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Dokumentenidentifikation DE69424638T2 22.02.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0662394
Titel Druckzylinder und Verfahren zur Herstellung
Anmelder Kinyosha Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ishibashi, Nobuyuki, Nagareyama-shi, Chiba-ken, JP;
Takano, Tsurumatsu, Chiba-shi, Chiba-ken, JP;
Mori, Yoshio, Tokyo, JP
Vertreter Reitstötter, Kinzebach & Partner, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69424638
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 05.01.1994
EP-Aktenzeichen 941001257
EP-Offenlegungsdatum 12.07.1995
EP date of grant 24.05.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2001
IPC-Hauptklasse B41N 7/06

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckwalze, die z. B. als Walze zum Verteilen von Druckfarbe, als Farbauftragwalze, als Beschwer- oder Tauchwalze in einem Farbwerk für einen Drucker, als Dosierwalze zum Ersetzen einer Anilox-Walze, als Farbübertragungswalze, als Dosier- oder Farbtauchwalze in einem nutlosen Färbesystem oder als Tauchwalze, Verteilungswalze, Dosierwalze oder Auftragwalze in einer Beschichtungsvorrichtung für einen Anstrich oder einen Klebstoff verwendet wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Es ist in diesem Bereich der Technik weit verbreitet Kautschukwalzen zur Steuerung der Farbmenge zu verwenden und es wurde so früher herkömmlicherweise eine spezielle Idealmenge auf eine Farbverteilungswalze aufgebracht. Z. B. wird eine Kautschukwalze als Farbübertragungswalze verwendet, die in einem nutlosen Färbesystem verwendet wird, das so aufgebaut ist, daß es nicht erforderlich ist, einen Fingergriff zur Steuerung der Farbmenge durchzuführen. Die spezielle Farbübertragungswalze wird hauptsächlich bei nutlosen Offset- Rotationsdruckmaschinen für den Druck von Zeitungen verwendet.

Fig. 1 zeigt schematisch eine herkömmliche nutlose Offset-Rotationsdruckmaschine. Wie in der Zeichnung gezeigt, beinhaltet die Rotationsdruckmaschine eine Farbtauchwalze 1, die sich mit niedriger Drehzahl dreht, um Druckerschwärze aufzuziehen. Eine Farbübertragungswalze 2, die dazu dient, die von der Farbtauchwalze 1 gelieferte Druckerschwärze zu übertragen, ist benachbart zu der Walze 1 angeordnet. Es wird bemerkt, daß die Walze 2 auch als Farbdosierwalze dient, die in einer nutlosen Druckmaschine besonders wichtig ist. Die von der Walze 2 aufgenommene Druckerschwärze wird einer Abstreifwalze 3 zugeführt, die benachbart zu der Walze 2 angeordnet ist. Eine benachbart zu der Abstreifwalze 3 angeordnete Beschwerwalze 4 dient dazu, eine gleichmäßige Dicke der Druckerschwärzeschicht, die auf der Abstreifwalze 3 gebildet wird, herzustellen. Die Druckerschwärze, die von der Abstreifwalze 3 zugeführt wird, wird über Auftragwalzen 5 und einen Druckzylinder 6 auf ein Druckpapier blatt übertragen. Ferner liegt eine Stahlklinge 7, die aus einem schwedischen Stahl gefertigt ist, an der Abstreifwalze 3 unter Druck an.

In der nutlosen Offset-Rotationsdruckmaschine des vorstehend erläuterten Aufbaus wird die Druckerschwärze von der Tauchwalze 1 auf die Farbübertragungswalze 2 übertragen. Die Hauptfaktoren, die die Qualität des Drucks bestimmen, wie die Sättigung (Konzentration) des gedruckten Bildes und die Gleichmäßigkeit des Drucks, werden durch diesen Schritt bestimmt. Die Druckerschwärze wird weiter von der Farbübertragungswalze 2 auf die Abstreifwalze 3 übertragen und daraufhin wird die Druckerschwärzeschicht durch die Beschwerwalze 4 gleichmäßig gemacht. Daraufhin wird Druckerschwärze über die die Druckerschwärze enthaltenen Walzen 5 auf den Druckstockzylinder 6 übertragen. Es wird bemerkt, daß die Druckerschwärze, die nicht auf den Druckstockzylinder 6 übertragen worden ist, so daß sie auf den Walzen 5 verblieben ist, durch die Stahlklinge 7, die in Druckkontakt mit der Abstreifwalze 3 steht, von den Auftragswalzen 5 abgekratzt wird. Dadurch wird eine vorbestimmte Menge von Druckerschwärze dem Druckstockzylinder 6 zugeführt.

In einer herkömmlichen nutlosen Offset-Rotationsdruckmaschine dreht sich die Farbtauchwalze 1 mit einer niedrigen Drehzahl, um Druckerschwärze aufzuziehen. Andererseits dreht sich die Farbübertragungswalze 2, die gegen die Walze 1 anstößt, mit einer hohen Drehzahl, um Druckerschwärze von der Walze 1 aufzunehmen. Die Menge der Druckerschwärze, die von der Farbübertragungswalze 2 aufgenommen wird, hängt sehr von der Rauhigkeit und der Form der Oberfläche der Walze 2 ab. Es wird bemerkt, daß die Farbübertragungswalze 2 gegen die Farbtauchwalze 1 mit einer Preßzonenbreite von 5 bis 10 mm anstößt. Zusätzlich ist die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 2 das 50-Fache der Umfangsgeschwindigkeit der Walze 1. Mit anderen Worten, die Farbübertragungswalze 2 wird unter sehr schwierigen Bedingungen betrieben.

