Brevet FR2757447A1 — publié le 19980626

L'invention concerne un rouleau de machine d'impression comportant un revêtement, réceptif pour l'encre, situé sur la surface du coeur du rouleau, notam- ment un rouleau encreur, de préférence pour des machines d'impression offset. Dans une machine d'impression offset, on préfère utiliser comme rouleau broyeur, un rouleau continu, dont la surface est pourvue d'un revêtement. Dans différents domaines de la technique indus- trielle, on a besoin de surfaces, qui doivent être mouil- lées aisément par des huiles, de l'huile minérale et des substances liées par une huile minérale, comme par exemple des encres pour l'impression offset. En outre, ces surfaces doivent être fortement hydrophobes étant donné que sinon, il faut tabler sur un arrachement du film d'encre - ce qu'on appelle le blanchissement du rouleau. Dans une machine d'impression offset, l'unité d'encrage a pour rôle de transférer un film d'encre aussi mince que possible et fermé d'une façon uniforme sur le rouleau porte-plaque. Le transfert de l'encre s'effectue, dans des machines modernes d'impression, au moyen d'un sys- tème complexe de rouleaux. Un transfert supplémentaire d'encre s'effectue au moyen de ce qu'on appelle un preneur d'encre ou bien directement par l'intermédiaire d'un rou- leau intermédiaire dans l'unité d'encrage, à partir d'un encrier, dans lequel la quantité d'encre est réglée par zones au moyen de ce qu'on appelle des couteaux d'encrier ou ducteurs, qui sont serrés contre un rouleau d'encrier. L'unité d'encrage elle-même est constituée par plusieurs rouleaux, qui en partie assurent encore une distribution ou un broyage transversal et finalement ont pour rôle d'alimenter d'une manière définie, avec la quantité d'encre nécessaire, des rouleaux encreurs qui sont placés en contact direct avec la plaque d'impression. Etant donné que les caractéristiques rhéologiques de l'encre pour le pro- cessus d'impression ont une importance déterminante, dans des machines modernes d'impression, plusieurs rouleaux encreurs sont mis en température. C'est-à-dire que l'on essaie d'amener l'encre dans une gamme de températures qui est favorable pour le processus offset. C'est seulement de cette manière que l'on peut maîtriser les processus de division d'encre entre deux rouleaux encreurs. Enfin ces processus de division de l'encre sont nécessaires pour garantir la répartition désirée de la quantité d'encre offerte, en une encre devant être entraînée et une encre devant être appliquée. Conformément à l'état actuel de la technique, les unités d'encrage sont constituées essentiel- lement par des ensembles combinés de rouleaux comprenant un rouleau en caoutchouc et un rouleau en polyamide. Un nom de marque largement répandu pour les revêtements en polyamide de ces rouleaux en polyamide est le Rilsan. Les revêtements en Rilsan ont d'une manière générale une épaisseur comprise entre 0,3 mm et 1 mm, d'une manière conditionnée par la fabrication. Ce matériau possède des valeurs de conductibi- lité thermique dans la gamme de 0,22 à 0,25 W/mK. Une conductibilité thermique très faible conduit au fait que des systèmes internes de mise en température, par exemple au moyen d'une eau mise en température, ont une efficacité très limitée pour le film d'encre situé sur le rouleau. L'information, qui est absolument nécessaire pour le système de régulation de température, à savoir la tempé- rature du film d'encre, est par conséquent transmise au milieu de mise en température, la plupart du temps d'une manière très retardée et fortement atténuée par l'isolation thermique élevée produite par la couche de Rilsan. Cela signifie que la vitesse et la précision de régulation du système sont par conséquent fortement limitées. Dans un passé récent, ceci s'est avéré probléma- tique non seulement dans le cas de rotatives tournant rapi- dement, mais notamment également dans le cas de machines offset fonctionnant sans eau, ce qu'on appelle des machines Toray. Dans le cas de rotatives tournant rapidement, en raison de la dynamique élevée l'échauffement du film d'encre dans l'unité d'encrage, qui est déclenché par le travail de cheminement et de frottement des couples de rou- leaux entre eux, est extrêmement élevé, de sorte que sans un refroidissement interne coûteux, on ne pourrait absolu- ment pas imaginer un processus stable aux vitesses élevées. En dépit de ces dispositions de construction, les encres doivent être également