EP1340616A2 - Oberfläche für Maschinenteile einer Druckmaschine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a surface for machine parts of a printing press, in particular sheet guiding elements or sheet-guiding cylinders, which come into contact with printing ink and can thereby become dirty.
- the surface is used for example on sheet guiding cylinders including impression cylinders, transfer cylinders, turning or storage cylinders, as well as on all types of sheet guiding devices.
- an ink-repellent coating for an element contacting a printing material is shown.
- the coating consists of titanium oxide or zinc oxide and is photosensitive.
- the coated elements are irradiated once or repeatedly with UV light in order to bring about the color-repellent property of the titanium oxide or zinc oxide and to refresh it from time to time.
- the disadvantage of this solution is that the ink acceptance behavior of the coated elements is not constant over time and further time and, if appropriate, mechanical engineering expenditure is also required to reactivate the chemical properties.
- machine parts on sheet-fed printing machines are known can come into contact with paint or dirt, with a microstructured one To provide surface self-cleaning coating.
- DE 199 48 311 A1 describes the use of a coating composition low surface energy for parts of a printing machine.
- the coating is for the material with the ink on the way from the ink container to the material to be printed on Touching surfaces of anilox rollers or ink hoses are provided.
- the surfaces coated in this way initially show good color-repellent properties, however, wear out quickly.
- the object of the invention results from the disadvantages mentioned, a surface of the to create the type mentioned above, which accepts little or no ink, wear-resistant and that can be regenerated.
- the invention is based on the knowledge that the durability of the outermost coating (functional coating) applied to the components of a printing press, which protects it from soiling with printing ink, depends crucially on the anchoring of the coating in the layer below.
- suitably shaped pores are provided, into which the functional coating, which is applied in liquid form, can penetrate before it is cured by drying and subsequent thermal aftertreatment. It is important here that the size of the pores is set such that when the functional coating is applied repeatedly, sufficient pore volume is available to anchor the additional functional coatings applied after the first. This ensures that the surface can be regenerated by renewed coating.
- pores with irregular diameters has proven to be advantageous, ie both the diameter from pore to pore and the diameter of the individual pores fluctuate in a certain range.
- a surface with particularly stable properties can be produced if the alignment of the pores is also irregular and the pores in particular do not run radially to the cylinder axis.
- a pore structure that meets these requirements can be produced in a simple manner by thermal spraying.
- the surface according to the invention is formed on the circumference of a sheet-guiding cylinder such as the impression cylinder, transfer cylinder, turning or storage cylinder, but can also be provided on any other machine part that comes into contact with paint and can thereby become dirty.
- a carrier layer 1 produced by the plasma coating process is applied to the cast base body of the cylinder. This is produced using metallic or metal oxide powders, which preferably have grain sizes between 5 and 50 ⁇ m.
- An adhesion promoter layer can be provided between the carrier layer 1 and the base body.
- the targeted setting of the parameters in plasma spraying results in random distribution of unaligned pores 2 in the carrier layer 1, which vary in size and have diameters of 5 to 10 ⁇ m. Depending on the parameters of the coating, microcracks can also occur.
- the carrier layer 1 can be structured out or smoothed by mechanical surface treatment.
- a functional coating 5, 6 is provided on the carrier layer 1.
- the functional coating 5, 6 can consist of one or more layers. she is executed in such a way that a height difference is obtained between profile height 3 and profile depth 4 remains.
- the total layer thickness of the functional coating 5, 6 is smaller than that Diameter of the pores 2 of the carrier material, i.e. which is the total thickness of the Areas of the functional coating 5, 6 that always lie opposite the pores 2 is smaller than the pore diameter.
- Modified inorganic nanoparticles are used as coating material, which are dissolved in aqueous, alcoholic or mixed solvents and modified by hydrolysis products of long-chain trialkoxysilanes R-Si (OR) 3 and / or dialkoxysilanes R-Si (OR) 2 , where R 4 to Contains 18 carbon atoms in alkyl, aralkyl, or fluoroalkyl radicals.
- R-Si (OR) 3 and / or dialkoxysilanes R-Si (OR) 2 where R 4 to Contains 18 carbon atoms in alkyl, aralkyl, or fluoroalkyl radicals.
- the use of polysiloxanes with terminal alkyl, aryl, hydroxyalkyl, epoxy or polyether radicals can be provided for the modification of the inorganic nanosols.
- the nanoparticles, whose diameter is less than 10 nm, are part of a liquid dispersion.
- the coating can be produced in a simple manner using the sol-gel process.
- the nanosol produced is applied by known coating methods, such as spray, brush, dip, spin or dip coating, with a defined coating thickness.
- the coating solution is distributed uniformly on the surface of the carrier layer 1 and also penetrates into the interior of the pores 2 in the carrier layer 1, but without clogging the pores 2.
