Gegenpresseur sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Gegenpresseur für ein Drei-Walzensystem einer Tiefdruckrotationsmaschine, die mit Mitteln zur Durchführung eines elektrostatischen Druckunterstützungsverfahrens ausgerüstet ist, wobei der Gegenpresseur mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung beschichtet ist und wobei die Ummantelung aus Keramik besteht. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenpresseurs, wobei die Keramikschicht und/oder die Haftvermittlerschicht durch ein Flammspritzverfahren aufgetragen werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrisch isolierten Gegenpresseur für ein Drei-Walzensystem einer Tiefdruckrotationsmaschine, die mit Mitteln zur Durchführung eines sogenannten elektrostatischen Druckunterstützungsverfahrens ausgerüstet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des neuen Gegenpresseurs.

[0002] Das Druckwerk einer Tiefdruckrotationsmaschine besteht in der Regel aus dem Druckzylinder und dem über dem Druckzylinder angeordneten zylinderförmigen Gummipresseur (Zwei-Walzensystem). Zwischen Gummipresseur und Druckzylinder wird die Papierbahn durchgeführt, wobei die in den Näpfchen des Druckzylinders vorhandene Farbe auf das Papier übertragen werden soll. Der Gummipresseur ist mit einer elastischen Oberflächenschicht ausgerüstet und hat die Aufgabe, die Papierbahn mit relativ hohem Druck gegen den Druckzylinder zu pressen, so daß die Farbe möglichst vollständig von der Druckzylinderoberfläche auf das Papier übertragen wird. Wenn besonders hohe Drücke auf eine relativ breite Druckzylinderoberfläche übertragen werden sollen, ist über dem Gummipresseur noch ein zylinderförmiger, sogenannter Stahl- oder Gegenpresseur angeordnet, der auf die Oberfläche des Gummipresseurs gepreßt werden kann (Drei-Walzensystem) und die Anpressung des Gummipresseurs auf den Druckzylinder unterstützt.

[0003] Zur Verbesserung der Farbübertragung bei Tiefdruckrotationsmaschinen sind elektrostatische Kräfte ausnutzende Druckunterstützungsverfahren entwickelt worden, bei denen auf die Oberfläche des Gummipresseurs eine elektrische Ladung aufgebracht wird. Zu diesem Zweck trägt der Gummipresseur außenseitig eine leitfähige Schicht über einer Isolationsschicht, die auf einem geerdeten Metallkern angeordnet ist. Damit die Ladung des Gummipresseurs nicht auf den Gegenpresseur des Drei-Walzensystems abfließen kann, ist bei bekannten Vorrichtungen die Oberfläche des aus einem Stahlzylinder bestehenden Gegenpresseurs schichtförmig mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung aus Kunststoff (Rilsan) versehen.

[0004] Ein elektrostatisches Druckhilfeverfahren dient nicht nur zur Verbesserung einer schlechten Farbübertragung (missing dots), sondern bei zufriedenstellender Farbübertragung auch zur Verminderung des Anpreßdrucks der Presseure, so daß deren Verschleiß gemindert und die Energieaufwendung verringert werden können. Insofern haben sich die elektrostatischen Druckunterstützungsverfahren in den letzten Jahren immer mehr durchsetzen können.

[0005] Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Kunststoffbeschichtung des Gegenpresseurs eines Drei-Walzensystems den Belastungen nicht gewachsen ist. Die Oberfläche der Ummantelung wird insbesondere durch den Einfluß von Chemikalien rauh und sogar wellig, so daß im Betrieb Unwuchten auftreten. Die Unwuchten führen zu unterschiedlich hohen Anpreßdrücken des Gummipresseurs und stören dadurch die homogene Farbübertragung sowie den ruhigen Lauf des Druckwerks; die Wellung hat außerdem Passerschwierigkeiten zur Folge. Die Umrollungszahlen eines Gegenpresseurs sind daher relativ niedrig, so daß hohe Kosten durch das erforderliche Stillsetzen der Maschine und die Wiederbeschichtung des Gegenpresseurs entstehen.

