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Dokumentenidentifikation DE19529809A1 20.02.1997
Titel Walze für Farbverarbeitung
Anmelder Westland Gummiwerke GmbH & Co., 49324 Melle, DE
Erfinder Siebert, Achim, 49328 Melle, DE;
Haakmann, Andreas, 49191 Belm, DE
Vertreter Patentanwälte Lippert, Stachow, Schmidt & Partner, 51427 Bergisch Gladbach
DE-Anmeldedatum 14.08.1995
DE-Aktenzeichen 19529809
Offenlegungstag 20.02.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.02.1997
IPC-Hauptklasse B41N 7/06
IPC-Nebenklasse B05D 1/02   B05D 7/02   B41F 13/08   B41F 31/14   B29C 63/00   
Zusammenfassung Die Wärmeabfuhr von auf beschichteten Walzen aufgebrachten Medien, insbesondere von Druckmitteln auf Reibzylindern für Druckmaschinen, zur Walze hin kann dadurch wesentlich verbessert werden, daß das Beschichtungsmaterial aus einem elastomeren Material und/oder aus einem reaktiven Harz besteht, wobei die Schichtdicke des Beschichtungsmaterials vergleichsweise dünn ist und das Beschichtungsmaterial haftend mit dem rotationssymmetrischen Kern der Walze verbunden ist. Das Beschichtungsmaterial wird dabei vorteilhafterweise im Sprühverfahren aufgebracht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Walze für Farbverarbeitung und dergleichen, insbesondere als Reibzylinder für Druckmaschinen, mit rotationssymmetrischem Kern sowie einer auf den Kern aufgebrachten Beschichtung.

Derartige Walzen werden zumeist zur gleichmäßigen Verteilung eines mit der Walze in Kontakt tretenden Druckmediums und zur gleichmäßigen Übertragung dieses Mediums auf andere flächige Gegenstände eingesetzt. Insbesondere dienen derartige Walzen als Reibzylinder für Druckmaschinen, bei denen zur Erzeugung eines dünnen, verdruckbaren Farbfilms das Druckmedium mittels eines Übertragungswalzen sowie Reibzylinder aufweisenden Walzensystems vom Vorratsgefäß des Druckmediums zur Druckplatte gefördert und dabei mittels der Reibzylinder "verrieben" wird. Die Reibzylinder bestehen dabei im allgemeinen aus einem vergleichsweise harten, die Übertragungswalzen dagegen aus einem vergleichsweise weichen Material. Die Verarbeitbarkeit des mit den Walzen in Kontakt gebrachten Mediums hängt zum einen von den Eigenschaften der Walzenbeschichtung, insbesondere von deren Benetzbarkeit und Oberflächenbeschaffenheit ab. Darüber hinaus sind an die Walzenbeschichtungen besondere Anforderungen beispielsweise hinsichtlich Abrasionsverhalten und mechanischer Stabilität sowie hinsichtlich der chemischen Beständigkeit gegenüber dem aufgebrachten Medium, Reinigungsmitteln usw. zu stellen.

Wesentlich für eine definierte Prozeßführung ist dabei oftmals eine definierte Temperierung des auf der Walze aufgebrachten Mediums. So ist bei Druckprozessen die Temperatur des auf die Walzen aufgebrachten Druckmediums während des Druckvorganges oftmals im Bereich von 25 bis 35°C zu halten, um ein optimales Druckbild zu erzielen. Die Temperierung des Druckmediums erfolgt dabei durch Wärmeabfuhr über die Walze, die hierzu beispielsweise wassergekühlt wird. Dabei ist zu berücksichtigen, daß das Beschichtungsmaterial zumeist thermisch isolierend wirkt und die Wärmeabfuhr von dem auf die Walze aufgetragenen Medium zum Walzenkern hin behindert. Dieses Problem wird insbesondere bei hohen Druckgeschwindigkeiten oder bei Verwendung von Druckmedien ohne Feuchtmittel verschärft.