- the nanoparticles are oriented and the sol gels.
- the solvent is subsequently removed from the layer by drying.
- the dried layer can then be fixed by tempering at temperatures between 100 and 400 ° C.
- the functional coating 5, 6 produced in this way is oleophobic and counteracts contamination with oil-based printing ink.
- the relative resistance of the functional coating 5, 6 results from the fact that parts of the coating are anchored in the pores 2 of the carrier layer 1. If the functional coating 5, 6 wears out due to mechanical wear, the coating process can be repeated. The pores 2 also offer sufficient points of attack for anchoring the functional coating 5, 6 for further coating processes. This becomes clear in FIG. 2, in which a second layer 6 is superimposed on a first layer of the functional coating 5. This makes it possible to regenerate the surface and thus its properties.
- the surface of the machine part can be structured his.
- the structure is adjusted in such a way that it can also be applied by applying the carrier material is not leveled.
- the functional coating 5, 6 is designed with modified compounds of silicon oxide with aluminum oxide as nanosol, which is modified using a 10% solution of fluoroalkyl-functionalized polysiloxanes, the surface also has poor wettability with respect to water. With the aforementioned embodiment, the contamination of the surfaces by the accumulation of dirt particles dissolved in water can also be counteracted.
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Abstract
Description
In der Kontaktzone kann sich dabei Druckfarbe auf den bogenführenden Zylindern aufbauen und auf den folgenden Druckbögen ablagern, was zu Qualitätseinbußen führt.
Nach der DE 12 58 873 wird vorgeschlagen, einen Zylinder mit Aluminiumblech zu überziehen, das gekörnt, sandgeblasen oder in anderer Weise behandelt worden ist, um eine bestimmte Oberflächenrauigkeit und Struktur zu erzielen.
Nachteilig ist an dieser Lösung, dass das Farbannahmeverhalten der beschichteten Elemente nicht zeitlich konstant ist und zur Reaktivierung der chemischen Eigenschaften weiterer zeitlicher und ggf. auch maschinenbaulicher Aufwand entsteht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dazu sind bei der vorliegenden Erfindung als Verankerungspunkte geeignet geformte Poren vorgesehen, in die die Funktionsbeschichtung, die in flüssiger Form aufgetragen wird, eindringen kann, bevor sie durch Trocknen und anschließendes thermisches Nachbehandeln ausgehärtet wird. Wesentlich ist hierbei, dass die Größe der Poren so eingestellt ist, dass bei wiederholtem Auftrag der Funktionsbeschichtung nach ausreichend Porenvolumen zur Verfügung steht, um auch die nach der ersten aufgebrachten, weiteren Funktionsbeschichtungen zu verankern. Damit ist gewährleistet, dass die Oberfläche durch erneutes Beschichten regeneriert werden kann.
Eine diesen Forderungen genügende Porenstruktur lässt sich in einfacher Weise durch thermisches Spritzen erzeugen.
- Fig. 1
- die Oberfläche einer Trägerschicht mit Poren und
- Fig. 2
- die erfindungsgemäße Oberfläche, bestehend aus einer Trägerschicht mit aufgebrachter zweischichtiger Funktionsbeschichtung.
Auf dem gegossenen Grundkörper des Zylinders ist eine im Plasmabeschichtungsverfahren erzeugte Trägerschicht 1 appliziert. Diese wird unter Verwendung von metallischen oder metalloxidischen Pulvern, die vorzugsweise Korngrößen zwischen 5 und 50 µm aufweisen, hergestellt. Zwischen Trägerschicht 1 und Grundkörper kann eine in den Figuren nicht dargestellte Haftvermittlerschicht vorgesehen sein.
Durch die gezielte Einstellung der Parameter beim Plasmaspritzen entstehen dabei in zufälliger Verteilung unausgerichtete Poren 2 in der Trägerschicht 1, die in ihrer Größe variieren und Durchmesser von 5 bis 10 µm aufweisen. In Abhängigkeit von der Parametern bei der Beschichtung können auch Mikrorisse auftreten. Die Trägerschicht 1 kann raustrukturiert, oder durch mechanische Oberflächenbehandlung geglättet sein.
Die Beschichtung ist in einfacher Weise unter Anwendung des Sol-Gel-Verfahrens zu erzeugen. Dazu wird das erzeugte Nanosol durch bekannte Beschichtungsverfahren, wie Sprüh-, Streich-, Tauch-, Schleuder- oder Tauchbegussbeschichtung mit definierter Beschichtungsdicke aufgebracht. Die Beschichtungslösung verteilt sich gleichmäßig auf der Oberfläche der Trägerschicht 1 und dringt auch in das Innere der Poren 2 in der Trägerschicht 1 ein, ohne jedoch die Poren 2 zuzusetzen.
