DE1786166A1

DE1786166A1 - Zusammengesetzte Gummidruckplatte

Info

Publication number: DE1786166A1
Application number: DE19681786166
Authority: DE
Inventors: Nard Wallace Domonick
Original assignee: Electrographic Corp
Current assignee: Electrographic Corp
Priority date: 1968-02-29
Filing date: 1968-08-26
Publication date: 1972-02-03
Also published as: SE355994B; FR1595383A; GB1189747A; NL6901243A; US3425347A

Description

WALLACE DOMONIOK NARD, 4880 Marine Drive, Apartment 613» Chicago, Illinois, (V.St.Α·) μ

Zusammengesetzte Gummidruckplatte

Die Erfindung betrifft Gummidruckplatten und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Druckplatten der erfindungsgemäß in Betracht kommenden Art werden aus Gummi oder Kautschuk (nachstehend als Gummi bezeichnet) gefertigt, wobei die zu druckende Prägung nach einer geeigneten Methode in die eine Oberfläche eingeformt wird. Eine Erscheinung, die bisher die Anwendung von Gummidruckplatten eingeschränkt und die Erzielung von Gummidrücken hoher Qualität wesentlich beeinträchtigt hat, ist die Ausbildung einer konkaven Druckoberfläche, ein Mangel, der gewöhnlich als Schalenoder Tassenbildung ("cupping") bezeichnet wird. Bei Anordnung einer Gummiplatte auf einer gekrümmten Trägerplatte wird die nach oben gekehrte Druckfläche der Gummiplatte gezogen und in

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Spannung ersetzt, so daß sie konkav oder tassenförmig wird. Die Mittelabschnitte der Druckfläche werden abwärts gezogen, während die Ränder in einer höheren Lage bleiben. Bei dem Druckvorgang müssen dann übermäßig hohe Drücke angewendet werden, um die konkaven Abschnitte wieder eben zu machen, was häufig einen unerwünschten Schwärzungshof ("Halo") rund um die gedruckten Zeichen verursacht. Eine Tassenbildung tritt auch, wenn- jfr · gleich in geringerem Ausmaß, ein, wenn eine Gummiplatte auf eine Trägerplatte vulkanisiert wird. Bei der Abkühlung des Gummis nach dem "Vulkanisiervorgang bleibt die Bodenfläche der Platte in ihrer vorgegebenen Form, während die obere Fläche durch Schrumpfung unter Spannung gesetzt wird, was zu konkaver Verzerrung der druckenden Bereiche führt.

Eine weitere bisher bei Gummidruckplatten auftretende Schwierigkeit besteht darin, daß bei Auftreten übermäßig hoher Drücke zwischen der Druckplatte und der zu bedruckenden Oberfläche die niederviskose Druckfarbe die Neigung hat, über den

druckenden Bereich hinaus gequetscht zu werden, so daß die Ränder der abgedruckten Zeichen ungleichmäßig und schlecht begrenzt sind. Es war daher notwendig, die Platten mit äußerster Sorgfalt herzustellen und die Pressen mit äußerster Sorgfalt zu betreiben, um die auf jeden druckenden Bereich ausgeübte Druckbelastung möglichst gleichmäßig und innerhalb vorgeschriebener Grenzen zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gummidruckplatte zu schaffen, die nicht die vorstehend erläuterten

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und ähnliche Mangel bekannter Druckplatten aufweist und insbesondere eine höhere Wiedergabetreue und Schärfe beim Druck ohne Bildung von Schwärzungshöfen, Ungleichmäßigkeiten oder anderen Unzulänglichkeiten ergibt.

