DE102007028741A1

DE102007028741A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bedruckstoff kontaktierenden Elements

Info

Publication number: DE102007028741A1
Application number: DE102007028741A
Authority: DE
Inventors: Lars Christian Herzbach; Steffen Siegemund
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: DE102007028741B4

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Bedruckstoff kontaktierenden Elements, beispielsweise eines Gegendruckzylinderaufzuges, weist die folgenden Verfahrensschritte auf: Erzeugen einer mikrostrukturierten Oberfläche auf einem Träger (2), bevorzugt auf einem Aluminiumblech, durch elektrolytisches Oxidieren (14) - d. h. Eloxieren - von Aluminium und Beschichten der mikrostrukturierten Oberfläche durch einen Sol-Gel-Prozess (15). Ein erfindungsgemäß hergestelltes Bedruckstoff kontaktierendes Element zeichnet sich demgemäß durch eine Eloxalschicht (3) und eine Sol-Gel-Schicht (4) aus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bedruckstoff kontaktierenden Elements gemäß Anspruch 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Bedruckstoff kontaktierendes Element mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 7. Gattungsgemäße Elemente werden unter anderem zum Führen von Bedruckstoffbogen auf Transportzylinderoberflächen beim Transport durch Druckmaschinen eingesetzt.
Es ist bekannt, in Bogen verarbeitenden Druckmaschinen die Bedruckstoffbogen kontaktierenden Transportzylinder-Gegendruckzylinder, Umführzylinder, Transferzylinder oder Wendezylinder – mit strukturierten Oberflächen zu versehen, welche durch ihre Strukturerhebungen die Bogen sicher führen und gleichzeitig durch den geringen Traganteil ein Farbablegen und Rückspalten weitgehend vermeiden. Es ist auch bekannt, solche Oberflächen mit farbabweisenden Beschichtungen zu versehen. Es sind am Markt z. B. verchromte Oberflächen mit Kalottenstrukturen (Zylinderaufzug „Mark3", vertrieben durch die Heidelberger Druckmaschinen AG) oder mit Silikon beschichtete Oberflächen auf Edelstahlblechen mit sehr feinen, durch thermisches Spritzen erzeugten Strukturen (Zylinderaufzug „PerfectJacket", ebenfalls vertrieben durch die Heidelberger Druckmaschinen AG) verfügbar.
In der DE 102 02 991 A1 ist eine von Farbe leicht zu reinigende Oberfläche für ein Bauteil, z. B. eine Papierleitwalze, einer Druckmaschine beschrieben, wobei die Oberfläche eine hydrophile Eigenschaft besitzt. Die Oberfläche kann z. B. von einem Metall mit hydrophilem Charakter, welches eine durch ein galvanisches Verfahren oder durch elektrolytische oder autokatalytische Abscheidung erzeugte Beschichtung ist, gebildet sein. Die Oberfläche kann alternativ von einem oxidischen System mit hydrophilem Charakter, welches eine durch einen Sol-Gel-Prozess erzeugte Beschichtung ist, gebildet sein. Die Oberfläche kann eine spezielle Strukturierung im Mikro- oder Nanometerbereich, welche z. B. nach der Schichtherstellung mit Hilfe von Laserstrahlung hergestellt wird, und eine spezielle Oberflächenrauhigkeit aufweisen.
Alle bekannten Bedruckstoff führenden Oberflächen unterliegen einem ständigen Verschleiß durch den Bedruckstoff bzw. durch den so genannten Papierstrich. Daher müssen solche Oberflächen gegebenenfalls nach einer bestimmten Anzahl von Druckaufträgen ausgetauscht werden. Es besteht folglich das Bedürfnis nach möglichst verschleißfesten und somit dauerhaften Oberflächen, welche nur selten ausgetauscht werden müssen. Darüber hinaus besteht das Bedürfnis nach möglichst kostengünstig herzustellenden Oberflächen bzw. nach möglichst zeit- und kostengünstigen Herstellverfahren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zu schaffen, welches die zeit- und kostengünstige Herstellung von Bedruckstoff kontaktierenden Elementen ermöglicht.
Es ist eine weitere oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zu schaffen, welches die Herstellung von Bedruckstoff kontaktierenden Elementen mit hoher Standzeit ermöglicht.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Bedruckstoff kontaktierendes Element zu schaffen, welches die zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann.
Es ist eine weitere oder alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Bedruckstoff kontaktierendes Element zu schaffen, welches eine hohe Standzeit aufweist.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Bedruckstoff kontaktierendes Element mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Bedruckstoff kontaktierenden Elements weist folgende Verfahrensschritte auf:

– Erzeugen einer mikrostrukturierten Oberfläche auf einem Träger durch elektrolytisches Oxidieren von Aluminium, und
– Beschichten der mikrostrukturierten Oberfläche durch einen Sol-Gel-Prozess.