Es ist natürlich einfach möglich, die Farb- bzw. Druckerschwärzemenge durch Erhöhung des Anpreßdrucks zu steuern. In diesem Fall wird jedoch die Wärmeentwicklung wegen des hohen Drucks und des großen Unterschieds in den Umfangsgeschwindigkeiten zwischen den Walzen 1 und 2 vergrößert. Zugleich wird die Oberfläche der Farbübertragungswalze 2 sehr abgenutzt, was zu einer erheblichen Verringerung der Lebensdauer der Walze 2 führt. Falls im Gegensatz dazu der Anpreßdruck erniedrigt wird, ist es sicherlich möglich, die Wärmeentwicklung und die Abnutzung der Walzenoberfläche zu unterdrücken. In diesem Fall ist es jedoch schwierig, die Oberflächenform der Walze zufriedenstellend zu reproduzieren. Zusätzlich ergeben sich Probleme mit dem Beschlagen der Farbe und einer ungleichmäßigen Farbmenge.

Aus dem US-Patent Nr. 3,874,331 ist eine Druckwalze mit einem Metallkern und einer Oberflächenschicht bekannt, bei der die Oberflächenschicht mit einer Vielzahl von Vorsprüngen bedeckt ist. Die aus dieser Druckschrift bekannte Druckwalze weist jedoch den Nachteil auf, daß die Menge der Farbe, die zugeführt wird, nicht vergrößert werden kann, ohne daß dies zu einer ungleichmäßigen Farbzufuhr führen würde.

Somit ist es wichtig, die Form der Oberfläche der Farbübertragungswalze zu berücksichtigen. Falls Vorsprünge und Einschnitte mit einem kleinen Abstand gebildet sind, die die Oberflächenrauhigkeit der Walze bilden, kann die Farbe gleichmäßig übertragen werden, wodurch es möglich wird zu verhindern, daß der Druck ungleichmäßig wird. Wird allerdings die Tiefe der Einschnitte verringert und damit die Menge der Farbe, die übertragen wird, verringert, führt dies zu einer Emulsionsbildung der Farbe und zu einer Verringerung der Lebensdauer der Walze. Falls im Gegensatz dazu die Vorsprünge und Einschnitte mit einem größeren Abstand gebildet werden, kann die Tiefe des Einschnitts vergrößert werden, was dazu führt, daß eine größere Farbmenge aufgenommen wird. Dies führt jedoch dazu, daß die übertragene Farbmenge ungleichmäßig wird. Tatsächlich ist die Ungleichmäßigkeit so groß, daß es unmöglich wird, die Ungleichmäßigkeit zu eliminieren sogar dann, wenn die übertragene Farbe mit einer Farbverteilungswalze (Beschwerwalze genannt) durchgeknetet wird mit dem Ergebnis, daß die Dicke der Farbe, die auf ein Papierblatt oder dgl. übertragen wird, ungleichmäßig wird.

Um die erforderliche Farbdicke zu erreichen und eine Emulsionsbildung der Farbe zu vermeiden, wird in einer herkömmlichen Walze der Abstand der Vorsprünge und Einschnitte auf einen großen Wert wie 1 bis 2 mm gesetzt. Auch die Oberflächenrauhigkeit wird so groß gewählt, daß sie nicht mehr genau gemessen werden kann. Mit anderen Worten, bei der her kömmlicherweise verwendeten Walze wird die Qualität der vollständigen Bedeckung geopfert.

Es wird bemerkt, daß es mit der herkömmlichen Schleiftechnik sehr schwierig ist, sicherzustellen, daß die erforderliche Oberflächenrauhigkeit in einen gewünschten Bereich fällt, da die Oberflächenrauhigkeit auf der Oberfläche der herkömmlichen Walze sehr klein ist. Mit anderen Worten, die Oberflächenrauhigkeit wird mit der herkömmlichen Technik ungleichmäßig gemacht, was während der Lebensdauer der Walze zu einer Ungleichmäßigkeit der Qualität der gedruckten Oberfläche führt und zu einer Emulsionsbildung der Farbe etc.. Um diese Schwierigkeiten auszuräumen, wurden umfangreiche Studien angestellt mit dem Ziel, eine Technik zum Gravieren der Oberfläche einer Kautschukwalze mit einer Laserschneidetechnik zu entwickeln. Insbesondere wurden drei Arten von Walzen hergestellt die Oberflächengravuren hatten, die Gittermuster bildeten, die jeweils eine große Anzahl von diamantförmigen Gebilden, wie in den Fig. 2A bis 2C gezeigt, beinhalteten. In der in Fig. 2A gezeigten Walze beinhaltet jedes diamantförmige Gebilde zwei sich diagonal gegenüberliegende Ecken, die jeweils einen Winkel von 60º einschließen. Diese diamantförmigen Gebilde sind Vorsprünge. Mit anderen Worten, diese diamantförmigen Gebilde werden durch Rillen voneinander getrennt. Bei der in Fig. 2B gezeigten Walze beinhaltet jedes diamantförmige Gebilde zwei sich diagonal gegenüberliegende Ecken, die jeweils einen Winkel von 120º einschließen. Diese diamantförmigen Gebilde sind auch Vorsprünge. Ferner beinhaltet die in Fig. 2C gezeigte Walze jeweils diamantförmige Gebilde mit zwei sich diagonal gegenüberliegenden Ecken, die jeweils einen Winkel von 90º einschließen. Diese diamantförmigen Gebilde sind Vertiefungen. Mit anderen Worten, die Vertiefungen sind getrennt voneinander gebildet, so daß sie keine kontinuierliche Rille bilden.