Gemäß der Erfindung ist eine zusammengesetzte Druckplatte zur Verwendung in einer Druckpresse, die eine gekrümmte Trägerplatte und eine um die Trägerplatte gelegte Gummischicht mit einer nach außen zeigenden Druckfläche und einer zur Trägerplatte ' M gerichteten Innenfläche umfasst, vorgesehen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Innenfläche der Gummischicht mindestens in Umfangsrichtung der Krümmung diskontinuierlich ausgebildet ist, derart, daß sich in gleichmäßigen Abständen befindliche und gleich hohe, eine Auflage- und Befestigungsfläche bildende Torsprünge der Gummischicht ergeben, diese Vorsprünge fest haftend mit der Trägerplatte verbunden sind und diese Vorsprünge eine Höhe zwischen einem Sechzehntel und einem Viertel der Dicke der Gummischicht aufweisen und ein Drittel bis sieben Achtel der zur Trägerplatte gekehrten Oberfläche der Gummischicht ausmachen. "

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform weiter veranschaulicht:

Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Druckplattenzylinder mit einer darauf angebrachten Gummidruckplatte mit Metallunterlage.

-.: Figur 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Aus- * schnitt der Unterseite einer Gummiplatte gemäß der Erfindung.

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Figur 3 zeigt einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Gummidruckplatte auf einer gekrümmten Trägerplatte.

'Figur 4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch eine Gummidruckplatte und veranschaulicht die Wirkung der Spannung in der Gummischicht auf die druckende Oberfläche, wenn die Merkmale der Erfindung nicht gegeben sind. fc Figur 5 zeigt anhand eines Teilschnitts das Verhalten

einer Gummidruckplatte gemäß der Erfindung, wenn ein übermäßig hoher Druck auf die druckende Oberfläche einwirkt.

Figur 6a zeigt in perspektivischer Ansicht die Herstellung bzw. Entfernung einer teilweise vulkanisierten Gummiplatte aus einer Form.

Figur 6b zeigt in perspektivischer Ansicht die AufZementierung einer Gummiplatte auf eine Trägerplatte für die abschließende Vulkanisation.

Figur 6c ist ein Teilschnitt durch den Druckzylinder ge-' maß Figur 6b und veranschaulicht den Durchgang von Infrarotstrahlen durch eine Umhüllung und die Gummiplatte und die Reflexion der Strahlen von der Trägerplatte.'

Figur 6d zeigt eine fertiggestellte Gummidruckplatte mit Trägerplatte, z.B. aus Messing*

Gemäß Figur 1 ist auf einem drehbaren Druckzylinder 10 eine Druckplatte 11 mit Metallunterlage angeordnet. Die Druckplatte 11 umfasst eine Gumniplatte 12, die auf eine gekrümmte Unterlage- oder Trägerplatte 13 zementiert und vulkanisiert ist;

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letztere besteht vorzugsweise aus Messing, es kann stattdessen aber auch ein. nicht-starres Unterlagematerial, z.B. Teflon, verwendet werden. Die Gummiplatte 12 weist vorstehende Druckfelder 14- auf, die in ihre obere !Fläche eingeformt sind. Die Druckfelder 14 können aus verschiedenen etwas vorstehenden druckenden Bereichen bestehen, die einen Mittelabschnitt 14b und eine Kante oder einen Rand 14c aufweisen, wie das besonders aus der Figur-4 ersichtlich ist. Der Druckzylinder 10 arbeitet mit einem % Gegendruckzylinder 20 zusammen (Figur 5)> der im Gleichlauf mit dem Druckzylinder gedreht wird.

Wie eingangs dargelegt, bestand eine der Hauptschwierigkeiten bei der Verwendung von Gummidruckplatten in der Ausbildung einer konkaven Gestalt, d.h. einer "Tassenbildung" der druckenden Oberfläche. Diese Tassenbildung wird in erster Linie durch das Biegen einer flachen Gummiplatte in zylindrische Gestalt, wie es zum Aufbringen und Halten auf der gekrümmten Unterlage erforderlich ist, verursacht. Die Basis der Gummiplatte wird zu einer engeren Kurve gebogen, als die druckende Oberfläche, mit dem Ergebnis, daß die Basis zusammengedrückt wird, wie das durch die Pfeile 12a in der Figur 4 angedeutet ist, während die druckende Oberfläche in Umfangsrichtung auseinandergezogen und in Spannung versetzt wird, wie das durch die Pfeile 12b angezeigt ist. Der Mittelabschnitt 14b wird hierdurch etwa gemäß der Darstellung in Figur 4 zu dem Zylinder hin abwärts gezogen, während die freien Ränder in einer höheren Lage verbleiben, d.h. der druckende Bereich wird tassenfö'rmig verzerrt. Beim

