(57)【要約】【課題】抄紙機又は輪転印刷機で使用される回転体又はその外周面部材（被覆対象物）上特に特に圧胴表面の粗面構造上に、同心性を損なわずに、連続生産で経済的に、インキをはじく清掃しやすい耐摩耗性付着防止層を形成する。【解決手段】付着を減少する粗面構造を表面に作り、ＰＡＣＶＤ法により炭素被覆を被着し、その際被覆が種々の組成の元素Ｃ、Ｈ、Ｓｉ、Ｏ及びＦを有するように、第１段階で炭化水素及びケイ素含有前駆物質を使用してＣ−Ｈ−Ｓｉ−Ｏ基本格子を形成し、第２段階でフッ素前駆物質からフッ素を取り込むことにより耐摩耗性付着防止層を形成する。その際、被覆対象物の輪郭にならった可動式反応器頭部が、被覆対象物の表面とともに反応室を取り囲むとともに被覆対象物の上を無接触で横行し、ＰＡＣＶＤプラズマ流並びに別のガス流で前駆物質及び掃気ガスが反応室に供給される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に抄紙機又は輪転印刷機で使用するために設けられた回転体又はその外周面部材に付着防止耐摩耗性表面を作製するため方法であって、付着を減少する粗面構造を表面に作る段階と、ＰＡＣＶＤ（プラズマアシスト化学蒸着）法によりカーボン被覆を被着する段階と、を含む方法において、
被覆が種々の組成の元素Ｃ、Ｈ、Ｓｉ、Ｏ及びＦを有するように、第１段階で炭化水素及びケイ素含有前駆体を使用してＣ−Ｈ−Ｓｉ−Ｏ基本格子を形成し、第２段階でフッ素前駆体からフッ素を取り込むことを特徴とする方法。
方法。
【請求項２】
被覆を１段階工程で形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法を実施するための装置であって、
回転する回転体又は外周面部材の上を無接触で横行し、被覆される粗面構造の表面とともに反応室を取り囲み、この反応室にＰＡＣＶＤプラズマ流並びに別のガス流で前駆物質及び掃気ガスが供給される反応器頭部を備え、反応器頭部が、掃気ガスにより反応器頭部への外気の侵入も反応性ガスの外界への流出も阻止するシールギャップを備えており、反応器頭部のシールギャップがおおむね回転体又はその外周面部材の輪郭にならっていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に抄紙機又は輪転印刷機で使用するために設けられた回転体又はその外周面部材に付着防止性かつ耐摩耗性表面を作製するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製紙及び印刷業では印刷物がその製造中又は印刷中にしばしば案内装置及び回転するドラムやシリンダと摩擦接触し、困ったことに印刷物成分又は印刷インキが接触する表面に転移され、品質を損ない、ついには故障を招く。特に接触面の耐摩耗性被覆がインキに対して付着防止性を有することにより対策を講じることができる。
【０００３】
両面刷り用の枚葉紙印刷機では特にゴム胴と圧胴の間の印刷区域で印刷したての枚葉紙下面が、裏刷りを掛けるときに枚葉紙に胴が働くことにより紙送り圧胴の表面と接触し、その際インキが表面に転移され及び／又は印刷画像を汚す。
【０００４】
排出されたインキは圧胴表面にたまり、やがて逆移りの欠陥が生じる。その結果がモットリングであり、表面を清掃するために、製造を中断しなければならない。極端な場合には、要求の多い印刷注文を処理することができない。
【０００５】
印刷機のシリンダ又は胴への望ましくないインキ転移を最小にするために、接触面にクロム含有被覆の粗面構造を設ける。この粗面構造は支点にインキを転移する接触面を減少するが、多額の清掃費用即ち短い洗浄サイクルを必要とする。また粗面構造を設けた面にインキをはじく及び／又は清掃しやすい被覆を設けることが知られている。
【０００６】
例えばナノゾル技術により浸漬又は吹きつけによって被着されるこの種の付着防止層はフッ素及び／又はケイ素含有物質を含み、一部で充填剤が添加される。
【０００７】
しかしこの被覆は表面に塗布した後に、固化のために続いて熱処理しなければならず、このため被覆体の形状安定性が損なわれる。またこの種の層の耐摩耗性は、このよう表面の付着防止性を長期間にわたって維持するのに十分でない。
【０００８】