Herkömmliche in Druckmaschinen eingesetzte Reibzylinder weisen zumeist Polyamidbeschichtungen in einer Dicke von ca. 0,5 mm auf, die die oben genannten mechanischen und chemischen Anforderungen erfüllen, jedoch nur eine mäßige Wärmeabfuhr von dem auf die Walze aufgetragenen Medium zum Walzenkern hin gestatten und damit beispielsweise die Druckgeschwindigkeit begrenzen. Die bisher eingesetzten thermoplastischen Polyamide werden mittels eines Pulverbeschichtungsverfahrens auf die Walze aufgebracht, wobei durch nachfolgendes Sintern eine homogene Walzenbeschichtung erzeugt wird. Die Beschichtung ist dabei aufgrund der beim Abkühlen des thermoplastischen Materials erfolgenden Schrumpfung mit dem Walzenkern verbunden. Da das thermoplastische Material bei Raumtemperatur bzw. bei der Temperatur während des Druckvorganges vergleichsweise spröde ist, ist zur Vermeidung von mechanischen Beschädigungen das Beschichtungsmaterial in der oben genannten Schichtdicke auf den Walzenkern aufzubringen. Eine Verringerung der Schichtdicke des thermoplastischen Materials mit einer Wärmeleitfähigkeit λ von ca. 0,2 W/mK zur Verbesserung der Wärmeabfuhr zum Walzenkern hin scheidet somit aufgrund der mechanischen Eigenschaften des Beschichtungsmaterials aus.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Walzen für Farbaufträge zu schaffen, die eine verbesserte Wärmeabfuhr vom auf die Walze aufgebrachten Medium zum Walzenkern hin gestatten, wobei die Walzen insbesondere auch als Reibzylinder für Druckmaschinen einsetzbar sind, und die die hierbei an diese gestellten Anforderungen hinsichtlich chemischer Beständigkeit und Benetzbarkeit gegenüber dem Druckmedium und Reinigungsmitteln erfüllen und eine ausreichende mechanische Beständigkeit sowie hohe Lebensdauer aufweisen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Beschichtungsmaterial aus einem elastomeren Material und/oder aus einem reaktiven Harz besteht, daß die Schichtdicke des Beschichtungsmaterials vergleichsweise dünn ist und daß das Beschichtungsmaterial haftend mit dem rotationssymmetrischen Kern verbunden ist. Als elastomere Materialien sind beispielsweise natürlicher oder synthetischer Kautschuk, als reaktive Harze beispielsweise herkömmliche Primersysteme einsetzbar. Durch die haftende Verbindung der erfindungsgemäß eingesetzten Beschichtungsmaterialien ist auch bei geringen Schichtdicken eine ausreichende mechanische Beständigkeit der Walzenbeschichtung gegeben, wobei die Beschichtungsmaterialien die Anforderungen hinsichtlich chemischer Beständigkeit und Benetzbarkeit gegenüber Druckmedien und Reinigungsmitteln im besonderen Male erfüllen. Durch die haftende Verbindung mit dem Walzenkern und aufgrund der geringen Schichtdicke weist die Walzenbeschichtung auch unter der beim Druckvorgang eingebrachten Wärme und der mechanischen Beanspruchungen eine hohe Festigkeit auf, da diese im wesentlichen vom Walzenkern aufgenommen werden und nicht, wie dies bei herkömmlichen, vergleichsweise dicken Walzenbeschichtungen der Fall ist, von der Walzenbeschichtung aufzufangen sind. Die Lebensdauer der Walze wird dabei wesentlich durch die Haftung der Beschichtung mit dem Walzenkern bestimmt. Des weiteren ist durch die geringe Schichtdicke des Beschichtungsmaterials nur eine vergleichsweise geringe thermische Isolierung der Walze und damit eine gute Wärmeabfuhr gegeben.

Die Wärmeleitfähigkeit des Beschichtungsmaterials weist vorzugsweise verglichen mit herkömmlichen Beschichtungsmaterialien hohe Werte, beispielsweise einen solchen von 0,4 W/mK auf.