Das Drucken wurde praktisch dadurch durchgeführt, daß jede dieser drei Arten von Walzen anstelle der Farbübertragungswalze 2, die in der in Fig. 1 gezeigten nutlosen Offset- Rotationsdruckmaschine verwendet wurde, montiert wurden. Es wurde gefunden, daß, falls die in Fig. 2C gezeigten Vertiefungen benutzt wurden, das Gittermuster auf einem Druckpapierblatt oder dgl. reproduziert wurde. Auch wurde gefunden, daß ein schwerwiegendes Beschlagen von Farbe auftrat. Außerdem war die Farbkonzentration auf dem gedruckten Papier blatt oder dgl. gering. Bei einer Verwendung von Vorsprüngen, wie in Fig. 2A oder 2B gezeigt, wurde gefunden, daß die Reproduktion des Gittermusters unbedeutend klein war. Das Beschlagen mit Farbe war auch gering. Es wird bemerkt, daß, falls Vorsprünge verwendet wurden, die Farbe durch die kontinuierlichen Rillen, die die diamantförmigen Gebilde bei dieser Oberfläche definieren, transportiert wird. Mit anderen Worten, die Fließfähigkeit der Farbe wird bei der Verwendung von Vorsprüngen sichergestellt, so daß die Reproduktion des Gittermusters und das Beschlagen der Farbe, wie vorstehend ausgeführt, verhindert wird. Falls jedoch Vertiefungen verwendet werden, bilden die diamantförmigen Gebilde unabhängige Zellen. Mit anderen Worten, eine kontinuierliche Rille wird in dem Gittermuster bei der Verwendung von den in Fig. 2C gezeigten Vertiefungen nicht gebildet, was zu den vorstehend erwähnten ernsten Problemen führt.

Dennoch ist es schwierig, die Gravurtiefe bei der Laserschneidetechnik zu kontrollieren, weshalb ein gewünschtes Muster auf der Walzenoberfläche nicht gebildet werden kann und es nicht verhindert werden kann, daß das Muster auf dem gedruckten Papierblatt oder dgl. reproduziert wird. Außerdem ist die Laserschneidetechnik teuer und deshalb für eine praktische Anwendung nicht geeignet. Auf der anderen Seite gehört eine Farbübertragungswalze, die eine Oberfläche hat, die durch das herkömmliche Schleifverfahren, das einen Schleifer oder ein Schneidwerkzeug benutzt, behandelt wurde, sicher zu dem Typ mit Vorsprüngen. Bei dieser Walze ist allerdings das auf der Oberfläche gebildete Muster parallel zu der Achse der Walze und hat die Form eines Musters mit welligen Vorsprüngen, so daß die Walze dem Oberflächentyp mit getrennten Einschnitten, der in Fig. 2C gezeigt ist, in seiner Farbübertragungsfunktion gleicht. Insbesondere fehlt der herkömmlichen Walze, die durch Anwendung der herkömmlichen Schleiftechnik präpariert worden ist, die sicherlich eine Vergrößerung der zu übertragenden Farbmenge erlaubt, Kontinuität, so daß es möglich ist, daß die Farbe intermittierend übertragen wird, was zu einer schlechten Fließfähigkeit der Farbe führt und somit ernsthafte Probleme bereitet, wie eine Emulsionsbildung der Farbe.

Die herkömmliche Farbübertragungswalze besitzt auch eine Walze mit einer in Richtung nahe ihrer Umfangsrichtung gerillten Oberfläche. Dennoch ist es mit einer herkömmlichen Walze diesen Typs nicht möglich zu verhindern, daß das Muster auf der Walzenoberfläche auf dem bedruckten Papierblatt reproduziert wird. Die Walze kann auch nicht Farbe in einer Menge zuführen, die für die Farbübertragungswalze erforderlich ist. Falls die Reproduktion des Oberflächenmusters auf das bedruckte Papierblatt unterdrückt werden soll, ist es unvermeidbar, den Abstand des gerillten Musters auf der Oberfläche der Walze zu verringern. Allerdings wird die Farbmenge, die übertragen wird, verkleinert, wenn der Abstand des gerillten Musters verkleinert wird. Es ist sicherlich möglich die zu übertragende Farbmenge zu vergrößern, falls die Rille, die auf der Walzenoberfläche gebildet ist, sich in eine Richtung erstreckt, die einen großen Winkel mit der Achse der Walze einschließt. In diesem Fall ist es allerdings wahrscheinlicher, daß das gerillte Muster auf der Walzenoberfläche auf dem bedruckten Papierblatt reproduziert wird.

Bei einer gerillten Walze zum Auftragen eines Anstrichs oder eines Klebstoffs werden Rillen auf der Oberfläche einer Walze mit einer Rasterlinierung von 4 bis 12 Linien/cm (10 bis 30 Linien/Zoll) gebildet, wobei diese Rillen sich in Umfangsrichtung erstrecken. Ein Anstrich oder Klebstoff wird in diesen Rillen gespeichert, so daß ein Beschichtungsfilm vorbestimmter Dicke gebildet werden kann. Falls ein Klebstoff aufgetragen wird, ist eine ungleichmäßige Bedeckung kein ernsthaftes Problem, so daß die Walze für diesen Zweck sich von der Farbübertragungswalze in einer nutlosen Offset-Rotationsdruckmaschine unterscheidet. Dennoch hat die Walze für das Bedecken mit einem Klebstoff wegen des Abriebs der Kautschukwalze eine geringe Lebensdauer, was zu hohen Kosten führt. Allgemein wird ein Gravurwalzensystem mit einer Anilox-Walze für das Beschichten eines Films mit einem Anstrich verwendet. In diesem Fall wird eine Stahlklinge in Druckkontakt mit der Walzenoberfläche gebracht, so daß der überschüssige Anstrich entfernt wird und damit eine Filmbeschichtung vorbestimmter Dicke erlangt wird. Da eine Stahlklinge in Druckkontakt mit der Walzenoberfläche gebracht wird, ergeben sich in Bezug auf Kosten, Lebensdauer, etc. für die Anilox-Walze ernsthafte Probleme, die in Zukunft zu lösen sind.