ところが耐摩耗性と付着防止性を兼備するＤＬＣ［＝ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ］ベースの層（例えばＳＩＣＯＮ特許、欧州特許ＥＰ１０６２０８８）は費用のかかる真空法でしか製造できないから、大型の機械部品はＤＬＣで被覆することができない。
【０００９】
それでも急速に摩耗する付着防止層をシリンダ表面に使用できるようにするために、これを中間担体、いわゆる外装板又はジャケットに適用し、それを中実シリンダの表面に張り、付着防止層が摩耗したならば必要に応じて又は摩耗の後に新しい外装板と交換することができる。この場合外装板の形状保持が難しく、その厚さ許容差がその下の圧胴の直径許容差に加わり、こうして高級な印刷成績にとって重要な圧胴表面の同心性を必ず悪化する。また薄い鉄板は乾燥装置の作用区域に設置されたシリンダには使用できない。入熱が外装板のそりを生じるからである。
【００１０】
付着防止層の中間担体としての外装板によるこれらの困難を回避するために、被覆された印刷機部品の寿命に近い実用寿命を有する付着防止耐摩耗性硬質物質層を表面の粗面構造に被着することが知られている。そのためにＰＶＤ又はＣＶＤが利用される。これらの方法の重大な欠点は、連続生産で工業的に使用する場合、真空室の制約があるため、例えば圧胴のような大型部品の被覆には適さないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の根底にあるのは、同心性を損なわずに被着することができ、連続生産で経済的に実現できる特に圧胴表面の粗面構造上の広大な、インキをはじく、清掃しやすい耐摩耗性付着防止層のための解決策を提供する課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は本発明に基づき第１請求項の特徴を有する方法及び第３請求項の特徴を有する装置によって解決される。発明の本質は、在来のＰＶＤ／ＣＶＤ法よりも技術的費用に関して係数３だけ、加工時間では係数１０だけ優れている改良ＰＡＣＶＤ被覆技術を大気条件のもとで適用して、圧胴の粗面構造に新規なインキ反発性耐摩耗性被覆を使用することである。
【００１３】
本発明は、大型部品にも工業的に応用できる方法によって、付着防止性と摩耗防止性を兼備し、シリンダ寿命に相当する実用寿命を有するカーボン被覆が作製される利点がある。本発明に基づく被覆はテフロン（登録商標）に匹敵する小さな表面エネルギーを有する。
【００１４】
被覆は大きな面積で行うことができるから、ジャケットは不要である。このためシリンダの同心性が維持される。
【００１５】
被覆は長時間安定性があり、紫外線照射に対する耐性に基づき紫外線中間乾燥装置の区域でも使用できる。
【００１６】
シリンダ表面又はその外周面部材に被覆を被着するための本発明に基づく方法及び装置を次に詳しく説明しよう。
【００１７】
方法及び装置は、大気圧でのプラズマアシスト化学気相析出に基づくものである。その場合環境条件のもとで可動式反応室の中に維持されるプラズマから被覆成分が、粗面構造を設けた表面に析出される。大気圧での大面積プラズマ加工のための基本的方法及びそれに適した反応器頭部は独国特許出願公開公報ＤＥ１０２３９８７５Ａ１、欧州特許出願公開公報ＥＰ１３９４２８３Ａ１及び独国特許出願公開公報ＤＥ１０２００４０１５２１６Ａ１に記載されている。その場合プラズマ発生のために例えば直線状に延びる直流プラズマアーク（欧州特許出願公開公報ＥＰ０８５１７２０Ａ１）又はマイクロ波プラズマ（独国特許出願公開公報ＤＥ１９６０８９４９Ａ１、ＤＥ１０２００４０６００６８Ａ１）が利用される。
【００１８】
大気圧条件での基板の大面積被覆のためのＰＡＣＶＤ（プラズマアシスト化学蒸着）と呼ばれる方法では、プラズマ源に第１のガス流が送られ、プラズマ源の大容積プラズマからプラズマが放出され、生じたプラズマが少なくとも１個のノズル又は異なる断面形状の複数個のノズルによって、密封された反応室内に配置した基板の被覆すべき表面に差し向けられる。層の形成は、反応室及び単数又は複数のノズルから出るプラズマの流入区域に向けられる少なくとも１つの第２のガス流の成分としての前駆物質の少なくとも１つの成分の物理化学反応によって、基板の表面で直接行われる。プラズマ及び第２のガス流の体積流量、流速及び／又は流れ方向並びにプラズマのための単数又は複数のノズル開口部の間隔を調整し、かつ廃ガスの排出により反応室内に所定の内圧を維持することによって、層の形成のための物理化学反応が基板の表面で直接調節される。