Mittels der erfindungsgemäßen Walzen kann somit bei Reduzierung der Schichtdicke des Beschichtungsmaterials von 0,5 mm auf 0,1 mm sowie einer Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterials von 0,4 W/mK gegenüber ca. 0,2 W/mK von herkömmlichen Beschichtungsmaterialien der Wärmestrom von der Walzenoberfläche zum Walzenkern und damit die Kühlleistung der Walze um den Faktor 10 verbessert werden, ohne daß zusätzliche Kühleinrichtungen notwendig sind.

Aufgrund der guten Wärmeabfuhr durch das erfindungsgemäße Beschichtungsmaterial können die Walzen jedoch zusätzlich mit Kühleinrichtungen versehen werden und damit die Wärmeabfuhr weiter verbessert werden, während der Einsatz zusätzlicher Kühleinrichtungen bei Verwendung herkömmlicher Beschichtungsmaterialien aufgrund deren thermisch isolierenden Eigenschaften wenig zweckmäßig erscheint.

Das Beschichtungsmaterial enthält vorzugsweise thermisch vernetzbaren Hartgummi, der vorteilhafterweise eine hohe Härte sowie einen hohen Vernetzungsgrad aufweist.

Das Beschichtungsmaterial enthält vorteilhafterweise polymeres Nitrilbutadien, Phenolharze, Epoxyharze, Polyurethane, reaktive Primersysteme, Polyesterharz, Silikonharz, Acrylharz, Acrylate oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser Komponenten.

Zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit sowie zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften wie Abrasionsverhalten, Haftvermögen, Elastizität usw. kann das Beschichtungsmaterial Füllstoffe, vorzugsweise in Anteilen kleiner 50 Gewichtsprozent, insbesondere 20 bis 25 Gewichtsprozent enthalten. Hierbei können insbesondere Ruß und/oder aktive, silanisierte Kieselsäure eingesetzt werden.

Die Schichtdicke des Beschichtungsmaterials kann kleiner 100 µ, vorzugsweise 5 bis 40 µ betragen.

Die erfindungsgemäßen Walzen sind insbesondere als Reibzylinder in Druckmaschinen einsetzbar. Hierbei ist insbesondere die durch die dünne Schichtdicke und die haftende Verbindung mit dem Walzenkern bedingte hohe Lebensdauer der Walzen vorteilhaft, da die als Reibzylinder bei Druckmaschinen eingesetzten Walzen nur überaus aufwendig austauschbar sind.

Die Walzen sind jedoch beispielsweise auch bei anderen Formen der Verarbeitung, beispielsweise bei dem Mischen von Druckmedien und dergleichen unter definierter Temperatur, vorteilhaft einsetzbar.

Die erfindungsgemäßen Walzen sind vorteilhafterweise dadurch herstellbar, daß das Beschichtungsmaterial in einem flüssigen Medium gelöst oder dispergiert wird, daß die Lösung oder Dispersion auf den Walzenkern aufgebracht wird, daß das Lösungs- oder Dispergiermittel entfernt und das Beschichtungsmaterial haftend mit der Oberfläche des rotationssymmetrischen Walzenkerns in Verbindung gebracht wird. Hierdurch ist im Gegensatz zu herkömmlichen Pulverbeschichtungen mit nachfolgendem Sintern das Beschichtungsmaterial in sehr dünnen und genau definierbaren Schichten auf den Walzenkern aufbringbar.

Der Walzenkern kann vor Aufbringen der das Beschichtungsmaterial enthaltenden Lösung oder Dispersion mit einem Haftvermittler behandelt werden.

Das Aufbringen des das Beschichtungsmaterial enthaltenden Lösungs- oder Dispergiermittels kann durch Sprühen, Tauchen, Streichen oder durch Rakelauftrag erfolgen. Insbesondere durch Aufsprühen ist eine Beschichtung besonders gleichmäßiger Schichtdicke und hoher Oberflächenqualität herstellbar.

Die mit dem Beschichtungsmaterial versehene Walze wird vorteilhafterweise zur Entfernung des Lösungs- oder Dispergiermittels und/oder zur Vernetzung eines thermisch vernetzbaren Beschichtungsmaterials thermisch nachbehandelt.

