印刷机中传水用陶瓷辊及其制法

摘要

一种印刷机中传水用陶瓷辊,是在金属辊轴表面用Ni、Cr、Al或其合金打底,再用陶瓷材料进行热喷涂覆膜,将其研磨至所需光洁度而成。为使亲水性更好,可在其表面用亲水性SiO

说明书

本发明涉及的是印刷机部件，特别是用陶瓷材料镀覆的印刷机部件及其制法。

平板印刷机(Offsey Printing)连续给水装置的传水辊是利用油性印油与水相斥性质的原理，间接印刷方式中传水的关键部件(如附图1所示)，其作用是在亲水性好的并刻有图案的印刷版上交替地涂覆水与印油后再转印在纸上过程中提供水膜。目前大量使用的传水辊是镀铬辊，由于镀铬辊亲水性不好(与水的接触角为84°)，且在辊轴面轴向水膜厚度不匀(见附图2)，当转速变化时水膜厚度亦在变化，所以无法加快转速和提高效率。为改变这一状态通常在给水舟中注入10％异丙醇溶液代替水，这样传水辊与水的接触角可降至55°，亲水性改善可以提高效率。但这又产生辊面出现水珠、水膜不均一而引起印刷物上出现斑点的缺陷，同时也由于油水界面不请至使供水舟中混入印油造成停车清洗而影响生产。近年来出现一些用金属与非金属氧化物热喷涂的辊用于传水，如JP1987-116868是在金属辊轴上热喷涂由40～80％Cr₂O₃、10～30％Al₂O₃和10～30％SiO₂组成的材料；又如JP1987-136353提供的是在金属表面用Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、Cr₂O₃、ZrO₂至少一种中进行热喷涂，然后再用40～80％Cr₂O₃，10～30％Al₂O₃，10～30％SiO₂陶瓷材料作封口处理，然而其亲水性仍不够理想，特别是表层存有气孔，这种气孔在印刷中是漏印油的主要原因。

本发明的目的是提供一种亲水性能优越、又无气孔的高质量印刷用辊。

本发明的技术方案为：金属辊轴面上打底层是Ni、Cr、Al或其合金，其外层是陶瓷料热喷涂膜层；还可在膜层的表层是用亲水SiO₂系列无机质材料封孔剂封孔。本发明对陶瓷材料喷涂辊进行大量研究，例如用TiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃、WC-Co以及不同配比的Al₂O₃-TiO₂等材料进行热喷涂制成膜层与硬质电镀铬膜层进行比较，发现Al₂O₃-40％重量TiO₂亲水效果较好(如表1所示)，与水的接触角为60°，明显优于其他膜层的亲水性。然而亲水性仍不理想，且表层存有气孔(无贯穿气孔)。本发明采用亲水性的SiO₂系列无机质封孔剂对陶瓷膜层进行封孔处理，其亲水性能甚为显著，如Al₂O₃-TiO₂(特别是Al₂O₃-40％重量TiO₂)热喷涂膜层用亲水无机质SiO₂系列封孔剂处理，其与水的接触角最低可达43°(见表1)，辊面平整、光滑。将有这种膜层的辊用于平板印刷机中作传水辊，经长期运转水舟中无印油(水质不变)，水膜均一，且水膜厚度不受转速的影响，这些性能明显优于镀铬辊(见图2、图3)，因此印速可提高到10000～18000转/h(镀铬辊仅能达8000～10000转/h)而对印刷质量无影响。另外由于所传水膜较薄，有利印刷品的干燥。

传水辊的制造方法是：将金属辊轴打毛后加热至80℃，热喷涂一层Ni、Cr、Al或其合金，厚度为30～300μm，而后用陶瓷材料进行热喷涂覆膜，层厚30～300μm，冷却后研磨至表面光洁度为1.6～0.8S即可使用。如需亲水性更好，可在热喷涂陶瓷材料后进行封孔处理，即将有陶瓷膜层的辊浸入SiO₂系列封孔剂溶液中，沥干后在200～250℃下烘烤30～90min，反复1～10次，最后磨至表面光洁度为1.6～0.8S。封孔也可用喷淋封孔剂溶液而后烘烤办法。陶瓷材料以Al₂O₃-TiO₂较好，尤以Al₂O₃-40％重量TiO₂最佳；亲水无机质SiO₂系列封孔处理剂最好是硅溶胶的异丙醇溶液。热喷涂法可采用高速火焰、电孤或等离子喷涂法。

          表1膜层的印油附着状况及与水接触角

膜    层                  印刷油附着状况      接触角°TiO₂                                              5°Al₂O₃-40％TiO₂                                 6°Al₂O₃-13％TiO₂                                 66Al₂O₃-2.7％TiO₂                                70A₂l₃O                                           80Cr₂O₃                                           70WC-25％Co                                          80Al₂O₃-40TiO₂+SiO₂系封孔处理     无            43Al₂O₂-40％TiO₂+环氧树脂封孔处理   有           83Al₂O₃-Cr₂O₃系封孔处理           少量          70硬质镀铬                             大量           84硬质镀铬+水中加10％异丙醇             大量          55

本发明与现有技术相比其突出的特点是提供一种高亲水性的陶瓷辊，特别是用SiO₂系列封孔的陶瓷辊其亲水性是现有技术无法相比的，为高速印刷提供了可靠的基本条件。

附图中图1为传水系统示意图，其中a为给水舟，b为传感器，为传水辊，d为切水辊。图2为辊轴面轴向水膜厚度关系图，测其辊面5等分点之水膜厚度。图3为传水辊转速与水膜厚度关系图，其中为镀铬辊、为陶瓷辊测试数据。

                       实例1

辊轴材质为不锈钢，喷砂打毛，加热至80℃并用Ni-Cr进行热喷涂打底，层厚30μ.。用TiO₂材料进行等离子热喷涂覆膜，厚度为300μm，冷却后用钻石砂轮研磨至表面光洁度1.6S。辊与水接触角为50°。

                        实例2

不锈钢(SOS-316)制的辊轴面打毛至粗度为RZ40μm，以Ni-Cr热喷涂打底，厚度50μm，再以Al₂O₃-2.7％TiO₂材料用等离子热喷涂法进行覆膜，厚度250μm，冷却后用#1000钻石砂轮进行研磨至150μm的厚度，表面光洁度为1.6S，辊与水的接触角为70°。

                     实例3

辊轴材料、打底与实例2相同。用Al₂O₃-40％重量TiO₂材料进行等离子热喷涂覆膜，厚度250μm，冷却后用#％1000钻石砂轮研磨至厚度为150μm，表面光洁度为0.8S。辊与水的接触角为60°。

将上述辊浸入以异丙醇为溶剂含有30％硅溶胶的封孔剂中，沥干后在220～250℃下烘烤30分钟。此种过程重复5次，冷却后用#4000钻石砂轮研磨至原厚度±2μm，表面光洁度0.8S。与水的接触43°。

将此辊用于传水，在如下印刷机及印刷条件进行印刷试验：

印刷机种    Bestech  640(1型)

使用资材    版  AKIYAMA版  80％平网(135线)

                立合用像版

          油墨  大日本油墨印刷Process

          纸    双面印刷        76.5kg

实验条件  水式温度   13±2℃

          PH        5.5(使用H液(东邦制))

印刷机速度          12000转/h长时间印刷平稳，水舟中水质基本不变，印刷画面鲜明并具有光泽。