Wie vorstehend erläutert, ist es für eine Dosierwalze in einer nutlosen Offset- Rotationsdruckmaschine erforderlich, daß sie eine geeignete Menge an Farbe dosieren kann. Die Dosierwalze muß auch verhindern können, daß das Muster auf der Oberfläche einer Farbübertragungswalze auf dem gedruckten Papierblatt reproduziert wird, und es soll eine hohe Druckstabilität (oder eine niedrige Ungleichmäßigkeit auf dem gedruckten Papierblatt) erzielt und Kosten reduziet werdengilt auch für die Dosierwalze in einer Auftragmaschine.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, gleichzeitig die vorstehend erläuterten gegensätzlichen Probleme bei herkömmlichen Techniken zu lösen, d. h. das Problem, daß, wenn die Dosiermenge vergrößert wird, die Menge des Farbzufuhrs unvermeidbar ungleichmäßig gemacht wird, und das andere Problem, daß, wenn eine ungleichmäßige Farbzufuhr verhindert werden soll, die Menge der zugeführten Farbe (oder die Auftragmenge eines Anstrichs oder Klebstoffs) übermäßig klein gemacht wird.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Druckwalze bereitgestellt mit einem Metallkern und einer den Metallkern bedeckenden Oberflächenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht durch Rillen mit unregelmäßiger und zufälliger Breite und Tiefe aufgerauht ist, entweder durch Bildung einer zufälligen Gitterform einer Vielzahl der Rillen, so daß eine große Anzahl diamantförmiger Gebilde durch die Rillen definiert wird, wobei jedes diamantförmige Gebilde zwei sich diagonal gegenüberliegende Ecken aufweist, die jeweils einen Winkel von 20 bis 160º einschließen, oder durch Bildung einer Anzahl paralleler Rillen, die jeweils zur Bildung einer kontinuierlichen Rille einen Winkel von 10 bis 80º mit der Achse des Metallkerns bilden.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Druckwalze bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Rotation versetzter Körper einer Druckwalze unter Druck mit der flachen Stirnfläche eines Schleifwerkzeuges in Kontakt gebracht wird, beispielsweise eines Schleiftuchs, eines Schleifpapiers, einer Schleifplatte oder eines Schleifsteins, wobei das Schleifwerkzeug in Drehung gehalten wird, so daß auf der Oberfläche des Druckwalzenkörpers Rillen mit unregelmäßiger und zufälliger Breite und Tiefe erzeugt werden, wobei diese Rillen entweder die Form eines Zufallsgitters aus einer Vielzahl von Rillen haben, dergestalt, daß eine große Anzahl von diamantförmigen Gebilden durch die Rillen definiert wird, wobei jedes diamantförmige Gebilde zwei sich diagonal gegenüberliegende Ecken aufweist, die jeweils einen Winkel von 20 bis 160º einschließen, oder eine Anzahl paralleler Rillen sind, die jeweils zur Bildung einer kontinuierlichen Rille mit der Achse des Druckwalzenkörpers einen Winkel von 10 bis 80º bilden.

Durch die Technik der vorliegenden Erfindung können gleichzeitig gegensätzliche Probleme, die dem Stand der Technik innewohnen, gelöst werden, d. h. das Problem, daß, falls die Dosiermenge vergrößert wird, die Menge der zugeführten Farbe unvermeidbar ungleichmäßig wird und dem anderen Problem, daß, falls eine ungleichmäßige Farbzufuhr verhindert werden soll, die Menge der zugeführten Farbe (oder die aufgetragene Menge eines Anstrichs oder Klebstoffs) übermäßig klein gemacht wird.

Die Erfindung kann vollständig aus der folgenden detaillierten Erläuterung verstanden werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gegeben wird. Es zeigen:

Fig. 1 zeigt schematisch eine herkömmliche nutlose Offset-Rotationsdruckmaschine;

Fig. 2A bis 2C zeigen die Oberflächenverhältnisse auf den herkömmlichen Walzen;

Fig. 3A ist eine Schrägansicht;

Fig. 3B ist eine Vorderansicht des in Fig. 2A gezeigten Systems;

Fig. 4 zeigt schematisch eine herkömmliche nutlose Rotationsdruckmaschine,

Fig. 5A und 5B zeigen zusammen die Form eines Zufallsgitters, das gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist;

Fig. 6 zeigt schematisch eine Auftragwalze für Sperrholz; und

Fig. 7 ist eine Schrägansicht zur Erläuterung des Winkels, den eine Rille, die auf der Oberfläche einer Walze gebildet ist, mit der Achse der Walze einschließt.