Wird das Beschichtungsmaterial in dünnen Schichtdicken auf den Walzenkern aufgetragen, so ist eine mechanische Nachbearbeitung der Beschichtung zur Oberflächenvergütung sowie zur Erzielung einer Walze mit ausreichend maßgenauen Außenabmessungen, wie sie bei herkömmlichen, mit thermoplastischen Polyamiden beschichteten Walzen zumeist durch Abschleifen des im Übermaß aufgebrachten Beschichtungsmaterials durchgeführt wird, entbehrlich.

Zur Abstimmung der mechanischen Eigenschaften der Walzenbeschichtung oder zur Erzielung einer ausreichenden Schichtdicke des Auftrags kann es auch vorteilhaft sein mehrere Beschichtungen, gegebenenfalls nach jeweils separater thermischer Zwischenbehandlung, auf den Walzenkern aufzubringen, wobei die einzelnen Lagen der Beschichtung auch unterschiedliche Zusammensetzungen und unterschiedliche mechanische Eigenschaften wie Härte, Elastizität usw. aufweisen können.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel beschrieben und beispielhaft erläutert.

Das Beschichtungsmaterial weist beispielsweise folgende Zusammensetzung auf:

Nitrilbutadien 100 Teile Phenolharz 100 Teile Zinkoxid 5 Teile Stearinsäure 1 Teil Ruß 70 Teile Vulkanisationsmittel 30 Teile Beschleuniger 1 Teil Hexamethylentetraamin 6 Teile


Die Komponenten werden mittels in der gummiverarbeitenden Industrie üblicher Vorrichtungen gemischt und als 30prozentige Lösung eines geeigneten organischen Lösungsmittels im Sprühverfahren auf den Walzenkern aufgebracht, der zuvor mittels bekannter Verfahren entfettet und von oberflächlichen Oxidschichten befreit wurde. Nach Ablüften des Lösungsmittels wird unter Wärmezufuhr in einem Warmluftofen der aufgetragene Compound vernetzt. Die Wärmezufuhr kann mittels eines Warmluftofens oder mittels IR-Strahlung erfolgen.


Anspruch[de]
  1. 1. Walze für Farbverarbeitung und dergleichen, insbesondere als Reibzylinder für Druckmaschinen, mit rotationssymmetrischem Kern sowie einer auf dem Kern aufgebrachten Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial aus einem elastomeren Material und/oder aus einem reaktiven Harz besteht, daß die Schichtdicke des Beschichtungsmaterials vergleichsweise dünn ist und daß das Beschichtungsmaterial haftend mit dem rotationssymmetrischen Kern verbunden ist.
  2. 2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  3. 3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial thermisch vernetzbaren Hartgummi aufweist.
  4. 4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial polymeres Nitrilbutadien, Phenolharz, Epoxyharz, Polyurethan, reaktive Primersysteme, Polyesterharz, Silikonharz, Acrylharz, Acrylate oder zwei oder mehrere dieser Komponenten enthält.
  5. 5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das das Beschichtungsmaterial bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 25 Gew.-% Füllstoffe enthält.
  6. 6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial Ruß und/oder aktive, silanisierte Kieselsäure enthält.
  7. 7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des Beschichtungsmaterials kleiner als 100 µ ist, vorzugsweise 5 bis 40 µ beträgt.
  8. 8. Druckmaschine mit mindestens einer Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Reibzylinder.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung von Walzen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial in einem flüssigen Medium gelöst oder dispergiert wird, daß die Lösung oder Dispersion auf einen Walzenkern aufgebracht wird, daß das Lösungs- oder Dispergiermittel entfernt und daß das Beschichtungsmaterial haftend mit der Oberfläche des Walzenkerns in Verbindung gebracht wird.
  10. 10. Verfahren zur Herstellung von Walzen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor Aufbringen der das Beschichtungsmaterial enthaltenden Lösung oder Dispersion der Walzenkern mit einem Haftvermittler behandelt wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial im Sprühverfahren auf den Walzenkern aufgebracht wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Beschichtungsmaterial versehene Walze thermisch nachbehandelt wird.






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