Erfindungsgemäß wird der Träger elektrolytisch oxidiert, d. h. eloxiert, und dabei mit einer mikrostrukturierten Oberfläche versehen. Durch das Eloxieren kann auf kostengünstige Weise eine strukturierte Schicht, welche fest mit dem Träger verbunden ist, erzeugt werden. Daher sind weitere, die Haftung zwischen Eloxalschicht und Träger verbessernde Verfahrenschritte bzw. der Einsatz von Haftvermittlern nicht notwendig und die Zeit und Kosten für die Herstellung der Bedruckstoff kontaktierenden Elemente können in vorteilhafter Weise verringert werden.
Eine hinsichtlich der Erzeugung einer gewünschten Oberflächenstruktur vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass vor dem elektrolytischen Oxidieren von Aluminium eine Vorstrukturierung erfolgt.
Eine weitere, hinsichtlich der kostengünstigen Erzeugung einer gewünschten Oberflächenstruktur vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass das Vorstrukturieren durch Strahlen, insbesondere Kugel-, Glasperlen- oder Sandstrahlen, erfolgt.
Eine weitere, hinsichtlich der Erzeugung einer gewünschten Oberflächenstruktur mit definierter Strukturtopografie vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass das Vorstrukturieren durch Laserbearbeitung erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass der Träger zunächst gereinigt wird.
Eine weitere vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die Reinigung durch Strahlen, insbesondere Kugel-, Glasperlen- oder Sandstrahlen erfolgt.
Ein erfindungsgemäßes Bedruckstoff kontaktierendes Element mit einem Träger, einer strukturierten Schicht und einer farbabweisenden Beschichtung, zeichnet sich dadurch aus, dass die Oberfläche des Bedruckstoff kontaktierenden Elements eine Eloxalschicht und eine Sol-Gel-Schicht aufweist.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bedruckstoff kontaktierenden Elements ergeben sich dieselben Vorteile, wie sie bereits oben mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wurden.
Eine hinsichtlich der Kosten für das Beschaffen und Bereitstellen des Trägers vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung de erfindungsgemäßen Vorrichtung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Träger im Wesentlichen aus Aluminium besteht.
Eine weitere, hinsichtlich der Erzeugung einer gewünschten Oberflächenstruktur vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Träger eine vorstrukturierte Oberfläche aufweist.
Im Rahmen der Erfindung ist auch eine Bedruckstoff verarbeitende Maschine, insbesondere Druckmaschine oder Bogen verarbeitende Rotationsdruckmaschine für den lithographischen Offsetdruck zu sehen, welche sich durch wenigstens ein wie oben mit Bezug zur Erfindung beschriebenes Bedruckstoff kontaktierendes Element auszeichnet.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Bedruckstoff verarbeitenden Maschine um eine Bogen verarbeitende Rotationsdruckmaschine für den lithographischen Offsetdruck – insbesondere Nassoffsetdruck. Bei dem Bedruckstoff kann es sich um Karton, Folie oder vorzugsweise Papier handeln. Die Druckmaschine kann im Schöndruck oder vorzugsweise im Schön- und Widerdruck betrieben werden. Die Druckmaschine kann den Bedruckstoff mit ein- oder vorzugsweise mit mehrfarbigen Druckbildern versehen. Die Druckmaschine kann in Bedruckstofftransportrichtung einen Anleger, einen Zuführtisch, mehrere Druckwerke, eine Wendeeinrichtung, weitere Druckwerke, ein Lackwerk, einen Trockner, eine Pudereinrichtung und/oder einen Ausleger aufweisen. Die Druckmaschine kann ein Bedienpult und eine Steuereinheit umfassen.
Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen, vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in beliebiger Kombination miteinander vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
Die Erfindung sowie weitere, konstruktiv und funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Die Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Bedruckstoff kontaktierendes Element gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
2 einen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und
3 eine schematische Schnittansicht einer Bogenrotationsdruckmaschine.
In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine schematische Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Bedruckstoff kontaktierendes Element 1 bzw. eine Bedruckstoff kontaktierende Oberfläche 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die linke Seite der 1 zeigt einen Träger 2 mit einer Dicke 2', bevorzugt eine Aluminiumfläche oder ein Aluminiumblech, vor einem Verfahrensschritt des Strukturierens 13 (siehe auch 2). Die linke Seite der 1 zeigt den Träger 2 nach dem Verfahrensschritt des Strukturierens 13.
Die Dicke 1' des Bedruckstoff kontaktierenden Elements 1 ist – in Folge des Verfahrensschritts des Strukturierens 13 und des damit einhergehenden Materialauftrags – größer als die Dicke 2' des Trägers 2 vor dem Verfahrensschritt des Strukturierens 13. Eine erfindungsgemäß auf dem Träger 2 erzeugte und an ihrer Außenoberfläche strukturierte, insbesondere mikrostrukturierte, d. h. Strukturerhebungen im Mikrometermaßstab aufweisende Eloxalschicht 3 wächst zu einem bestimmten Anteil, bevorzugte etwa ein Drittel ihrer Dicke 3', in den Träger 2 hinein – ein weiterer bestimmter Anteil, bevorzugt etwa zwei Drittel ihrer Dicke 3', wächst aus dem Träger 2 heraus. Durch das Einwachsen ist in vorteilhafter Weise eine besonders gute Haftung der mikrostrukturierten Schicht 3 auf dem Träger 2 gegeben und zusätzliche zeit- und kostenintensive Verfahrensschritte zur Haftungsverbesserung können somit eingespart werden.