Um eine gleichmäßige Fließfähigkeit einer Farbe oder eines Anstrichs sicherzustellen, ist es wichtig, die Oberfläche einer Kautschuk- oder Harzwalze zu berücksichtigen. Insbesondere ist es wichtig, daß die Rillen, die die Oberflächenrauhigkeit der Walze bestimmen, kontinuierlich sind, so daß die Bereiche, die von den Rillen umgeben sind, diskontinuierliche Vorsprünge bilden. Mit anderen Worten, die Oberfläche sollte von einem Typ mit Vorsprüngen sein. Ferner ist wichtig, daß die Rillen auf der Walzenoberfläche vom Typ eines Gitters oder von einem Typ mit schrägen Linien ist. Mit anderen Worten, die Rillen sollten sich so erstrecken, daß eine große Anzahl diamantförmiger Gebilde durch die Rillen definiert werden. Alternativ sollten sich die Rillen parallel erstrecken, so daß jede Rille einen Winkel mit der Achse der Walze einschließt. Um eine gleichmäßige Fließfähigkeit und eine ausreichende Übertragung von Farbe oder Anstrich sicherzustellen, ist es auch wichtig den Winkel θ1, der bei jeder der zwei sich diagonal gegenüberliegenden Ecken des diamantförmigen Gebildes eingeschlossen ist, und den Winkel θ2, der zwischen jeder Rille und der Achse der Walze eingeschlossen ist, zu berücksichtigen. Die vorstehend erläuterten Winkel θ1 bzw. θ2 sind in den Fig. 5A bzw. 7 gezeigt. Allgemein wird die Fließfähigkeit unterstützt, falls jeder der vorstehend erläuterten Winkel verkleinert wird, und die Übertragungsrate kann erhöht werden, wenn der einzelne Winkel vergrößert wird, obwohl bei der Bestimmung des Winkels tatsächlich berücksichtigt werden sollte, wie die Viskosität und andere Eigenschafen der Farbe oder des Anstrichs sind, sowie die erforderliche Dicke der aufgetragenen Schicht. Bei der vorliegenden Erfindung werden Rillen vom Typ eines Gitters auf der Oberflächenschicht der Walze so gebildet, daß jedes der diamantförmigen Gebilde, das durch die Rillen definiert ist, zwei sich diagonal gegenüberliegende Ecken aufweist, die jeweils einen Winkel θ1 von 20 bis 160º einschließen. Alternativ sind schräge, parallel verlaufende Rillen auf der Oberflächenschicht der Walze so gebildet, daß jede schräge Rille einen Winkel θ2 von 10 bis 80º mit der Achse der Walze einschließt. Vorzugsweise sollte der vorstehend erläuterte Winkel 01 ungefähr 60º sein. Ferner ist für den Winkel θ2 ein Wert von ungefähr 4Sº erwünscht. Diese Winkelwerte werden gemäß der vorliegenden Erfindung so bestimmt, daß ein guter Ausgleich zwischen einer ausreichenden Fließfähigkeit und Übertragungsrate einer Farbe oder eines Anstrichs erlangt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, daß die Oberflächenschicht der Walze eine Oberflächenrauhigkeit von 10 um bis 200 um, ausgedrückt durch eine über 10 Punkte gemittelte Oberflächenrauhigkeit RZ besitzt.

Um die Gleichförmigkeit der Farbe oder des Anstrichs auf einem bedruckten Papierblatt zu verbessern, sollte der Abstand der Rillen so klein wie möglich sein. Auf der anderen Seite sollte der Abstand vergrößert werden, um die Übertragungsrate der Farbe oder des Anstrichs zu vergrößern. Mit herkömmlichen Schleifverfahren ist es unmöglich, eine Walze herzustellen, die Oberflächeneigenschaften besitzt, die diese Erfordernisse gleichzeitig erfüllen. Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Schleifen der Oberflächenschicht einer Kautschuk- oder Harzwalze stößt normalerweise ein sich drehender Schleifstein unter Druck gegen die Oberflächenschicht der Walze, die in Drehung gehalten wird. Vielfach wird auch ein Schleifwerkzeug verwendet, wie ein Schleifstein oder ein Schneidwerkzeug mit einer speziellen Form, die eine diskontinuierliche Umfangsoberfläche besitzen. Es wird vorgeschlagen, daß das spezielle Schleifwerkzeug gegen die Oberfläche der Walze so anstoßen kann, daß die Kontaktfläche des Schleifwerkzeugs einen Winkel mit der Walzenachse einschließt. Bei dieser Technik ist es jedoch unmöglich, Rillen vom Typ eines Gitters auf der Oberflächenschicht der Walze zu bilden, und die Rillen, die auf der Oberflächenschicht gebildet werden, neigen dazu, ein gleichmäßiges Muster zu bilden.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend erläuterte Situation gemacht. Es wird bemerkt, daß ein Spiegel-Rundschleifsystem als Schleifverfahren zur Endbearbeitung der Oberfläche einer Metall- oder Harzwalze als spiegelartige Oberfläche verwendet wird. Ein spezielles Schleifsystem wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung angewandt. Im einzelnen wird die Oberflächenschicht einer Kautschuk- oder Harzwalze gemäß der vorliegenden Erfindung aufgerauht, um eine Zusatzrauhigkeit zu erhalten, die durch den Gittertyp der Rillen oder die sich parallel erstreckenden schrägen Rillen bestimmt wird. Es ist wichtig zu bemerken, daß in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Oberflächenschicht einer Kautschuk- oder Harzwalze 2, die sich drehend gehalten wird, unter Druck in Berührung mit einer flachen Endfläche gebracht wird und nicht mit einer Umfangsfläche eines Schneidwerkzeugs, wie einem Schleifgewebe, einem Schleifpapier, einer Schleifplatte oder einem Schleifstein, um auf der Oberflächenschicht der Walze die gewünschten Rillen zu erzeugen, wie es in den Fig. 3A and 3B gezeigt ist. Dabei ist Fig. 3A eine Schrägansicht und Fig. 3B eine Vorderansicht der Fig. 3A. Mit dem Bezugszeichen 11 dieser Zeichnungen ist ein Schleifwerkzeug dargestellt.

Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Materialien zum Bilden der Oberflächenschicht der Farbübertragungswalze beinhalten z. B. Nitrilkautschuk, Urethankautschuk, Epichlorhydrinkautschuk, Fluorkautschuk, Siliconkautschuk, Ethylen-Propylen- Copolymerisatkautschuk, Acrylkautschuk, Butylkautschuk, Epoxidharz, Urethanharz, Polyamidharz, Vinylchloridharz, Polyethylenharz, Polyesterharz und Phenolharz.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, verschiedenste Arten von Schleifwerkzeugen zu verwenden, verglichen mit dem herkömmlichen Schleifverfahren, bei dem eine Umfangsfläche eines Schleifsteins für die Schleifbehandlung verwendet wird. Da verschiedene Arten von Schleifwerkzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist es möglich, die Form und die Tiefe des Musters, das auf der Oberflächenschicht der Walze gebildet wird, wie gewünscht zu bestimmen. Zusätzlich kann das Muster stetig gebildet und gesteuert werden. Z. B. kann der Winkel, den die auf der Oberflächenschicht der Walze gebildete Rillen mit der Achse der Walze einschließen, durch Steuerung der Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit der Walze und der Zuführgeschwindigkeit des Schleifwerkzeugs gesteuert werden. Ferner kann das Muster, das auf der Oberflächenschicht der Walze gebildet wird, dadurch ungleichmäßig gemacht werden, daß die Form der Oberfläche des Schleifwerkzeugs ungleichmäßig ist. Es wird bemerkt, daß verhindert werden kann, daß das Muster auf der Oberflächenschicht der Walze auf dem gedruckten Papierblatt reproduziert wird, falls das vorstehend erläuterte Muster ungleichmäßig gemacht wird. Bei der vorliegenden Erfindung kann eine zufriedenstellende Fließfähigkeit und Übertragungsmenge an Farbe dadurch sichergestellt werden, daß Rillen in der Oberflächenschicht der Walze so gebildet werden, daß diese Rillen schräg zur Achse der Walze stehen. Die spezielle Technik der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, den Abstand der Muster, die in der Oberflächenschicht der Walze gebildet sind, ausreichend zu verkleinern. Hierdurch wird die vorliegende Erfindung vorteilhafter im Hinblick auf die Fähigkeit, die Reproduktion des Musters auf das gedruckte Papierblatt zu verhindern.

(Vergleichsbeispiel 1)

Eine herkömmliche Walze, die eine über 10 Punkte gemittelte Oberflächenrauhigkeit RZ von 50 um hat, wurde mit einem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung eines Schleifsteins hergestellt. Die Walze, die aus Nitrilkautschuk, d. h. Butadien-Acrylnitril-Kautschuk mit einer Härte von 25º (Shore-Härte A-Typ) wurde als Farbübertragungswalze in der bekannten nutlosen Offset-Rotationsdruckmaschine für den Druck von Zeitungen, wie in Fig. 1 gezeigt, ver wendet. Es wurde gefunden, daß die übertragene Farbmenge ungenügend war, da die Farbdichte nur 0,8 war. Ferner wurde gefunden, daß die Farbe emulgierte, was zu einem Walzenabschäleffekt (roller stripping phenomenon) führte, d. h. der Effekt, daß die Farbe nicht übertragen wurde, so daß die Farbe erneuert werden mußte. Außerdem wurde die mittlere Rauhigkeit RZ nach einem Monat aufgrund des Abriebs auf 38 um erniedrigt, so daß die Walze nicht mehr weiterverwendet werden konnte.

(Vergleichsbeispiel 2)

Eine Walze aus Nitrilkautschuk mit einer Härte von 40º wurde durch das herkömmliche Verfahren hergestellt. In diesem Fall wurde ein wellenförmiges Muster mit einem Abstand von ungefähr 1 mm auf der Oberflächenschicht der Walze durch Verwendung eines speziellen Schneidwerkzeugs gebildet, das diskontinuierlich auf der Umfangsfläche war. Die so erzeugte Walze wurde als Farbübertragungswalze in der bekannten nutlosen Offset- Rotationsdruckmaschine für den Zeitungsdruck, wie in Fig. 1 gezeigt, verwendet. Es wurde gefunden, daß die zugeführte Farbmenge ausreichend war, um eine Farbdichte von 1, 1 zu erzielen. Auch die Lebensdauer der Walze betrug ungefähr acht Monate. Allerdings wurde das wellenförmige Muster auf der Oberfläche der Walze auf dem festen Druckabschnitt und zumindest mit 40% des Halbtons reproduziert. Außerdem trat gelegentlich eine Emulsionsbildung der Farbe auf, falls der bedruckte Papierbogen einen großen einfarbigen Druckabschnitt aufwies.

(Beispiel 1)

Eine Walze mit einem Durchmesser von 150 mm wurde hergestellt, wobei ein Nitrilkautschuk mit einer Härte von 35º verwendet wurde und als eine Farbübertragungswalze in einer bekannten nutlosen Offset-Rotationsdruckmaschine benutzt. Die so hergestellte Walze wurde auf einer Poliermaschine montiert und mit einer Drehzahl von 1,67 s&supmin;¹ (100 rpm) gedreht. Unter diesen Bedingungen konnte ein scheibenförmiges Schleifpapier mit einem Durchmesser von 125 mm und darauf befestigten Diamantschleifkörnern mit einer Zuführgeschwindigkeit von 700 mm/min kreuzen. Bei diesem Schritt wurde das Schleifpapier mit einer Drehzahl von 12,5 s&supmin;¹ (750 rpm) gedreht und unter Druck in Berührung mit der Walzenoberfläche gebracht, so daß Rillen mit einem vorbestimmten Muster in dem Oberflächenbereich der Walze gebildet wurden.