In ihrem Bestreben, das extrem große Oberflächen/Volumenverhältnis zu reduzieren, orientieren sich die Nanopartikel und das Sol geliert. Der Schicht wird im weiteren Verlauf durch Trocknung das Lösungsmittel entzogen. Die angetrocknete Schicht kann anschließend durch Tempern bei Temperaturen zwischen 100 und 400°C fixiert werden.
Die in dieser Weise erzeugte Funktionsbeschichtung 5, 6 ist oleophob und wirkt einer Verschmutzung mit ölbasierter Druckfarbe entgegen. Die relative Beständigkeit der Funktionsbeschichtung 5, 6 ergibt sich aus der Tatsache, dass Teile der Beschichtung in den Poren 2 der Trägerschicht 1 verankert sind. Sollte sich die Funktionsbeschichtung 5, 6 durch mechanischen Verschleiß abnutzen, kann der Beschichtungsprozess wiederholt werden. Die Poren 2 bieten auch für weitere Beschichtungsprozess ausreichend Angriffspunkte für die Verankerung der Funktionsbeschichtung 5, 6. Das wird in Fig. 2 deutlich, in der einer ersten Schicht der Funktionsbeschichtung 5 eine zweite Schicht 6 überlagert ist. Damit ist es möglich, die Oberfläche und damit auch deren Eigenschaften zu regenerieren.
Mit der vorgenannten Ausführung kann damit auch der Verschmutzung der Oberflächen durch Anlagerung von in Wasser gelösten Schmutzpartikeln entgegengewirkt werden.
- 1
- Trägerschicht
- 2
- Pore
- 3
- Profilhöhe
- 4
- Profiltiefe
- 5
- erste Schicht der Funktionsbeschichtung
- 6
- zweite Schicht der Funktionsbeschichtung
Claims (18)
- Oberfläche für Maschinenteile einer Druckmaschine, insbesondere Bogenleitelemente oder bogenführende Zylinder, die mit Druckfarbe in Berührung kommen und dabei verschmutzen können, aufgebaut aus einem Grundmaterial mit Trägerschicht und einer die Trägerschicht überziehenden oleophoben Funktionsbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) Poren (2) aufweist in deren Innenraum die ein- oder mehrschichtige Funktionsbeschichtung (5, 6) hineinreicht und deren Gesamtschichtdicke kleiner ist als der Durchmesser der Poren (2) der Trägerschicht (1).
- Oberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (2) unausgerichtet zueinander verlaufen und unregelmäßigen Durchmesser aufweisen.
- Oberfläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (2) Durchmesser im Bereich von 5 bis 10 µm aufweisen.
- Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) durch thermisches Spritzen erzeugt ist.
- Oberfläche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) durch Plasmabeschichtung mit metallischen oder metalloxidischen Pulvern der Korngrößen von 5 bis 50 µm aufgebracht ist.
- Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) oleophobe Eigenschaften aufweist.
- Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Funktionsbeschichtung (5, 6) ein anorganisches Nanosol verwendet wird, das beim Trocknen geliert.
- Oberfläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung im Sol-Gel-Verfahren aufgebracht ist.
- Oberfläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanosol-Beschichtung durch Sprüh-, Streich-, Tauch-, Schleuder- oder Tauchbegussbeschichtung aufgebracht ist.
- Oberfläche nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanosol-Beschichtung aus mit organischen Zusätzen modifizierten anorganischen Nanopartikeln besteht.
- Oberfläche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel aus Oxiden der Elemente der II. bis V. Haupt- und Nebengruppe oder deren Gemischen bestehen.
- Oberfläche nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel aus Siliziumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder deren Gemischen bestehen.
- Oberfläche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Zusätze Hydrolyseprodukte von langkettigen Trialkoxysilanen R-Si(OR)3 und/oder Dialkoxysilanen R-Si(OR)2 bestehen, wobei R 4 bis 18 Kohlenstoffatome in Alkyl-, Aralkyl, oder Fluoralkylresten enthält.
- Oberfläche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Zusätze Polysiloxane mit endständigen Alkyl-, Aryl-, Hydroxyalkyl, Epoxy- oder Polyether-Resten vorgesehen sind.
- Oberfläche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die nanokristalllinen Partikel aus einer Siliziumoxid/Aluminiumoxid Verbindung bestehen, die mit Fluoralkylsilanen oder fluoralkylfunktionalisierten Polysiloxanen modifiziert ist.
- Oberfläche nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanosol-Beschichtung mittels thermischer Nachbehandlung im Bereich von 100 bis 400°C fixiert wird.
- Oberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oleophoben Eigenschaften durch Aufbringen der Funktionsbeschichtung (5, 6) mit anschließender Temperung regenerierbar sind.
- Oberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial und/oder die Trägerschicht (1) eine raustrukturierte Oberfläche aufweisen.
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