DD201528A1 - Druckwalze in verbundkoerperbauweise - Google Patents
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Abstract
Druckwalze in Verbundkoerperbauweise, insbesondere mit Mehrschichtenaufbau und Verfahren zu ihrer Herstellung durch bestimmte thermische Spritzverfahren. Auf einem Traeger wird eine Schicht aus Verbundkoerpern aufgespritzt, die aus einem jeweiligen Elektrolyten inerten, elektrisch leitenden Matrixmaterial, z.B. Ventilmetalloxid besteht, an dem vor dem Aufspritzen elektrochemisch aktive Teilchen aus einem Metall der Platingruppe oder anderem Edelmatall regelmaessig ueber deren Oberflaeche verteilt angelagert wurden.
Description
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Die Erfindung bezieht eich auf eine Druckwalze in Verbundkörperbauweise, insbesondere für den Tiefdruck, und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Bisher war es üblich« Druckwalzen, wie sie insbesondere in der Tiefdrucktechnik verwendet werden, aber auch bei Kopiergeräten und dergleichen, dadurch herzustellen, daß man Stahlzylinder relativ großer Länge mechanisch bearbeitet, poliert und genauestens auswuchtet, da sie im Betrieb mit hoher Geschwindigkeit umlaufen müssen. Es handelt sich bei derartigen Walzen im wesentlichen um sehr dickwandige Zylinder, da die mechanischen Anforderungen bei den hohen Druckgeschwindigkeiten erheblich sind.
Auf den Stahlzylinder als Träger wird eine Kupferschicht von etwa 1 mm Dicke auf dessen Umfang elektrolytisch niedergeschlagen. Um die Schicht glatt zu halten und gleichzeitig zu verdichten, wird sie während eines etwa 15 Stunden dauernden Schichtwachstums durch eine mitlaufende Achatrolle verdichtet. Auf diese Kupferschicht kommt dann
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eine Silberschicht als Trennschicht. Ober der Silberschicht wird sodann ebenfalls elektrolytisch eine weitere Kupferschicht abgeschieden.
Nach den üblichen photolythographischen Arbeitsgängen erfolgt die Atzung der Tiefdruckgruben mit einem chemischen Ätzmittel. Die Tiefe der Tiefdruckgruben beträgt etwa 20 bis 30,Um.
Im Betrieb wird vor der Druckwalze, nachdem die erforderliche Auflage einer Zeitschrift oder dergleichen gedruckt ist, der äußere Mantel von der Druckwalze mechanisch, insbesondere unter Zuhilfenahme von Zangen, abgenommen, eine neue Silberschicht aufgebracht und erneut eine Kupferschicht darauf abgeschieden, womit der Tiefdruckzylinder für die Fotobelichtung und die Atzung einer weiteren Klischeevorlage erneut bereitsteht.
Der wesentliche Nachteil ist bei diesem Verfahren, welches über viele üahrzehnte hinweg praktiziert wurde, vor allem, daß es nicht einfach ist, den äußeren Mantel abzuziehen und daß dabei Beschädigungen des Walzenträgers häufig auftreten. Dies wiederum erfordert Nacharbeiten der Druckwalze im Herstellerwerk, Ausbau und Wiedereinbau am Aufstellort der Druckmaschine, Transportkosten und weitere Kosten.
Durch die Erfindung werden die vorstehend genannten Nachteile beseitigt und eine Lösung für den Schichtenaufbau vorgeschlagen, die sich bei einer hohen Einsparung an teueren Edelmetallen wirtschaftlich und kostengünstig herstellen läßt und der Tiefdrucktechnik neue Anwendungsgebiete erschließt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Druckwalze in Verbundkörperbauweise derart, daß der äußere Mantel leicht und ohne Schaden für die Walze von jedermann entfernbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch den besonderen Schichtaufbau des Verbundkörpers, der gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung auf einfachste Weise hergestellt werden kann.
Eine wesentliche Zeitersparnis für den Schichtaufbau, was der Tiefdrucktechnik neue Anwendungsgebiet eröffnet.