accordées de manière à posséder, comme une huile pour moteur, une gamme de viscosités, qui est utilisable dans la technique offset. Si on utilise des encres spéciales, qui ne disposent pas d'une telle gamme étendue de viscosités, des problèmes importants de division de l'encre se posent dans des rotatives fonctionnant rapi- dement, étant donné que les caractéristiques rhéologiques ne sont plus adaptées à l'impression offset. De tels pro- blèmes peuvent être l'arrachement de l'encre, une densité d'encre trop faible, une tendance complète à la formation d'une émulsion excessive, des cisaillements de l'encre et des effets analogues. Dans des machines offset fonctionnant sans eau (Toray), la constance de la température du film d'encre prend une importance encore plus grande. Le film d'encre doit être maintenu dans une gamme de températures de 300 2 C. Ce problème ne peut pas être résolu actuellement de façon satisfaisante avec des broyeurs recouverts par une couche de Rilsan. En particulier dans des machines offset, dans lesquelles le processus Toray doit être mis en oeuvre, seules des vitesses de bande très fortement réduites sont toujours possibles momentanément. La capacité potentielle des machines est par conséquent fortement limitée. C'est pourquoi l'invention a pour but de détermi- ner un revêtement réceptif pour l'encre, comparable à du Rilsan, de rouleaux de machines d'impression, notamment de rouleaux encreurs, qui dispose en outre d'une conductibi- lité thermique remarquable et par ailleurs possède une résistance élevée à l'usure, que l'on ne peut précisément pas obtenir avec des couches de cuivre utilisées antérieu- rement. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un machine d'impression du type indiqué plus haut, caractérisée en ce que le revêtement réceptif pour l'encre est déposé sous la forme d'une couche métallique de protection poreuse dans laquelle sont noyées des particules de type graphite. D'après le brevet US 2 908 068 il est connu de recouvrir les rouleaux de transfert d'encre avec des maté- riaux poreux déposés sur une grande épaisseur (0,6 mm ou plus), comme par exemple de l'acier inoxydable, du tungs- tène et du molybdène, à l'aide du procédé Schoop. Le pro- cédé Schoop représente la forme initiale de la projection thermique et a été développé vers le début du siècle. Cette technique antérieure de projection à la flamme a encore seulement la dénomination de projection thermique en commun avec la projection moderne utilisant un plasma. En outre on sait aujourd'hui que les caractéristiques de réceptivité pour l'encre, indiquées dans le brevet US 2 908 068, des matériaux décrits ne sont pas justes. Au contraire le caractère hydrophile est garanti par la formation de couches passives comme par exemple des couches de Cr203 sur l'acier inoxydable. Dans le cas de couches de molybdène, on a déterminé lors d'essais en laboratoire un angle de mouil- lage égal exactement à 54 pour l'eau distillée. Cette valeur est encore plus faible que celle concernant des couches de Cr203, qui sont caractérisées par un angle de mouillage d'environ 70 pour l'eau distillée, et permet de conclure au fait qu'il existe une mouillabilité encore meilleure pour l'eau ou des solutions aqueuses. Ceci résulte des couches de passivation du type MoO3. Des tenta- tives effectuées avec de telles couches dans le cas de l'application à des rouleaux encreurs dans des machines d'impression avaient également conduit rapidement à des problèmes de blanchissement. C'est-à-dire que la récepti- vité à l'encre de couches de Mo n'existe pas de façon cer- taine sans la prise de dispositions supplémentaires. L'action de réduction de l'usure de couche de Mo est connue dans de nombreuses applications, notamment dans la construction de moteurs à essence. Des études expérimentales ont révélé que l'action de protection contre la corrosion, qui est décrite dans le brevet US 2 908 068 est produite par des couches poreuses formées selon le procédé Schoop, n'existe pas étant donné qu'il s'agit d'une porosité à pores ouverts qui, au bout d'une durée limitée, permet le contact entre des consti- tuants à effet corrosif des encres offset et le matériau de base du rouleau, qui n'est pas résistant à la corrosion. Conformément au problème décrit de température dans des rouleaux de transfert d'encre dans des machines offset et de l'affaiblissement connu d'une part de couches de cuivre, en raison de leur comportement d'usure et de leur