder abriebfeste Schichten (21, 24) im Plasmasprüh-Verfahren aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß fein verteilte Vertiefungen (32, 32a) in die jeweils äußerste Schicht (24) eingeschmolzen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine haftvermittelnde und korrosionsbeständige Schicht (21) aus Cr, Ni, Al, CrNi, AlNi, CrAl o. dgl. aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haftvermittelnde und korrosionsbeständige Schicht (21) in einer Dicke von 15 bis 100 p. aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine abriebfeste Schicht (24) als Keramikschicht aus Aluminiumoxid, Titanoxid, Chromoxid, Aluminiumoxid + Chromoxid, Aluminiumoxid + Titanoxid, Chromoxid + Titanoxid, Chromkarbid, Chromkarbid + Kobalt, Wolframkarbid, Wolframkarbidkobalt, Kalziumzirkonat o. dgl. oder eine Metallschicht aus Molybdän, Kobalt o. dgl. aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abriebfeste Schicht (24) in einer Dicke von 60 bis 300 µ, vorzugsweise von 200 µ, aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (21, 24) mittels eines Lasers (30) vollflächig aufgeschmolzen bzw. die Vertiefungen (32, 32a) in die äußerste Schicht (24) eingeschmolzen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschmelzen der Vertiefungen (32, 32a) der Druckmaschinenzylinder (10) mit konstanter, langsamer Drehzahl um seine Längsachse (11) gedreht und gleichzeitig der Laser (30) durch einen langsamen Vorschub parallel zur Längsachse (11) bewegt wird, während ein Laserstrahl (31) auf die Oberfläche des Druckmaschinenzylinders (10) gerichtet ist und daß der Laserstrahl (31) in seiner Intensität moduliert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (31) etwa dreimal pro Millimeter Länge der Linie (15b), die er auf der Oberfläche des Druckmaschinenzylinders (10) beschreibt, moduliert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (32) derart eingeschmolzen werden, daß sie in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Schicht (24) ein sinusförmiges Querschnittsbild aufweisen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (32a) derart eingeschmolzen werden, daß sie in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Schicht (24) ein dreieckförmiges Querschnittsbild aufweisen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (32) derart eingeschmolzen werden, daß ihre oberen Öffnungen mindestens näherungsweise in einem quadratisch dichten Raster (x, y) aneinanderliegen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (32) derart eingeschmolzen werden, daß ihre oberen Öffnungen mindestens näherungsweise in einem hexagonal dichten Raster aneinanderliegen.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen einander in mindestens ; einer Koordinatenrichtung überlappen (35, 36).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (32, 32a) mit einer Tiefe (T) von etwa 0,05 bis 0,5 mm und mit einem oberen Durchmesser (D) von etwa 0,1 bis 0,5 mm eingeschmolzen werden.
15. Druckmaschinenzylinder (10), der an der Oberfläche des Walzengrundmaterials (20) mit einer oder mehreren haftvermittelnden, korrosionsbeständigen oder abriebfesten Schichten (21, 24) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils oberste Schicht (24) mit rasterartig verteilten Vertiefungen (32, 32a) von etwa 0,05 bis 0,5 mm Tiefe (T) und etwa 0,1 bis 0,5 mm oberem Durchmesser (D) versehen ist.
16. Verwendung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 bzw. des Druckmaschinenzylinders nach Anspruch 15 bei einem Gummituchzylinder (42), Plattenzylinder (43) oder Druckzylinder (41) einer Rollen-oder Bogenoffsetmaschine (40).
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