Die Dicke 3' der Eloxalschicht 3 beträgt bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 50 Mikrometer. Die Harte der Eloxalschicht 3 beträgt bevorzugt bis etwa 500 HV 0,025 (Härteprüfung nach Vickers).
Auf der Eloxalschicht 3 ist eine farbabweisende Schicht bzw. Beschichtung 4 aufgebracht bzw. angeordnet. Die farbabweisende Beschichtung 4 wird durch einen Verfahrensschritt 15 des Sol-Gel-Beschichtens erzeugt und in dieser Anmeldung als Sol-Gel-Schicht 4 bezeichnet. Die Sol-Gel-Schicht 4 wirkt sich auf die Strukturierung der Oberfläche des Bedruckstoff kontaktierenden Elements 1 nur unwesentlich aus, gegebenenfalls wird diese Strukturierung etwas geglättet.
2 zeigt einen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Optionale, d. h. wahlweise durchführbare Verfahrensschritte sind in 2 gestrichelt dargestellt.
In Verfahrensschritt 10 wird der Träger 2 zur nachfolgenden Behandlung bereitgestellt. In Verfahrensschritt 11 wird der Träger 2, insbesondere seine zu strukturierende Außenoberfläche, gereinigt, um anhaftenden Schmutz und die natürliche Oxidschicht zu entfernen. Das Reinigen 11 kann beispielsweise durch Strahlen, insbesondere Kugel-, Glasperlen- oder Sandstrahlen, erfolgen.
In Verfahrensschritt 13 wird der Träger 2 strukturiert oder aufgeraut, indem die Oberfläche des Trägers 2 durch Eloxieren 14 mit einer bevorzugt mikrostrukturierten oder mikrorauen Eloxalschicht 3, d. h. mit einer elektrolytisch oxidierten Aluminiumschicht (Al₂O₃), versehen wird. Hierzu wird der Träger 2, welcher bevorzugt im Wesentlichen aus Aluminium besteht, in einem elektrolytischen Bad behandelt. Beispielsweise kann der Träger 2 zum Eloxieren in ein Schwefelsäure- oder Oxalsäurebad getaucht und als Anode geschaltet werden. Durch die Eloxalschicht 3 ist die Außenoberfläche des Trägers 2 zudem gegen Korrosion geschützt.
Wahlweise kann der Träger 2 vor dem Eloxieren 14 auch zusätzlich in einem Verfahrensschritt des Vorstrukturierens 12 mechanisch aufgeraut und dadurch vorstrukturiert werden – bevorzugt durch Strahlen, insbesondere Kugel-, Glasperlen- oder Sandstrahlen, erfolgen. Die Verfahrensschritte 11 und 12 können daher zweckmäßigerweise auch zu einem Reinigungs- und Vorstrukturierungsschritt zusammengefasst werden. Alternativ kann die Vorstrukturierung auch durch Laserbearbeitung erfolgen, wobei eine bestimmte (Vor-) Struktur bzw. ein bestimmtes (Vor-) Profil gezielt erzeugt werden kann.
Nachdem die Oberfläche des Trägers 2 mit der Eloxalschicht 3 versehen ist, wird zur Verbesserung der farbabweisenden Oberflächeneigenschaft und zum Verschließen von Poren in der Oberfläche in Verfahrensschritt 15 eine Sol-Gel-Schicht 4 aufgebracht, bevorzugt durch Aufsprühen und anschließendes Trocknen. Die Sol-Gel-Schicht 4 kann auch als Doppelschicht durch zweifaches Sol-Gel-Beschichten aufgebaut sein. Vorzugsweise wird ein Nano-Sol verwendet, beispielsweise Polysiloxan, Polysilan oder Polysilazan.
Die Rückseite des Trägers 2 kann in Verfahrensschritt 16 wahlweise geschliffen werden, um die Dicke des Bedruckstoff kontaktierenden Elements 1 auf ein bestimmtes Maß einzustellen.
Erfindungsgemäße Bedruckstoff kontaktierende Elemente 1 können als Bleche beispielsweise auf Gegendruckzylindern, Umführzylindern, Transferzylinder oder Wendezylinder aufgespannt werden. Alternativ können die Oberflächen von Aluminiumzylindern mit dem beschriebenen Verfahren strukturiert werden. Auch die Wirkflächen von Bedruckstoffgreifern können mit dem beschriebenen Verfahren strukturiert werden.
In 3 ist eine erfindungsgemäße Bogenrotationsdruckmaschine 100 für den lithographischen Offsetdruck gezeigt. Die Druckmaschine 100 weist in Bogentransportrichtung einen Bogenanleger 110, einen Zuführtisch 120, mehrere, beispielsweise zwei Druckwerke 130a und 130b (oder beispielsweise vier, sechs oder acht), ein Lackwerk 140 und einen Bogenausleger 150 auf. Die Bedruckstoffbogen 111 werden im Anleger 110 von einem Anlagestapel 112 entnommen, als Schuppenstrom über den Zuführtisch 120 und einzeln dem ersten Druckwerk 130a zugeführt. Die Druckwerke 130a und 130b umfassen jeweils einen Druckformzylinder 131, einen Übertragungszylinder 132 und einen Gegendruckzylinder 133, sowie ein Farbwerk 135 und ein Feuchtwerk 136. Zwischen den Druckwerken 130a und 130b ist ein Transferzylinder 134, der auch als Wendezylinder ausgeführt sein kann, angeordnet. Vom letzten Druckwerk 130b werden die Bogen an eine Fördereinrichtung 151 des Auslegers 150 übergeben. Die Bogen werden zum Trocknen an einem Trockner 152 und zum Bepudern an einer Pudereinrichtung 153 vorbei gefördert und auf einem Auslagestapel 154 des Auslegers 150 abgelegt. Die Druckmaschine 100 wird über eine Steuereinheit 160 gesteuert. Die Transferzylinder 134 oder weitere Zylinder des Bogentransports können mit Bedruckstoff kontaktierenden Elementen 1, beispielsweise Zylinderaufzügen, versehen sein.