Die auf der Walzenoberfläche gebildeten Rillen definierten eine große Anzahl von diamantförmigen Gebilden mit jeweils zwei sich diagonal gegenüberliegenden Ecken, die jeweils einen Winkel von ungefähr 100º einschließen. Es wurde gefunden, daß diese Rillen natürlich miteinander in Verbindung standen und eine über 10 Punkte gemittelte Oberflächenrauhigkeit RZ von 94 bis 116 um besaßen und eine maximale Rauhigkeit R~ von 115 bis 172 um.

Die so hergestellte Walze wurde tatsächlich in einer nutlosen Offset-Rotationsdruckmaschine mit einer Preßzonenbreite mit der Tauchwalze von 5 mm montiert. Das gerillte Muster auf der Walzenoberfläche wurde auf dem gedruckten Papierblatt nicht reproduziert. Auch die Farbdichte auf dem gedruckten Papierblatt war ausreichend hoch, d. h. 1,15. Auch fand eine Emulsionsbildung der Farbe in keiner Weise statt, was zu einer Lebensdauer der Walze von 14 Monaten führte.

(Beispiel 2)

Fig. 4 zeigt eine bekannte nutlose Offset-Rotationsdruckmaschine. Bei einer Rotationsdruckmaschine solchen Typs ergeben sich Schwierigkeiten, falls die verwendete Farbzusammensetzung eine hohe Viskosität oder einen Wassergehalt über 30% hat. Insbesondere wenn die Druckgeschwindigkeit 100 000 Blatt/Stunde überschreitet, wird die Farbe nicht mehr auf die Dosierwalze aufgezogen. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, besteht die herkömmliche Tauchwalze aus Nitrilkautschuk (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk) mit einer Härte von 60º und einer mittleren Oberflächenrauhigkeit RZ von ungefähr 8 bis 12 um. Dennoch wurde das erfindungsgemäße Schleifverfahren in diesem Beispiel bei der Oberfläche der herkömmlichen Walze angewandt.

Die so hergestellte Walze wurde auf eine Poliermaschine montiert und mit einer Drehzahl von 1,67 s&supmin;¹ (100 rpm) gedreht. In diesem Zustand wurde ein scheibenförmiges Schleifpapier mit einem Durchmesser von 125 mm und mit darauf befestigten Diamantschleifpartikeln mit einer Maschenweite von 0,55 mm (32 Maschen) mit einer Zuführgeschwindigkeit von 700 mm/min gekreuzt. Bei diesem Schritt wurde das Schleifpapier mit einer Drehzahl von 12,5 s&supmin;¹ (750 mm) gedreht und unter Druck in Berührung mit der Walzenoberfläche gebracht, so daß Rillen mit einem vorbestimmten Muster in dem Oberflächenbereich der Walze gebildet wurden, mit dem Ergebnis, daß die Walzenoberfläche eine mittlere Oberflächenrauhigkeit RZ von 74 bis 113 um und eine maximale Oberflächenrauhigkeit Rmax von 88 bis 142 um aufwies. Die gerillte Oberfläche der Walze besaß die Form eines Zufallsgitters, wie es in den Fig. 5A und 5B gezeigt ist. Die in Fig. 5A gezeigten schwarzen Streifen bezeichnen die Rillen. Fig. 5B zeigt einen Querschnitt von Fig. 5A.

Die so hergestellte Kautschukwalze wurde anstelle der Walze 21 in der in Fig. 4 gezeigten bekannten nutlosen Offset-Rotationsdruckmaschine montiert mit dem Ergebnis, daß ein Druck mit einer Druckgeschwindigkeit von 120 000 Blatt/Stunde bei einem Farbdruck erzielt werden konnte, bei dem Farbe mit einer Viskosität von 2, 3 bis 3,2 Pa · s (23 bis 32 Poise). Auch ein Walzenabstreifeffekt trat nicht auf. Der Walzenabstreifeffekt trat sogar dann nicht auf, als eine Farbemulsion mit einer Viskosität von 1,3 bis 2,3 Pa · s (13 bis 23 Poise) verwendet wurde. Ferner ergab sich, daß auch das Problem des Beschlagens sehr viel geringer war als in dem Fall, in dem eine herkömmliche Tauchwalze verwendet wurde. Nebenbei bemerkt stellt ein Bezugszeichen 21 in Fig. 4 eine Farbdosierwalze aus Kautschuk dar. Es ist ersichtlich, daß die Farbe 23 sich in einer Farbpfanne 22 befindet.

(Beispiel 3)

Fig. 6 zeigt eine Beschichtungswalze zum Auftragen auf Sperrholz. In der herkömmlichen Walze dieses Typs sind spiralförmige Rillen auf der Oberfläche so gebildet, daß die Windungen der Spirale sich in Umfangsrichtung auf der Walze erstrecken. Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung weist eine Auftragwalze 31, eine Chromzuführwalze 32 und eine Chromdosierwalze 33 auf. Die Auftragwalze 31 besteht aus einem Nitrilkautschuk mit einer Härte von 25 bis 45º. Im allgemeinen sind die Rillen, die eine Tiefe von 300 bis 500 um haben, auf der Oberfläche der Auftragwalze mit einer Rasterlinierung von 7 bis 9 Linien/cm (18 bis 24 Linien/Zoll) gebildet. Bei einer herkömmlichen Auftragwalze erstrecken sich die Rillen jedoch einfach parallel in Drehrichtung der Walze mit dem Ergebnis, daß die Fließfähigkeit eines Klebstoffs zu hoch wird, um den Klebstoff in einer gewünschten Menge aufzuziehen. Natür lich wird die Leistung der Walze stark durch eine Veränderung der durch Abrieb der Walze verursachten Eigenschaften beeinflußt. Ferner ist auch die Lebensdauer der Walze kurz. Z. B. ergibt sich eine Lebensdauer der Walze von ungefähr zwei Monaten, wenn die Walze mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 70 mm/min betrieben wird.

