Brevet FR2693944A1 — publié le 19940128

La présente invention concerne un cylindre de mouillage, notamment un cylindre de dosage, pour un dispositif de mouillage d'une machine d'impression, notam- ment une machine d'impression offset, comportant un corps de cylindre pourvu d'un revêtement sur sa surface périphé- r Lque. Le dispositif de mouillage d'une machine d'im- pression comporte dans la plupart des cas un grand nombre de cylindres qui ont pour fonction de déposer un film d'agent de mouillage aussi mince que possible et uniforme sur la planche ou plaque d'impression d'un cylindre porte- plaque Une répartition d'agent de mouillage particuliè- rement mince et uniforme permet d'obtenir un bon résultat d'impression En outre il est important que l'alimentation en agent de mouillage s'effectue sans une pénétration d'encre d'impression dans le dispositif de mouillage. Cette pénétration de l'encre est critique notamment dans des installations dans lesquelles les cylindres du dispo- sitif encreur de la machine d'impression sont reliés aux cylindres du dispositif de mouillage par l'intermédiai- re d'au moins un cylindre intercalaire. La propriété hydrophile de la surface du cylindre du dispositif de mouillage est d'autant meilleure que le film d'agent de mouillage peut être formé plus mince et plus uniforme. Il est connu d'utiliser comme matériau superfi- ciel de tels cylindres de mouillage de l'acier allié qui a été rectifié et/ou poli, de façon à obtenir un état de surface aussi hydrophile que possible En outre, il est connu de déposer sur la surface périphérique du corps du cylindre de mouillage galvaniquement une couche de chrome qui peut ensuite être rectifiée et/ou polie. D'après le brevet des Etats Unis 4 991 501, il est connu de déposer sur un cylindre métallique, par un procédé de projection à la flamme, une couche d'un matériau céramique et de soumettre la couche céramique ainsi déposée à un traitement d'obturation des pores afin d'améliorer l'hydrophilie Au bout d'un temps déter- miné de fonctionnement, la couche d'obturation de pores doit être soumise à un traitement de rétablissement d'hydro- philie. Pour améliorer l'hydrophilie sur la surface du cylindre du dispositif de mouillage, il est en outre connu de mélanger à l'eau de mouillage de l'alcool (par exemple de l'isopropanol ou de l'éthanol) et/ou des matiè- res de remplacement d'alcool Pour des raisons de protec- tion de l'environnement et en considération des lois ou des prescriptions futures, il devient nécessaire de réduire l'alcool Cependant il est également souhaitable d'obtenir une impression de haute qualité, ce qui suppose une couche d'agent de mouillage extrêmement mince et uniforme. L'invention a en conséquence pour but de créer un cylindre de dispositif de mouillage du type défini ci-dessus, qui possède de très bonnes propriétés hydrophi- les également sans ou seulement avec peu d'alcool dans l'agent de mouillage. Ce problème est résolu conformément à l'inven- tion en ce que le revêtement comporte un oxyde du zirconium et/ou un oxyde de l'yttrium A cet égard, il est à noter que le mot "comporte" s'applique également lorsque, en plus de l'oxyde du zirconium et/ou de l'oxyde de l'yttrium le revêtement contient encore d'autres substances Cepen- dant, le terme "comporte" doit également signifier, dans le cadre de cette demande de brevet, que le revêtement peut se composer également exclusivement de l'oxyde du zirconium et/ou de l'oxyde de l'yttrium. Le revêtement constitué de la matière ou des matières conformes à l'invention permet d'obtenir un angle de contact extrêmement petit pour l'agent de mouil- lage L'angle de contact est l'angle que fait la sécante à une goutte de l'agent de mouillage avec une surface plane, sur laquelle la goutte est située Du fait de l'an- gle de contact extrêmement petit qui est obtenu pour le revêtement conforme à l'invention, il n'est pas néces- saire, ou seulement encore dans une faible proportion, de diminuer la tension superficielle de l'agent de mouil- lage par addition d'alcool ou d'une matière analogue, car également sans cette mesure, il se produit un film d'agent de mouillage qui est extrêmement mince et uniforme. Le revêtement avec un matériau conforme à l'invention peut seulement être effectué pour un ou cependant également pour plusieurs cylindres du dispositif de mouillage de la machine d'impression Notamment il est avantageux que le cylindre de dosage du dispositif de mouillage soit pourvu du revêtement conforme à l'invention. Selon une autre