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Drucken mit Platten, die derartige konkave Druckflächen aufweisen, ergeben sich die vorstehend erläuterten Mängel.

Gemäß der Erfindung ist die Unterseite der Gummidruckplatte in Umfangsrichtung mit einem mehr oder weniger engen gleichmäßigen Muster von Unterbrechungen versehen, so daß sich Vorsprünge ergeben, die einen genügenden Abstand voneinander aufweisen, um einen Aufbau von Druckkräften in der Umfangsrich- ^ tung im Gebiet der Befestigungsfläche zu verhindern. Gemäß der Erfindung weist also die Unterseite der Gummidruckplatte 12 ein zweidimensionales Muster von Vorsprüngen 16 auf, die sich zweckmäßig in gleichmäßigen Abständen befinden, einstückig mit der Platte ausgebildet sind und gleiche Höhe aufweisen, so daß sie eine Auflage- und Befestigungsfläche zur Anbringung der Gummiplatte an der Unterlage- oder Trägerplatte mittels eines Kleb- oder Bindemittels bilden* Die Enden oder Oberseiten der Vorsprünge werden im Bereich der Grenzfläche 18 an die Trägerplatte 13 geklebt. Vorzugsweise haben die Vorsprünge die Gestall: von flachen Scheiben oder Zylindern 16.

Bezüglich der Größenverhältnisse sollten die Vorsprünge zweckmäßig 1/3 bis 7/8 und vorzugsweise 1/2 bis 7/8 der Oberflächengröße einnehmen und eine Höhe aufweisen, die im Bereich von 1/16 bis 1/4 der Dicke der Druckplatte liegt« Der Maximalabstand der einzelnen Vorsprünge voneinander sollte vorzugsweise weniger als die Hälfte der Dicke der Druckplatte betragen. Beispielsweise hat sich in einem praktischen fall mit einer Platte von etwa 3»2! mm (1/8 inch) Dicke eine Anordnung

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von zylindrischen Vorsprängen mit einem Durchmesser von etwa 1,2 mm (3/64 inch), einem gegenseitigen Abstand von etwa 1,2 mm (3/64 inch) und einer Höhe von etwa 0,25 mm (0,010 inch) als sehr günstig erwiesen. Die Vorsprünge und der untere Teil der Gummiplatte bestehen vorzugsweise aus weichem Gummi mit einer Durometerhärte von 20 bis 30, während der obere druckende Abschnitt zweckmäßig von einem härteren Gummi mit einer Durometerhärte von 50 bis 90 gebildet wird.

Es hat sich gezeigt, daß eine in dieser Weise ausgebildete Gummidruckplatte eine Reihe von wesentlichen Vorzügen besitzt, von denen der bemerkenswerteste die fast völlige Freiheit von Tassenbildung ist. Wahrscheinlich dürfte dies darauf zurückzuführen sein, daß ein Zusammendrücken im Bereich der inneren Oberfläche im wesentlichen beseitigt ist und hiermit eine entsprechende Verringerung der Spannung im Bereich der äußeren Oberfläche einhergeht. Wenn eine flache Platte aus einem elastischen Material gebogen wird, werden alle Anteile des die Platte bildenden Materials innerhalb einer "neutralen" Grenzfläche zusammengedrückt, während das Material, das von dieser Grenzfläche aus betrachtet nach außen liegt, unter Spannung gesetzt wird. Der Betrag der Druck- bzw. Zugspannung ändert sich mehr oder weniger direkt mit dem Abstand, radial gemessen, von der neutralen Grenzfläche. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene diskontinuierliche Ausbildung der Innenfläche in der TJmfangsrichtung wird die in der Figur 3 durch die strichpunktierte Linie angedeutete neutrale Grenzfläche nach außen, hier also