1: Bedruckstoff kontaktierendes Element
1': Dicke des Bedruckstoff kontaktierenden Elements
2: Träger
2': Dicke des Trägers
3: Eloxalschicht
3': Dicke der Eloxalschicht
4: farbabweisende Sol-Gel-Schicht
10: Verfahrensschritt Bereitstellen
11: Verfahrensschritt Reinigen
12: Verfahrensschritt Vorstrukturieren
13: Verfahrensschritt Strukturierung
14: Verfahrensschritt Eloxieren
15: Verfahrensschritt Sol-Gel-Beschichten
16: Verfahrensschritt Schleifen
100: Druckmaschine
110: Bogenanleger
111: Bedruckstoffbogen
112: Anlagestapel
120: Zuführtisch
130a, 130b: Druckwerke
131: Druckformzylinder
132: Übertragungszylinder
133: Gegendruckzylinder
134: Transferzylinder
135: Farbwerk
136: Feuchtwerk
140: Lackwerk
150: Bogenausleger
151: Fördereinrichtung
152: Trockner
153: Pudereinrichtung
154: Auslagestapel
160: Steuereinheit

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bedruckstoff kontaktierenden Elements mit den Schritten: – Erzeugen einer mikrostrukturierten Oberfläche auf einem Träger (2) durch elektrolytisches Oxidieren (14) von Aluminium, und – Beschichten der mikrostrukturierten Oberfläche durch einen Sol-Gel-Prozess (15).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem elektrolytischen Oxidieren (14) von Aluminium eine Vorstrukturierung (12) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorstrukturieren (12) durch Strahlen, insbesondere Kugel-, Glasperlen- oder Sandstrahlen, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorstrukturieren (12) durch Laserbearbeitung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) zunächst gereinigt (11) wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung (11) durch Strahlen, insbesondere Kugel-, Glasperlen- oder Sandstrahlen erfolgt.
Bedruckstoff kontaktierendes Element, mit einem Träger (2), einer strukturierten Schicht und einer farbabweisenden Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Bedruckstoff kontaktierendes Element eine Eloxalschicht (3) und eine Sol-Gel-Schicht (4) aufweist.
Bedruckstoff kontaktierendes Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) im Wesentlichen aus Aluminium besteht.
Bedruckstoff kontaktierendes Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) eine vorstrukturierte Oberfläche aufweist.
Bedruckstoff verarbeitende Maschine, insbesondere Druckmaschine oder Bogen verarbeitende Rotationsdruckmaschine für den lithographischen Offsetdruck, gekennzeichnet durch ein Bedruckstoff kontaktierendes Element (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.