[0006] Des weiteren stellen sich zwischen der Kunststoffschicht und der Oberfläche des Stahlzylinders Hohlraumzonen ein, in denen sich sogar Wasser ansammeln kann. Diese Zonen vermindern den Isolationswert der Beschichtung ganz erheblich. Das Wasser verursacht außerdem Korrosion in der Oberfläche des Stahlzylinders. Die Hohlraumzonen bewirken darüber hinaus eine Verminderung der Wärmeableitung vom Gummipresseur auf den Gegenpresseur. Der Gegenpresseur ist bekanntlich wassergekühlt, damit er die durch das Walken des Gummipresseurs entstehende Wärme besser aufnehmen und abführen kann. Die Kunststoffbeschichtung behindert ohnehin den Wärmeabfluß. Der Wärmeabfluß wird darüber hinaus jedoch durch die Hohlraumzonen gestört. Geringe Abhilfe schafft ein höherer Preßdruck, der aber wiederum einen höheren Energieaufwand und höheren Verschleiß'zur Folge hat, so daß der angestrebte Zweck des elektrostatischen Druckunterstützungsverfahrens, nämlich die Erniedrigung des Anpreßdrucks, häufig nicht erreicht werden kann.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist, einen verschleißfesten, für die Anwendung eines elektrostatischen Druckunterstützungsverfahrens geeigneten Gegenpresseur mit einfachen Mitteln zu schaffen, der die beschriebenen Nachteilen bekannter Presseure nicht aufweist.

[0008] Die Aufgabe wird durch einen Gegenpresseur, bestehend aus einem vorzugsweise wassergekühlten Stahlzylinder mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung gelöst, der sich dadurch auszeichnet, daß die Ummantelung aus Keramik besteht. Zweckmäßigerweise ist zwischen der Stahloberfläche des Gegenpresseurs und der Keramikschicht noch eine Haftvermittlerschicht angeordnet. Die Keramikbeschichtung ist Dicke der/ vorzugsweise von 1,0 bis 2,0 mm dick. DiejHaftvermittlerschicht beträgt vorzugsweise von 0,2 bis 0,6 mm. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Keramikschicht im wesentlichen aus A1₂0₃ mit geringen Anteilen von TiO₂, SiO₂ und Fe203, vorzugsweise 94 Gew.-% A1₂0₃, 2,5 Gew.-% TiO₂, 2,0 Gew.-% Si0₂ und 1,5 Gew.-% Fe₂0₃. Die Haftvermittlerschicht besteht im wesentlichen aus überwiegend Nickel mit geringen Anteilen Aluminium. Vorzugsweise besteht die Haftvermittlerschicht aus 95 ,5 Gew.-% Ni und 4,5 Gew.-% _Al.

[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des neuen Gegenpresseurs ist dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikschicht und/oder die Haftvermittlerschicht durch ein an sich bekanntes Flammspritzverfahren aufgetragen werden. Beim Flammspritzverfahren handelt es sich um ein Pulverspritzverfahren. Das Pulver wird mit einer Spritzpistole aufgetragen, in der es unter Ausnutzung der Schwerkraft durch ein Dosierventil fließt, um dann mit reduziertem Druck von einer Aspiratorkammer aufgenommen zu werden. Von hier wird das Pulver durch die Spritzflamme gewirbelt, in der es aufgeschmolzen wird und sich auf das Werkstück zu einer Spritzschicht aufbaut. Für die Spritzflamme kann ein Acetylensauerstoff oder ein Wasserstoffsauerstoffgemisch benutzt werden. Die Erfindung sieht vor, das zu verspritzende Pulver für die Dosierung insbesondere durch Rühren in Bewegung zu halten, damit der Flammspritzstrom nicht unterbrochen wird.

[0010] Zweckmäßig ist, die Oberfläche der gespritzten Keramikschicht auf Maß zu schleifen, wobei eine sehr glatte Oberfläche entsteht. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Keramikoberfläche mit Kunststoff oder einem Lack versiegelt, so daß die ggf. vorhandene Porosität der Keramikschicht zumindest oberflächlich geschlossen wird, damit keine vom Gummipresseur ggf. übertragenen Farbbestandteile oder dergleichen Chemikalien in die Keramikbeschichtung eindringen können, wodurch deren Isolierfähigkeit beeinträchtigt werden könnte. Vorzugsweise erfolgt die Versiegelung der Keramikoberfläche vor dem Schleifen, wobei das Schleifen derart durchgeführt wird, daß die Porenversiegelung erhalten bleibt.

[0011] Das Flammspritzverfahren schafft eine Keramikbeschichtung, die eine hervorragende Isolationswirkung und eine hohe Verschleißfestigkeit gewährleistet. Ablösungen der Beschichtung von der Metalloberfläche treten ebenso wie Unwuchten nicht auf. Zudem besitzt die neue Beschichtung eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, so daß das Druckwerk trotz der Walkung des Gummipresseurs kalt bleibt. Letzteres führt auch zu höheren Umrollungszahlen für den Gummipresseur.