Die Außenschicht muß nicht mehr mechanisch entfernt werden, es entfällt die Gefahr von Beschädigungen des Walzenträgers.
Hohe Materialkosteneinsparung, insbesondere an teueren Edelmetallen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein. In einer Ausführung der Erfindung wurde eine Druckwalze in Verbundkörperbauweise hergestellt mit einem üblichen Stahlzylinder als Träger und darauf ohne Zwischenschicht wie Silber, eine Schicht abgeschieden aus TiO1 g4 - ^ gß mit 3 % Platin in Form feiner Teilchen gleichmäßig vermischt und angelagert an der Titanoxidtrennung und danach im Plasraaspritzverfahren aufgebracht· Das Edelmetall war gleichmäßig verteilt an den Körnern des Titanoxids in der gesamten Schicht vorhanden. Die Schicht ist dicht und von glatter hoher Flächenbeschaffenheit mit einer Rautiefe kleiner als 25,um, etwa
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von 5 - I5yum und die erzeugte Schichtdicke lag im Bereich von etwa 100,um, insbesondere nach mechanischer Bearbeitung wie Schleifen und Polieren. Die Walze wurde mit gutem Erfolg betrieben und es hat sich herausgestellt, daß man Kupfer auf der Walze sehr schnell und einfach kathodisch niederschlagen und durch elektrisches Umpolen dnach anodisch wieder ablösen kann.
Man hat festgestellt, daß eine Druckwalze in dieser Verbundkörpbauweise mehr als 125 Zyklen für das Aufbringen und Entfernen von Kupferschichten durchstehen kann.
Beispiel einer Herstellung:
* ι
Das Matrixmaterial wie Titanoxid wird z.B. in einem Wirbelbett durch Spritzen hergestellt, wobei das Salz in einem Nebel im Gegenstrom auf das Wirbelbett gespritzt wird. DabeJ wenden die Teilchen des Matrixmaterials sehr homogen mit aktivem Material bedeckt, d.h., daß die Teilchen des aktiven Materials regelmäßig verteilt auf der Oberfläche des Matrixkörner liegen. Bei dem Verfahren wird also das Matrixmaterial wie Titanoxid in Form von Pulver (Körnung) verwendet, wobei das aktive Material aus Edelmetall wie Platin in Form eines Alzes in einem leichtdestillierbaren Lösungsmittel aufgelöst wird.
2,5 g Hexachloroplatinat werden in 120 ml Metanol gelöst. In einer Eindampfschale werden 100 g nichtstöchiometrisches Titanoxid mit Korngröße -100 +37 mym abgewogen. Dann wird zu diesem Titanoxid die Lösung zugegeben und anschließend wird unter ständigem Rühren über einem Wasserbad das Metanol abgedampft·. Wenn das Pulver fast trocken ist, wird in einem Trockenschrank weitergetrocknet bei einer Temperatur von 105°C. Nach zwei Stunden wird das Pulver dann aus
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dem Ofen genommen und mit einem Mörser leicht zerkleinert, so daß das entstandene Konglomerat wieder auf ursprüngliche Korngröße gebracht wird. Üetzt wird das Pulver in einem Tiegel im Muffelofen auf 55O0C 4 Stunden lang erhitzt. Wenn das Pulver aus dem Ofen kommt und abgekühlt ist, wird es mit einem Mörser leicht gemahlen bis zur ursprünglichen Korngröße. Dann wird das Pulver gesiebt und mit Korngröße -100 +37 mym als Spritzpulver zur Beschichtung benutzt.