particularité de l'invention, il est prévu que l'oxyde du zirconium soit constitué par la substance Zr O 2. Selon encore une autre particularité de l'in- vention, il est prévu avantageusement que l'oxyde de l'yttrium soit constitué par la substance Y 203 O Selon encore une autre particularité de l'inven- tion, il est prévu avantageusement que le revêtement se compose de Zr Si O 4 ou comporte Zr Si O 4 Ce revêtement peut par exemple être formé en dissolvant dans un réseau cristallin de Zro 2 du dioxyde de silicium Si O 2 en grande quantité correspondante En conséquence, il se formera du Zr Si O 4 quasiment au moyen de Zr O 2 fortement stabilisé par Si O 2 Evidemment cependant, il est possible d'adopter également d'autres moyens pour produire le revêtement de Zr Si O 4 En correspondance aux réalisations décrites ci-dessus, il est par exemple en outre possible d'incor- porer le stabilisateur constitué par de l'oxyde de magné- sium Mg O, en concentration relativement grande, par exemple 24 % en poids, dans le réseau cristallin de Zr O 2 sous la forme de zirconate de magnésium, d'une manière analogue à ce qui est possible d'obtenir avec Si O 2 dans du silicate de zirconium La substance Zr Si O 4 précitée permet d'obte- nir une très bonne hydrophilie. Il est avantageux que le revêtement contienne d'une part une certaine proportion d'oxyde de zirconium et d'autre part une certaine proportion d'oxyde d'yttrium, la plus grande proportion, notamment le pourcentage en poids, étant créée par l'oxyde de zirconium Les expres- sions "oxyde de zirconium" et "oxyde d 'yttrium" doivent, dans le cadre de cette demande de brevet, être considérées comme représenter "un oxyde du zirconium" ou "un oxyde de l'yttrium", c'est-à-dire avoir une signification géné- rale. Un bon état hydrophile de surface est établi lorsque le revêtement comporte environ 80 pourcent en poids d'oxyde de zirconium et environ 20 pourcent en poids d'oxyde d'yttrium. Un revêtement avantageux comportera environ à 95 pourcent en poids d'oxyde de zirconium et environ à 5 pourcent en poids d'oxyde d'yttrium. D'autres particularités de l'invention prévoient que le revêtement comporte, en plus de l'oxyde de zirconium et/ou de l'oxyde d'yttrium, une ou plusieurs des substan- ces suivantes: oxyde de calcium (Ca O), oxyde de cérium (CEO 2), oxyde de magnésium (Mg O), oxyde d'hafnium (Hf O 2), fluorure de calcium (Ca F 2), dioxyde de silicium (Si O 2). Il est possible d'obtenir des propriétés hydro- philes particulièrement bonnes lorsque le revêtement a une rugosité superficielle (R z), qui est inférieure à 5 j m, notamment inférieure à 1 Fm. Le revêtement peut être créé sous la forme d'une couche déposée par pulvérisation thermique (couche thermopulvérisée), notamment une couche déposée par pulvé- risation à la flamme, ou bien une couche déposée par pulvérisation par plasma sous la pression atmosphérique, ou bien une couche déposée par pulvérisation par plasma sous vide, c'est-à-dire que, par un procédé de pulvérisa- tion thermique, le revêtement sera déposé sur la surface périphérique du cylindre. En variante, il est également possible que le revêtement soit déposé sur la surface périphérique du cylindre sous la forme d'une couche-PVD, ce dépôt étant un dépôt physique en phase vapeur (PVD = Physical Vapour Deposition) Dans une autre variante, on disposera d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD = Chemical Vapour Deposition) pour former le revêtement sous forme d'une couche-CVD Dans encore une autre varian- te, il est également possible de créer une couche-CVD en opérant avec plasma Dans d'autres réalisations, il est possible de former le revêtement sous la forme d'une couche frittée, sous la forme d'une couche déposée par pression isostatique à chaud ou sous la forme d'une couche galvanique Il est également possible de déposer le revê- tement par un procédé EB-PVD; on entend à cet égard un procédé faisant intervenir un faisceau électronique (EB = Elektron Beam) et un dépôt physique en phase vapeur (PVD = Physical Vapour Deposition) Il est également possible de produire un revêtement par diffusion, par exemple en ce qui concerne le zirconium, par le fait que les atomes de zirconium seront introduits par diffu- sion à température élevée et qu'il se produira ensuite une oxydation avec formation de Zr O 2 En variante, il est également possible d'opérer par fusion au laser pour former la couche, c'est-à- dire qu'il se produit une fusion superficielle avec addition simultanée par exemple de particules