【００１９】
第２のガス流又はその他のガス流に送られる層形成前駆物質は、励起されたプラズマガスが被覆ヘッドで加えられる前駆物質ガス混合物に作用することによって、活性ラジカルに分解される。
【００２０】
生じたラジカル及び／又は気相でラジカルから形成された化合物又はクラスターが基板表面に沈着し、付着防止耐摩耗性被覆を作る。この被覆はほぼ一定の層厚で基板の表面構造の上にコンフォーマルに形成される。
【００２１】
前駆物質として炭化水素化合物、Ｓｉ−Ｏ層成分の形成のための有機ケイ素化合物及びフッ素含有前駆物質が反応室に供給される。
【００２２】
本発明に基づく方法は次の諸段階で経過する。
−  シリンダ又はその外周面部材の表面に付着を減少する粗面構造を作り、
−  上記のＰＡＣＶＤ法により無定形カーボン被覆を被着し、
その際被覆が種々の組成のＣ−Ｈ−Ｓｉ−Ｏ−Ｆを有するように、
−  第１段階で炭化水素及びケイ素含有前駆物質を使用してＣ−Ｈ−Ｓｉ−Ｏ基本格子を形成し、
−  第２段階でフッ素前駆物質からフッ素を取り込む。
【００２３】
無定形カーボン層は多量の三次元結合分を有する高度に架橋したカーボン基質からなる。１μｍないし１０μｍの代表的な層厚で、この層系は１０００ＨＶないし６０００ＨＶの硬さを有する。さらに層はわずかな弾性係数を有するから、高い硬さに平均以上に高い弾性が組み合わされる。この用途にとって低い摩擦係数と高い耐磨耗性が決定的に重要である。
【００２４】
フッ素をカーボン層に取り込むことによって小さな表面エネルギーとそれに応じて強い疎水性及び疎油性を有するＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、テフロン）類似の層系が形成される。ケイ素によるカーボン層の改質は層の付着防止特性を助長し、無定形カーボン層の硬さと耐摩耗性を促進する。
【００２５】
代案としてフッ素前駆物質を炭素及びケイ素含有前駆物質とともに連続的に、又は交互の体積流れで送ることによって、層が１段階工程で構成されるようにすることができる。
種々のフッ素分を有する被覆の多層又は多重構造によって、表面エネルギーがあまり変化せずに、層の摩耗と摩擦係数が一層減少する。    
【００２６】
本方法の有利な改良においては、潜在的に環境に有害な又は有毒のガスを環境に対して中立なガスに変換するために、反応器頭部で排出される廃ガスを再処理する。
【００２７】
粗面構造を設けた圧胴又は印刷物を送る別の回転体、例えば受渡し胴の被覆のために、被覆される粗面構造の表面とともに反応室を取り囲む反応器頭部（リアクタヘッド）が、回転する回転体又は外周面部材の上を無接触で横行し、ＰＡＣＶＤプラズマ流並びに別のガス流で前駆物質及び掃気ガスが反応器頭部に供給される。反応器頭部は例えば基板の幅の横材に移動可能に配置することができ、あらかじめ粗面構造を設けた圧胴基板がその下でキャリッジに回転自在に支承される。圧胴の回転駆動と反応器頭部の前進は互いに同期しているから、被覆を一定の厚さで行うことができる。
【００２８】
反応器頭部は、掃気ガスにより外気の反応器頭部への侵入も、反応性ガスの外界への流出も阻止するシールギャップを備えている。反応器頭部のシールギャップはおおむね回転体又はその外周面部材の輪郭にならっている。
【００２９】
均一に湾曲した基体表面が反応室を通って横へ並進運動し、周方向に回転運動する間に、大気圧ロックシステムがある反応室周縁帯への掃気ガスの供給によって、反応室の基体入口及び出口が外界に対して封止される。廃ガス排出部が反応室の全周を取り囲む。ＰＡＣＶＤ法の利点は低い析出温度にある。カーボン層は２００℃以下の温度ですでに析出されるから、温度に敏感な材料又は構造も形状の狂いが起こることなく被覆することができる。カーボン層の温度安定性は約３５０℃までだが、ケイ素をカーボン層に取り込むことによって約５００℃まで高められるから、乾燥装置の作用区域で使用することが可能である。