[0012] Überraschend ist, daß der Anpreßdruck des neuen Gegenpresseurs ganz erheblich vermindert werden kann, wobei dennoch die gleiche Farbübertragungsqualität erzielt wird. Es können z. B. Anpreßdrücke von etwa 1 kp/cm2 gewählt werden, während bei herkömmlichen, mit Kunststoff beschichteten Gegenpresseuren zur Erzielung gleicher Druckqualitäten Anpreßdrücke von etwa3,5 kp/an²eingestellt werden müssen. Woraus dieser überraschende Effekt resultiert, ist nicht bekannt. Die sich daraus ergebenden Vorteile sind geringerer Verschleiß des Druckwerks und erhebliche Senkung der Energieaufwendung sowie höhere Effektivität der elektrostatischen Druckhilfe.

[0013] Die Verwendung einer in der Regel spröden Keramikbeschichtung bot sich nicht ohne weiteres an, wenn man berücksichtigt, daß theoretisch der Isolationswert einer gleich dicken Kunststoffschicht zumindest gleich ist und außerdem eine Keramikschicht eine niedrige Temperaturwechselbeständigkeit aufweist, im Druckwerk jedoch zonal deutliche Temperaturwechsel und auch zonal unterschiedliche Temperaturen auftreten. Offenbar wirkt die Haftvermittlerschicht ausgleichend, so daß sehr hohe Umrollungszahlen erzielt werden können.

[0014] Die Farbübertragung des Papiers ist bei Verwendung des neuen Gegenpresseurs bei niedrigen Anpreßdrücken ganz hervorragend und kann mit herkömmlichen Druckwerken nicht erzielt werden.

[0015] Anhand der Zeichnung wird der neue Gegenpresseur näher erläutert. Das schematisch abgebildete Drei-Walzendruckwerk einer Tiefdruckrotationsmaschine weist den Druckzylinder 1, den Gummipresseur 2 und den Gegenpresseur 3 auf. Zwischen dem Gummipresseur 2 und dem Druckzylinder 1 wird die Papierbahn 4 durchgeführt. Die Mittel zur Ausführung des elektrostatischen Druckunterstützungsverfahrens sind zur Erhaltung der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt.

[0016] Erfindungsgemäß besteht der Gegenpresseur aus dem Stahlzylinder 5, auf dem eine Metallegierung als Haftvermittlerschicht 6 aufgetragen ist, auf der wiederum eine Keramikschicht 7 angeordnet ist. Die Oberfläche der Keramikschicht 7 ist geschliffen. Die Keramikschicht 7 ist infolge des Auftrags nach dem Flammspritzverfahren sinterartig mit der Haftvermittlerschicht 6 fest verbunden, während die Haftvermittlerschicht legierungsartig mit der Oberfläche des Stahlzylinders 5 verbunden ist.

Ansprüche

1. Gegenpresseur für ein Drei-Walzensystem einer Tiefdruckrotationsmaschine, die mit Mitteln zur Durchführung eines elektrostatischen Druckunterstützungsverfahrens ausgerüstet ist, wobei der Gegenpresseur mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus Keramik besteht.

2. Gegenpresseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlzylinder wassergekühlt ist.

3. Gegenpresseur nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stahloberfläche und der Keramikschicht eine Haftvermittlerschicht angeordnet ist.

4. Gegenpresseur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbeschichtung von 1,0 bis 2,0 mm dick ist.

5. Gegenpresseur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht von 0,2 bis 0,6 mm dick ist.

6. Gegenpresseur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbeschichtung im wesentlichen aus Al₂O₃ mit geringen Anteilen von TiO₂, SiO₂ und Fe₂O₃, vorzugsweise aus 94 Gew.-% Al₂O₃, 2,5 Gew.-% TiO₂, 2,0 Gew.-% SiO₂ und 1,5 Gew.-% Fe₂0₃, besteht.

7. Gegenpresseur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Haftvermittlerschicht im wesentlichen aus überwiegend Nickel mit geringen Anteilen Aluminium, vorzugsweise aus 95,5 Gew.-% Ni und 4,5 Gew.-% Al, besteht.

8. Gegenpresseur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche der Keramikbeschichtung geschliffen ist.

9. Gegenpresseur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest die oberflächlich angeordneten Poren der Keramikbeschichtung zumindest teilweise mit einem Kunststoff oder Lack ausgefüllt sind.

10. Gegenpresseur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Keramikbeschichtung auf die Haftvermittlerbeschichtung aufgesintert ist.

11. Gegenpresseur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Haftvermittlerbeschichtung auf die Stahloberfläche aufgesintert ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Gegenpresseurs nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikschicht und/oder die Haftvermittlerschicht durch ein Flammspritzverfahren aufgetragen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß während des Flammspritzens der pulverförmige Rohstoff für die Dosierung durch Rühren in Bewegung gehalten wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 und/oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß die flammgespritzte Keramikoberfläche mit Kunststoff oder Lack versiegelt wird.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche auf Maß geschliffen wird.

Zeichnung