de Zr O 2 dans le bain de fusion Une autre possibilité est constituée par un émaillage Par exemple on effectue l'addition de particules de Zr O 2 dans de la bouillie d'émail On effectue ensuite un processus de brûlage Enfin il est également possible d'effectuer un plaquage par explosion de corps en acier, par exemple avec des tôles en Zircalloy 4, un traitement d'oxydation étant effectué à la suite pour former des couches de Zr O Lorsqu'il a été précisé ci-dessus que dans l'essen- tiel on partait du zirconium, cela ne signifie pas qu'il existe une limitation; au contraire, tous les procédés précités sont naturellement également applicables dans le cas de l'yttrium. Le corps de cylindre sur lequel sera déposé le revêtement est constitué avantageusement d'un métal ou d'une matière plastique, qui peut être renforcé par des fibres. L'invention concerne en outre la nouvelle utili- sation d'une matière de type connu ou de matières de types connus, dans le sens que cette matière ou ces matiè- res seront utilisées pour produire un état de surface hydrophile d'un cylindre d'une machine d'impression et à cet égard, pour les matières, il s'agit d'un oxyde du zirconium et/ou d'un oxyde de l'yttrium. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 représente un schéma de cylindres d'une machine d'impression offset, la Figure 2 est une vue en perspective d'un cylindre de dispositif de mouillage qui a été pourvu d'un revête- ment, représenté en coupe, et la Figure 3 est un diagramme montrant l'angle de contact (,en fonction du pourcentage d'alcool A ou du pourcentage d'un agent de mouillage pour différents agencements de surface du cylindre du dispositif de mouillage. La Figure 1 un schéma de cylindres 1 d'un dispositif imprimeur d'une machine d'impression offset Les cylindres 2 à 6 font partie d'un dispositif de mouillage 7 et les autres cylindres, représentés sur la Figure 1, font partie d'un dispositif encreur 8 Le cylindre 6 représente un cylindre intermédiaire; il relie le dispositif de mouillage 7 au dispositif encreur 8 Un des cylindres du dispositif encreur 8 est associé à un réservoir d'encre 9 à partir duquel l'encre d'impres- sion est transférée Le cylindre 2 du dispositif de mouil- lage 7, agencé comme un cylindre de plongée, est associé à une cuve d'eau 10 à partir de laquelle l'agent de mouil- lage ( eau de mouillage avec additifs) est transféré et sera amené sur le cylindre 3, agencé comme un cylindre de dosage Le cylindre 3 roule sur le cylindre 5 agencé comme un cylindre porte-blanchet, qui coopère avec le cylindre 4, qui remplit une fonction de cylindre frottant. Le cylindre 5 transmet l'eau de mouillage sous la forme d'un film mince et uniforme sur un cylindre porte-plaques 11, qui porte sur son pourtour des plaques d'impression. D'autres cylindres, comme un cylindre porte-blanchet, etc, n'ont pas été représentés sur la Figure 1 pour simplifier le dessin. Au moins un des cylindres, notamment le cylindre de dosage 3, est pourvu d'un revêtement, qui a de très bonnes propriétés hydrophiles de sorte qu'il se forme un film d'agent de mouillage extrêmement mince et uniforme, sans avoir à ajouter à l'agent de mouillage de l'alcool ou des substances de remplacement d'alcool, d'o il en résulte une diminution importante de la proportion d'alcool ou de substances de remplacement d'alcool Cet alcool, qui intervient habituellement avec un pourcentage volumi- que de 10 à 15 %, sera ainsi réduit à un pourcentage considérablement diminué ou sera même complètement éliminé. En ce qui concerne les alcools, il s'agit avantageusement d'isopropanol ou d'éthanol. L'invention n'est cependant pas limitée à l'a- gencement de cylindres qui ont été représentés sur la Figure 1 pour le dispositif de mouillage 7 mais elle peut être appliquée à toute conception d'un dispositif de mouillage. La Figure 2 représente en vue en perspective et en coupe transversale le cylindre 3 (cylindre de dosage). Il comporte un corps cylindrique creux 12 formé de métal ou de matière plastique et dont la surface périphérique 13 est pourvue d'un revêtement 14 Le revêtement 14 compor- te un oxyde du zirconium et un oxyde de l'yttrium ou bien il se compose de l'un ou des deux oxydes précités. En fonction de la substance et de son pourcentage ou bien des substances et de leurs pourcentages, on pourra envisager différents exemples de réalisation. Pour des raisons de protection contre la corro- sion et/ou pour obtenir une adhérence entre la surface (surface périphérique 13) et le revêtement 14, on peut