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Dokumentenidentifikation DE19529809C2 03.08.2000
Titel Walze für Farbverarbeitung und deren Verwendung
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 der Patenterteilung 03.08.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.08.2000
IPC-Hauptklasse B41N 7/06
IPC-Nebenklasse B05D 1/02   B05D 7/02   B41F 13/08   B41F 31/14   B29C 63/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Walze für Farbverarbeitung, 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 z. B. gegenüber dem aufgebrachten Medium, Reinigungsmitteln 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.

Des weiteren sind aus der DE-AS 24 33 749 Farbübertragungswalzen mit mehrschichtigem Aufbau bekannt, bei welchen der zu dem zu übertragenden Medium nicht affine Grundkörper mit einer Zwischenlage fest verbunden ist, an welcher wiederum der äußere Überzug fest haftet. Aufgrund nicht zu vermeidender Quellungsvorgänge, die zu Haftungsproblemen im Zwischenschichtbereich des Walzenaufbaus führen, sind derartige Walzen bei den heutigen hohen Maschinengeschwindigkeiten und den damit verbundenen mechanischen Belastungen nicht einsetzbar.

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 die Beschichtung einschichtig und ihre Schichtdicke verglichen mit einer Schichtdicke von 500 µm dünn bemessen ist und daß das Beschichtungsmaterial aus einem elastomeren Material oder aus einem reaktiven Harz besteht und 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 Maße 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 z. B. Abrasionsverhalten, Haftvermögen, Elastizität 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 beträgt vorzugsweise 100 µm, besonders bevorzugt 5 bis 40 µm.

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 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 dünner Schichtdicke 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.

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

Das Beschichtungsmaterial weist beispielsweise folgende Zusammensetzung auf (in Gewichtsanteilen):

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 (Gew.-%) 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, insbesondere als Reibzylinder für Druckmaschinen, mit rotationssymmetrischem Kern sowie einer auf dem Kern aufgebrachten Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung einschichtig und ihre Schichtdicke, verglichen mit einer Schichtdicke von 500 µm, dünn bemessen ist und daß das Beschichtungsmaterial aus einem elastomeren Material oder aus einem reaktiven Harz besteht und haftend mit dem rotationssymmetrischen Kern verbunden ist.
  2. 2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine 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 oder Acrylate enthält.
  5. 5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 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 als Füllstoff enthält.
  7. 7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Beschichtung kleiner als 100 µm ist, vorzugsweise zwischen 5 und 40 mµ beträgt.
  8. 8. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial mit Unterstützung eines Haftvermittlers mit dem Walzenkern verbunden ist.
  9. 9. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Beschichtungsmaterial versehene Walze thermisch nachbehandelt wurde.
  10. 10. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze mit Kühleinrichtungen versehen ist.
  11. 11. Verwendung einer Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Reibzylinder in Druckmaschinen.






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