Ein Stahlzylinder mit einem Durchmesser von etwa 200 bis 400 mn und einer Länge bis etwa 2000 mm wird nach üblicher Vorbehandlung, wie z.B. Sandstrahlen mittels eines Plasmabrenners, mit dem aktivierten Pulver, d.h. Titanoxid mit daran angelagertem Platin beschichtet. An Stelle von Platin wurde auch Iridium oder Ruthenium auch als Oxid mit dem Ventilmetalloxid gemischt und gleichmäßig verteilt angelagert. Auch die anderen Edelmetalle der Platingruppe und Gold und Silber sind geeignet. Sie erfüllen ebenfalls die Bedingung gut elektrisch leitend und elektrochemisch aktiv zu sein, was auch für die erwähnten Oxide der Platinmetallgruppe gilt. Die elektrische Leitfähigkeit steigt in der Regel mit zunehmendem Prozentgehalt an Edelmetall in dem vermischten bzw. verbundenen Pulver: Matrix plus aktive Teilchen. Andererseits wird man wegen des hohen Preises der Edelmetalle versucht sein, den Anteil zu begrenzen. Das Ventilmetalloxid ist üblicher Art, z.B. wie das käuflich erhältliche Titanoxid.
Die Bedingungen des Plasmaspritzverfahrens waren Stromstärke 400 A1 Spannung 70 Volt« Plasmagas Stickstoff 26 1 pro Minute, Wasserstoff 2 1 pro Minute, Spritzabstand 150 mm
An Stelle dee Plasmaspritzverfährens kann auch ein übliches Lichtprobenspritzverfahren angewendet werden.
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Auf der Spritzschicht wird dann eine Kupferschicht galvanisch niedergeschlagen, z.B. mit einem Elektrolyt der 0,5 N-Kupfer8ulfatlösung in 5 % Schwefelsäure enthält. Die Elektrolysebedingungen wurden wie folgt gewählt:
anodisch 25 Min.
Die gewählte Herstellung hat die in der Beschreibung erwähnten Vorteile gebracht.
Für den Erfolg maßgebend sehen es die Erfinder vor allem an, daß die elektrochemisch aktiven Teilchen vor dem Aufbringen durch eines der erwähnten thermischen Spritzverfahren mit dem im jeweiligen Elektrolyten inerten und elektrisc leitenden Matrixmaterial verbunden ist.
körpberbauweise dargestellt, die einen Träger 1 und eine
Schicht 2 aufweist, welche gemäß dem Hauptanspruch zusammengesetzt ist.
Claims (7)
- Erfindungsanspruch :1. Druckwalze als Verbundkörper mit einem metallischen Träger und einer darauf aufgebrachten Schicht, die gegenüber dem Betriebs-Elektrolyt inert ist und die elektrisch leitend und elektrochemisch aktiv ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Schicht gebildet ist aus einer Matrix aus einem Oxid eines Ventilmetalls wie Titan, Tantal, Niob, in der Edelmetall-Teilchen homogen verteilt sind.
- 2. Druckwalze nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der Schicht Teilchen aus Platin in einer Matrix aus Titanoxid (TiO0 ) enthält, wobei χ = 0,04 bis 0,06 beträgt.
- 3. Druckwalze nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Schicht eine Matrix aus unterstöchiometrischem Titanoxid in Form von Körnchen aufweist, an denen Platin-Teilchen in einer Menge von 0,1 - 10 % vorzugsweise 1 - 5 %, bezogen auf die Matrixmasse, angelagert sind.
- 4. Druckwalze nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Schicht gegenüber dem Betriebs-Elektrolyten dicht ist und ihre Dicke 50.u bis 1 mm beträgt, insbesondere zwischen 50 und 150.um, vorzugsweise etwa zwischen 80 und 120.um beträgt.
- 5. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers für eine Druckwalze« bei der auf einem Träger eine Schicht aufgebracht ist, gekennzeichnet dadurch, daß die gegenüber dem Betriebs-Elektrolyten inerten und die elektrisch leitenden Teilchen für diese Schicht vor dem Aufbringen mit elektrochemisch aktiven Teilchen verbunden werden und diese Verbundteilchen dann durch ein thermisches Spritzverfahren auf den Träger aufgebracht werden«235633 3
- 6. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß als thermisches Spritzverfahren ein Plaemaspritzverfahren verwendet wird.
- 7. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß als thermisches Spritzverfahren ein Lichtbogenspritzverfahren verwendet wird·Hierzu 1 Seite Zeichnungen
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