déposer une couche intermédiaire formée de nickel (Ni) et/ou de chrome (Cr) et/ou d'aluminium (Al) et/ou de bore (B) et/ou de silicium (Si) et/ou de titane (Ti) et/ou de molybdène (Mo) ou d'une matière analogue Le dépôt de la couche est effectué par les procédés déjà cités, notamment le procédé de pulvérisation thermique, le procédé-PVD, le procédé- CVD, le procédé-CVD-plasma ou galvaniquement. Exemples a) On obtiendra de très bons résultats de mouillage quand le revêtement 14 comporte environ 80 % en poids d'oxyde de zirconium et environ 20 % en poids d'oxyde d'yttrium. b) En outre, d'après un autre exemple de réalisation, il est avantageux que le revêtement 14 se compose d'envi- ron 93 % en poids d'oxyde de zirconium et d'environ 7 % en poids d'oxyde d'yttrium. c) Conformément à un autre exemple de réalisation, il est prévu une teneur en oxyde de zirconium de 98 % en poids et une teneur en oxyde d'yttrium de 2 % en poids. d) Conformément à d'autres exemples de réalisation de l'invention, il est cependant également possible que le revêtement 14 se compose de 100 % d'oxyde de zirconium ou cependant de 100 % d'oxyde d'yttrium. e) En outre, selon d'autres exemples de réalisation, le revêtement 14 peut comporter, en plus de l'oxyde de zirconium et/ou de l'oxyde d'yttrium, de l'oxyde de calcium (Ca O), de l'oxyde de cérium (Ce 02), de l'oxyde de magnésium (Mg O), de l'oxyde d'hafnium (Hf O 2 et/ou du fluorure de calcium (Ca F 2). Des essais ont montré que, notamment d'après l'exemple de réalisation b), pour un pourcentage volumi- que d'alcool qui est nul dans l'agent de mouillage, on obtiendra un angle de contact a de 29 degrés Si on utilise un agent de mouillage contenant 10 % en volume d'alcool (isopropanol), l'angle de contact O est réduit à 20 degrés. La rugosité Rz de la surface du revêtement 14 est de préférence inférieure à 5 Fm Il est particulièrement judicieux d'avoir des valeurs qui sont inférieures à 1 Fim. La surface du revêtement 14 sera avantageuse- ment soumise à un traitement mécanique, notamment un traitement par meulage et/ou un traitement par polissage. Il sera judicieux d'obtenir alors, dans la direction longitudinale, c'est-à-dire dans la direction de meulage, des rugosités superficielles Rz d'environ 0,5 Fm et, perpendiculairement à la direction précitée, des rugosités d'environ 1 ym. Le diagramme de la Figure 3 représente l'angle de contact È( établi sur la surface du cylindre de dosage (cylindre 3), qui porte un revêtement conforme à l'exemple de réalisation b) Sur le diagramme, l'angle de contact O, exprimé en degrés, est représenté en fonction de la teneur en isopropanol A, qui est porte en pourcentages en volume sur l'axe des abscisses Pour le revêtement conforme à l'invention, on obtient une relation fonction- nelle correspondant à la courbe 15 Le diagramme montre nettement que précisément lorsque l'addition d'alcool est nulle, on obtient un angle de contact C' extrêmement petit A titre de comparaison, la Figure 3 indique les valeurs d'angles de contact obtenues pour des cylindres de mouillage comportant des surfaces de nature connue. Ainsi la courbe 16 montre la relation entre l'angle > et A pour un cylindre pourvu d'un revêtement en silicium. La courbe 17 montre le résultat obtenu pour un cylindre correspondant au brevet américain 4 991 501 cité initiale- ment Enfin la courbe 18 montre le résultat obtenu pour une surface en acier allié d'un cylindre de mouillage. Pour le dépôt du revêtement 14 sur la surface périphérique 13 du corps cylindrique 12, il est possible d'appliquer différents procédés On peut avantageusement utiliser un procédé de pulvérisation thermique, un procédé -PVD, un procédé-CVD, un procédé-CVD-plasma, un procédé de frittage, un procédé de compression isostatique à chaud et un procédé galvanique. Le revêtement conforme à l'invention possède l'avantage que des substances de mouillage, comme de l'alcool ou des substances de remplacement d'alcool, n'ont pas besoin d'être ajoutées, ou seulement en très légère quantité, à l'agent de mouillage pour obtenir malgré cela un film d'agent de mouillage extrêmement mince et uniforme La diminution des substances favorisant le mouillage est satisfaisante pour une protection contre l'environnement Le film d'agent de mouillage qui peut être réalisé très mince et uniforme conformément à l'in- vention permet d'obtenir une impression de haute qualité. Un traitement ultérieur de rétablissement d'hydrophilie, tel que celui qui est imposé périodiquement en ce qui ll concerne l'objet