comportement d'usure et de leur résistance chimique, et d'autre part de couches de molybdène en raison du pro- blème de blanchissement, la solution du problème décrit consiste à utiliser la conductibilité thermique, la récep- tivité à l'encre et la résistance chimique, remarquablement élevées, du graphite dans une matrice métallique, par exemple en nickel, pour l'application. Des couches de tels matériaux sont connues depuis des années en tant que revê- tements d'étanchéité dans des pièces de compresseurs de turbine à gaz d'avions ou d'une manière générale en tant que matériaux pour couches de glissement possédant de très bonnes caractéristiques de fonctionnement en cas d'urgence. Cette dernière application implique naturellement la récep- tivité pour l'encre étant donné que le constituant princi- pal d'encres pour l'impression offset est une huile miné- rale. Un matériau pour couche de glissement, qui aurait une mauvaise mouillabilité pour l'huile minérale, ne devrait être que difficilement considéré comme approprié. Le gra- phite est connu en tant que lubrifiant à sec, et on peut citer comme cause de cette caractéristique la possibilité aisée de déplacement des différents plans du réseau hexago- nal. Le réseau est constitué de plans de couches très stables, qui sont reliés entre eux uniquement par de faibles liaisons. Cette structure en couches est la cause de l'anisotropie remarquable des caractéristiques phy- siques. Ainsi, on peut chiffrer la conductibilité thermique parallèlement à la couche comme étant égale à environ 330 W/mK, et elle correspond par exemple à la conductibi- lité thermique du cuivre. Perpendiculairement à la couche, la conductibilité thermique diminue d'environ 2 %. Des couches de graphite dans une matrice de nickel sont fabri- quées principalement au moyen d'une projection thermique ou d'un procédé de frittage. Etant donné que les particules de graphite comportant une enveloppe de nickel avec un dia- mètre de particules qui oscille entre 5 pm et 150 pm, sont présentes selon une disposition spatiale complètement désordonnée dans de telles couches, on obtient en outre finalement une anisotropie des caractéristiques physiques. Conformément à un pourcentage en poids de la matrice de nickel par rapport au graphite contenu dans cette matrice et qui varie dans un rapport de 55:45 jusqu'à 95:5, on obtient une conductibilité thermique moyenne comprise entre environ 120 W/mK et 75 W/mK. La matrice de nickel est nécessaire au sens d'une matrice de support étant donné que les caractéristiques d'usure du graphite pur sont insuffi- santes pour des applications dans l'impression offset. On peut également obtenir des profils comparables de caracté- ristiques pour des applications d'impression offset avec d'autres matériaux composites, comme par exemple des parti- cules de polyester dans une matrice de support en aluminium- silicium. Dans un tel cas, la conductibilité thermique est garantie par le matériau de la matrice aluminium-silicium et la réceptivité à l'encre est garantie par les particules de polyester. En outre, en raison de l'effet thermique intense lors de la projection thermique, une partie du polyester se transforme en graphite de sorte qu'à nouveau on obtient des caractéristiques de glissement et par conséquent des résistances à l'usure, qui sont simi- laires à celles obtenues dans le cas du matériau pour couches de glissement, qu'est le graphite à base de nickel. De même on traite l'aluminium - silicium - polyester de préférence par projection thermique ou frittage pour former les couches. Les deux systèmes de couches - nickel-graphite et aluminium-silicium-polyester - ont en commun une poro- sité résiduelle de la couche, qui peut être limitée par les paramètres de recouvrement dans des limites étendues entre environ 40 % en volume et 4 % en volume. Cette porosité résiduelle fournit la possibilité d'un scellement, qui obture les pores, à l'aide d'un matériau de scellement en matière plastique, réceptif pour l'encre de sorte que cette caractéristique peut être adaptée au cas d'application individuel dans des machines d'impression offset. On peut fabriquer des couches situées sur des rouleaux de machines d'impression, notamment des rouleaux encreurs, avec ces matériaux et sur des épaisseurs de 30 pm à 1,5 mm en utili- sant les procédés décrits. Mais en vue d'obtenir une con- ductibilité thermique aussi bonne que possible, une épais- seur de couche de 0,1 à 0,15 mm s'est avérée intéressante. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence au dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement l'agencement d'un rouleau encreur. Le rouleau encreur 1 comporte un coeur ou noyau 2 qui est recouvert conformément à l'invention par un revête- ment 3 sur l'ensemble de sa surface. Le revêtement 3 selon l'invention, doit être utilisé de préférence à l'état poli, avec une rugosité Rz = 8-12 gm, en particulier Rz n'importe quelle rugosité, vers des valeurs supérieures. En liaison avec un tel revêtement, on obtient pour le film d'encre, même dans le cas de conditions extrêmes de l'impression offset (prélèvement d'encre extrêmement faible, surfaces libres importantes), une extraordinairement bonne stabilité du film d'encre de sorte que le blanchissement des rouleaux encreurs, que l'on craint, ne se produit plus. Le revêtement selon l'invention est déposé de préférence par projection thermique, notamment par projection de plasma ou projection à la flamme. D'autres procédés convenant potentiellement pour la fabrication du revêtement 3 sont les procédés PVD (procédés de dépôt physique en phase vapeur), les procédés CVD (procédé de dépôt chimique en phase vapeur), les procédés CVD assistés par un plasma, les procédés galvaniques avec insertion d'une dispersion, les procédés de frittage, les procédés de pression isostatique à chaud et tous les procédés réactifs, dans lesquels le revêtement selon l'invention est formé par dépôt à partir de deux phases liquides ou de deux phases gazeuses. REVENDICATIONS 1. Rouleau de machine d'impression comportant un revêtement, réceptif pour l'encre, situé sur la surface du coeur du rouleau, notamment un rouleau encreur (1), caractérisé en ce que le revêtement (3) réceptif pour l'encre est déposé sous la forme d'une couche métallique de protection poreuse dans laquelle sont noyées des particules de type graphite. 2. Rouleau de machine d'impression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement (3) est scellé avec une matière plastique réceptive pour l'encre et qui obture les pores. 3. Rouleau de machine d'impression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche métallique de protection est une matrice de nickel dans laquelle sont insérées des particules de graphite. 4. Rouleau de machine d'impression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche métallique de protection est une matrice d'aluminiumsilicium dans laquelle sont insérées des particules de polyester graphitées. 5. Rouleau de machine d'impression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement (3) est déposé par projection thermique, de préférence par projection de plasma ou par projection à la flamme. 6. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé en tant que rouleau broyeur. 7. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (3) possède une épaisseur comprise entre 0,03 mm et 1,5 mm et égale de préférence à 0,1 mm. 8. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (3) possède une rugosité de surface Rz 9. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le revêtement (3) est une couche déposée au moyen du procédé PVD (PVD = dépôt physique en phase vapeur) avec un dépôt simultané de nickel et de graphite. 10. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le revêtement (3) est une couche déposée au moyen du dépôt CVD (CVD = dépôt chimique en phase vapeur). 11. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le revêtement (3) est une couche CVD à plasma, c'est-à-dire déposée selon un procédé CVD assisté par un plasma. 12. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le revêtement (3) est déposé au moyen d'un procédé galvanique, avec dépôt simultané d'une dispersion de graphite ou de polyester ou de matières plastiques comparables. 13. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le revêtement (3) est déposé au moyen d'un procédé de frittage. 14. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le revêtement (3) est déposé au moyen d'un procédé de pressage isostatique à chaud. 15. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le revêtement (3) est déposé au moyen d'un procédé réactif, selon lequel le revêtement (3) est obtenu par conversion réactive à partir de deux phases liquides ou de deux phases gazeuses. 16. Rouleau de machine d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du revêtement (3) est lissée après le processus de recouvrement, notamment par ponçage et polissage.