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nach oben, verschoben. Dies hat zwei Wirkungen. Die erste besteht darin, daß der radiale Abstand von einem gegebenen Punkt in oder im Bereich der druckenden Oberfläche bis zu der neutralen Fläche verringert und damit auch die Spannung an diesem Punkt verringert wird; zum zweiten wird die Krümmung in der neutralen Fläche verkleinert. Wie das im einzelnen auch sei, jedenfalls hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Formgebung der Un-

£ terseite der Platte zur Bildung der Vorsprünge, selbst wenn diese nur bis zu einer Tiefe von 1/16 bis 1/4 der mittleren Plattendicke durchgeführt wird, die Spannung im Bereich der druckenden Oberfläche bis unter die Grenze verringert, bei der eine beanstandbare Tassenbildung eintritt.

Ein weiterer Vorteil der Entspannung und der Aussparungen zwischen den einzelnen Vorsprüngen besteht in einer wesentlichen Steigerung und besseren Beherrschung der Anschmiegung und Abfederungswirkung der Platte. Dies ist in der Figur 5 veranschaulicht« Dort ist gezeigt, wie ein Gegendruckzylinder 20

ψ ein Blatt 21 gegen ein vorstehendes Druckfeld 14 presst; eine Einstellung des Gegendruckzylinders, wie sie in der Figur 5 gezeigt ist, würde bei herkömmlicher Ausbildung ohne die Merkmale der Erfindung einen übermäßigen Druck zwischen Gummidruckplatte und zu bedruckender Fläche herbeiführen; andererseits ist ersichtlich, daß bei der Ausbildung gemäß der Erfindung die im Berührungsbereich befindlichen Vorsprünge 16 eine Deformation erfahren und nachgeben, so daß die Entstehung eines¹ übermäßigen Drucks in der druckenden Fläche vermieden wird. Diese

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Anschmiegungs- und Abfederungswirkung wird ermöglicht durch die Ausbildung der Vorsprünge aus einem weicheren Gummi mit einer geringeren Durometerhärte als der Gummi in der druckenden Fläche und durch die Ausweichmöglichkeit der Vorsprünge in die dazwischen befindlichen Aussparungen.

Da das Nachgeben und Ausweichen der Vorsprünge 16 im Gebiet der radial einwirkenden Kräfte einen Aufbau unerwünschter, übermäßig hoher Kräfte verhindert, treten die normalerweise durch übermäßig hohe Drücke verursachten Mangel beim Drucken nicht auf. Mit anderen Worten gibt also eine Gummidruckplatte mit den Merkmalen gemäß der Erfindung einen viel größeren Spielraum hinsichtlich der Einstellung des Gegendruckzylinders in Bezug auf den Druckplattenzylinder.

Gemäß der Erfindung kann die Herstellung der Gummidruckplatte zweckmäßig so erfolgen, daß zunächst eine Gummischicht in der gewünschten Weise geformt und teilweise vulkanisiert (cured) wird, um eine nach außen gerichtete Druckfläche und eine ä nach innen gerichtete Auflage- und Befestigungsfläche mit einem Muster von in Abständen befindlichen Vorsprüngen zu bilden, und dann die Vulkanisationsbehandlung zu Ende geführt wird, nachdem die Gummischicht an einer gekrümmten Trägerplatte befestigt worden ist. So kann beispielsweise gemäß Figur 6a eine Gummiplatte 22 durch gemeinsame Formung und teilweise Vulkanisierung von zwei Gummischichten in einer Formpresse 23 gebildet werden. Die eine Schicht besteht aus weichem Gummi mit einer Durometerhärte zwischen etwa 20 und 50» während die andere