Auf der anderen Seite wurde eine Walze aus Nitrilkautschuk mit einer Härte von 45º und einem Durchmesser von 300 mm bei einer Drehzahl von 0,83 s&supmin;¹ (50 rpm) gedreht. Ferner wurde ein Sandpapier mit darauf befestigten Diamantteilchen mit einer Maschenweite von 1 mm (18 Maschen) und einem Durchmesser von 125 mm bei einer Drehzahl von 12,5 s' (750 rpm) gedreht und für einen Angriff mit der Kautschukwalzenoberfläche mit einer Geschwindigkeit von 200 mm/min bewegt, so daß eine Schleifbehandlung der Kautschukwalzenoberfläche durchgeführt wurde. Als Ergebnis wurde auf der Walzenoberfläche ein Gittermuster mit Rillen erzeugt und es wurde gefunden, daß die mittlere Oberflächenrauhigkeit RZ 136 bis 160 um war. Die so hergestellte Walze wurde als Auftragwalze 31, wie in Fig. 6 gezeigt, für die Beschichtung eines Sperrholzes mit einem Klebstoff verwendet. Es ergab sich, daß die gesamte Oberfläche des Sperrholzes gleichmäßig mit dem Klebstoff bedeckt wurde, obwohl die Klebstoffbedeckung ein gestreiftes Muster bildete, als die herkömmliche Auftragwalze verwendet wurde. Ferner ergab sich, daß die Lebensdauer der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Auftragwalze auf 6 Monate verlängert wurde.

In den vorstehend erläuterten Beispielen wurde die Oberflächenschicht der Walze aus einem Nitrilkautschuk gebildet. Es braucht nicht gesagt zu werden, daß es selbstverständlich auch möglich ist, andere Materialien zu verwenden, um die Oberflächenschicht der Walze zu bilden. Z. B. ist es auch möglich Kautschuke wie einen Urethankautschuk, einen Epichlorhydrinkautschuk, einen Fluorkautschuk, einen Siliconkautschuk, einen Ethylen-Propylen- Copolymerisatkautschuk, einen Acrylkautschuk und einen Butylkautschuk zu verwenden sowie Harze wie ein Epoxidharz, ein Urethanharz, ein Polyamidharz, ein Vinylchloridharz, ein Polyethylenharz, ein Polyesterharz und ein Phenolharz.


Anspruch[de]

1. Druckwalze (2) mit einem Metallkern und einer den Metallkern bedeckenden Oberflächenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht durch Rillen mit unregelmäßiger und zufälliger Breite und Tiefe aufgerauht ist, entweder durch Bildung einer zufälligen Gitterform einer Vielzahl der Rillen, so daß eine große Anzahl diamantförmiger Gebilde durch die Rillen definiert wird, wobei jedes diamantförmige Gebilde zwei sich diagonal gegenüberliegende Ecken aufweist, die jeweils einen Winkel von 20 bis 160º einschließen, oder durch Bildung einer Anzahl paralleler Rillen, die jeweils zur Bildung einer kontinuierlichen Rille einen Winkel von 10 bis 80º mit der Achse des Metallkerns bilden.

2. Druckwalze gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht der Druckwalze (2) aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nitrilkautschuk, Urethankautschuk, Epichlorhydrinkautschuk, Fluorkautschuk, Siliconkautschuk, Ethylen-Propylen-Copolymerisatkautschuk, Acrylkautschuk und Butylkautschuk, Epoxidharz, Urethanharz, Polyamidharz, Vinylchloridharz, Polyethylenharz, Polyesterharz und Phenolharz.

3. Druckwalze gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht der Druckwalze eine über zehn Punkte gemittelte Oberflächenrauhigkeit RZ von 10 bis 200 um aufweist.

4. Verfahren zur Herstellung einer Druckwalze (2), dadurch gekennzeichnet, daß ein in Rotation versetzter Körper einer Druckwalze unter Druck mit der flachen Stirnfläche eines Schleifwerkzeuges (11) in Kontakt gebracht wird, beispielsweise eines Schleiftuchs, eines Schleifpapiers, einer Schleifplatte oder eines Schleifsteins, wobei das Schleifwerkzeug in Drehung gehalten wird, so daß auf der Oberfläche des Druckwalzenkörpers Rillen mit unregelmäßiger und zufälliger Breite und Tiefe erzeugt werden, wobei diese Rillen entweder die Form eines Zufallsgitters aus einer Vielzahl von Rillen haben, dergestalt, daß eine große Anzahl von diamantförmigen Gebilden durch die Rillen definiert wird, wobei jedes diamantförmige Gebilde zwei sich diagonal gegenüberliegende Ecken aufweist, die jeweils einen Winkel von 20 bis 160º einschließen, oder eine Anzahl paralleler Rillen sind, die jeweils zur Bildung einer kontinuierlichen Rille mit der Achse des Druckwalzenkörpers einen Winkel von 10 bis 80º bilden.







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