du brevet des Etats Unis 4 991 501, est supprimé grâce à l'invention car aucune autre substan- ce n'a à être déposée sur la surface du cylindre Il en résulte qu'il est possible d'obtenir, avec peu d'alcool ou sans alcool, une impression offset au moyen de films d'eau de mouillage extrêmement minces, et cela de façon durable et sans pollution de l'environnement. REVENDICATIONS 1 Cylindre de mouillage, notamment cylindre de dosage, pour un dispositif de mouillage d'une machine d'impression, comportant un corps cylindrique pourvu d'un revêtement sur sa surface périphérique, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) comporte un oxyde du zirconium et/ou un oxyde de l'yttrium. 2 Cylindre de mouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde du zirconium est la substance Zr O 2. 3 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le revêtement se compose de Zr Si O 4 ou comporte Zr Si O 4. 4 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'oxyde de l'yttrium est la substance Y 203 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) comporte aussi bien une proportion d'oxyde de zirconium qu'également une proportion d'oxyde d'yttrium, la plus grande proportion, notamment la proportion exprimée en pourcentage en poids, étant constituée par l'oxyde de zirconium. 6 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) comporte environ 80 % en poids d'oxyde de zirconium et environ 20 % en poids d'oxyde d'yttrium. 7 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) comporte environ 90 à 95 % en poids d'oxyde de zirconium et environ 10 à 5 % en poids d'oxyde d'yttrium. 8 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) comporte, en plus de l'oxyde de zirconium et/ou de l'oxyde d'yttrium, une ou plusieurs des substances suivantes: oxyde de calcium (Ca O), oxyde de cérium (Ce O 2), oxyde de magnésium (Mg O), oxyde d'hafnium (Hf O 2), fluorure de calcium (Ca F 2), dioxyde de silicium (Si O 2). 9 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) comporte une rugosité superficielle (R z) qui est inférieure à 5}im, notamment inférieure à 1 Fm. Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée par pulvérisation thermique, notam- ment une couche déposée par pulvérisation par plasma ou une couche déposée par pulvérisation à la flamme. 11 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 10, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée par le procédé de dépôt physique en phase vapeur (PVD) (Physical Vapour Deposition). 12 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 11, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) (Chemical Vapour Deposition). 13 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 12, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur et par plasma (Plasma-CVD). 14 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 13, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée par frittage. Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 14, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée par compression isostatique à chaud. 16 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 15, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée galvaniquement. 17 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 16, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée par un procédé de dépôt physique en phase vapeur et par faisceau électronique (EB-PVD) (Elektron Beam-Physical Vapour Deposition). 18 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 17, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée par diffusion. 19 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 18, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche déposée par fusion au laser. Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 19, caractérisé en ce que le revêtement ( 14) est une couche d'émail avec addition de l'oxyde du zirco- nium et/ou de l'oxyde de l'yttrium. 21 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 20, caractérisé en -ce que le revêtement est une couche déposée par plaquage par explosion. 22 Cylindre de mouillage selon une des revendica- tions 1 à 21, caractérisé en ce que le corps de base du cylindre (corps cylindrique 12) se compose d'un métal ou d'une matière plastique, de préférence renforcée par fibres. 23 Utilisation d'un oxyde du zirconium et/ou d'un oxyde de l'yttrium pour produire un état de surface hydro- phile pour un cylindre d'un dispositif de mouillage d'une machine d'impression, notamment un cylindre de dosage d'agent de mouillage.