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Schicht von einem härteren Gummi mit einer Durometerhärte im Bereich von etwa 50 "bis 90 gebildet wird. Die untere Platte 24 der Form 23 erzeugt die druckenden Flächen in der härteren Gummischicht, während die obere Platte 25 ein Muster von zylindrischen Vorsprängen 27 der vorstehend erläuterten Art in die weichere Gummischicht einformt, um eine Auflage- und Befestigungsfläche für die Gummiplatte zu bilden.

fe Die Gummiplatte 22 wird dann aus der Form herausgenommen und gekühlt und ist damit fertig zur Aufbringung auf die Trägerplatte 13. Die Trägerplatte 13 wird mit einem geeigneten Bindemittel oder Zement 29 bestrichen. Das Bindemittel oder der .Zement wird, je nach der Art des verwendeten Materials, zweckmäßig auch auf die Auflage- und .Befestigungsfläche der Gummiplatte aufgetragen, wobei jedoch nur die zur Berührungsfläche

18 vorstehenden Kopfflächen der zylindrischen Vorsprunge mit dem Zement öder Bindemittel bestrichen werden, da freie Räume

19 zwischen den Vorsprüngen verbleiben sollen. Nach Anbringung " der Gummiplatte auf der Trägerplatte wird die zusammengesetzte Platte zur Durchführung einer weiteren Härtungs- oder Vulkanisationsbehandlung mit einem geeigneten Material 30, z.B. einem Polyäthylenband, umhüllt.

Es hat sich gezeigt, daß die Methode der teilweisen Vulkanisation einer Gummiplatte mit nachfolgender Vervollständigung des Vulkanisationsvorganges nach Aufbringung der Platte auf ein Unterlagemäterial zu einer wesentlichen Verringerung der Tassenbiddung-der druckenden Oberflächen, wie sie normaler-

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weise beim Biegen einer voll vulkanisierten Gummiplatte eintritt, führt. Wenn Wärme auf teilweise vulkanisierten Gummi in der gekrümmten Lage während der zweiten Vulkanisationsbehandlung zur Einwirkung kommt, wird die Struktur oder das ITormerinnerungsvermögen (nerve or memory) des Gummis entspannt und passt.sich dem Durchmesser der Krümmung an.

Vorzugsweise wird zur Vervollständigung des Vulkanisationsvorganges eine Infrarotwärmequelle benutzt. Infrarotwärme hat eine deutlich andere Wirkung auf Gummi als herkömmliche Erwärmung durch Wasserdampf oder elektrische Beheizung. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß bei zusätzlicher Infrarotwärme zuführung zu bereits vulkanisiertem Gummi die Oberfläche nicht beschädigt wird, wie das oft der Fall ist, wenn Wärme durch Wasserdampf oder elektrische Beheizung Gummi nach einer ursprünglichen Vulkanisation zugeführt wird* Die Wärmezuführung durch Wasserdampf und elektrische Beheizung ist gerichtet, erfolgt in erster Linie durch Wärmeleitung und setzt für eine hinreichende Wirksamkeit eine direkte Berührung mit | dem Gummi voraus, was häufig zu einem Versengen oder Anschmoren der Gummioberfläche führt. Infrarotstrahlen sind in der Lage, einen Isolator wie Gummi zu durchdringen und werden von dem Messing oder ähnlichen Werkstoff der tragenden Unterlage zurückgeworfen, wobei die reflektierte Welle annähernd die gleiche Intensität wie die ursprüngliche Welle hat. Die Gummiplatte kann daher auf die reflektierende Oberfläche aufgebracht werden * und empfängt annähernd momentan und mit gleicher Intensität Infrarotwärme auf beiden Oberflächen und auch im Inneren.

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Bei der Vervollständigung der Vulkanisation der Gummiplatte dringen also, wie das in der Figur 6c angedeutet ist, die Infrarotstrahlen 31 durch die Umhüllung JO und die Gummiplatte 22, erreichen die Bindemittelschicht und werden dann durch die Trägerplatte aus Messing ο.dgl. reflektiert. Die Wärme bewirkt eine einwandfreie Verklebung de'r Enden der Vorsprünge in der Grenzschicht 18 mit der Trägerplatte 13 und führt den Vulkanisationsvorgang der Gummiplatte in der gebogenen Lage zu Ende, ohne irgendeine Versengung der druckenden Oberflächen oder der Umhüllung. Bei Einwirkung der Infrarotwärme auf die Gummiplatte dehnt sich diese gegen die äußere Umhüllung aus, so daß ein genügender Gesamtdruck erzeugt wird, um eine gleichmäßige und einwandfreie Bindung zwischen der Gummiplatte und dem Unterlagematerial zu gewährleisten. Die herkömmlicherweise durch Biegen der Gummiplatte über einer gekrümmten Unterlage verursachte Tassenbildung ist durch den erläuterten nachfolgenden Vulkanisationsvorgang und die Entspannung der Gummischicht durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Unterseite der Gummiplatte weitgehend oder vollständig beseitigt.

Das Material, aus dem die druckende Platte besteht, ist vorstehend als "Gummi" bezeichiEtjworden. Es ist klar, daß dieser Ausdruck in einem zusammenfassenden allgemeinen Sinne zu verstehen ist und hierunter jegliche Materialien mit elastischen Eigenschaften ähnlich denen von Gummi oder Kautschuk fallen. Der Ausdruck schließt also natürliche und Synthetische

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Gummimaterialien und gummiartige Kunststoffe ein. Weiterhin sind in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen in erster linie zu zweidiraensionalen Mustern angeordnete Vorsprünge beschrieben worden, die Vorsprünge können jedoch auch durch Anbringung von Vertiefungen, Hüten oder Kerben gebildet werden, die in Längsrichtung (Achsenrichtung des Druckzylinders) verlaufen und in Abständen voneinander angebracht sind, um Druckkräfte in Umfangsrichtung im Bereich der Auflage- und Befestigungsfläche zu verhindern. Beispielsweise können sich bei der Darstellung gemäß Jigur 3 die Vorsprünge 16 durchgehend in Längsrichtung über die zylindrische Trägerplatte 13 erstrecken·

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Claims

Patentansprüche

{ 1·) Zusammengesetzte Druckplatte zur Verwendung in einer. Druckpresse, die eine gekrümmte Trägerplatte und eine um die Trägerplatte gelegte Gummischicht mit einer nach außen zeigenden Druckfläche und einer zur Trägerplatte gerichteten Innenfläche ^w umfasst, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Gummischicht (12) mindestens in Umfangsrichtung der Krümmung diskontinuierlich ausgebildet ist, derart, daß sich in gleichmäßigen. Abständen befindliche und gleich hohe, eine Auflage- und Befestigungsfläche (18) bildende Vorsprünge (16) der Gummisehicht ergeben, diese Vorsprünge fest haftend mit der Trägerplatte (13) verbunden sind und die Vorsprünge eine Höhe zwischen einem Sechzehntel und einem Viertel der Dicke der Gummisehicht aufweisen und ein Drittel bis sieben Achtel der Oberflächengröße der

L Gummisehicht ausmachen.

Ψ *
2. Druckplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge zylindrische Gestalt haben.
3. Druckplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen zeigende Druckfläche eine höhere Durömeterhärte als die Innenfläche aufweist, so daß die Vor— sprünge (16) leichter deformier- und zusammendrückbar sind, wenn übermäßige Drücke auf die Druckfläche einwirken.
4. Druckplatte nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet,

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daß die nach, außen zeigende Druckflache eine Durometerhärte zwischen etwa 50 und 90 hat und die Innenfläche eine Durometerhäfcte im Bereich von etwa 20 bis 50 aufweist.

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