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Die Erfindung betrifft einen Farbrakeltopf zur Verwendung beim indirekten Bedrucken einer Oberfläche mittels einer Tampondruckmaschine, mit einem einseitig offenen Farbbehälter, der einen Farbraum zur Aufnahme und Bevorratung von auf ein Klischee aufzubringender Druckfarbe und wenigstens eine Rakelschneide zum Abrakeln von überschüssiger Druckfarbe von dem Klischee umfasst, und mit einer mit dem Farbraum kommunizierenden Entlüftungsöffnung für den Tampondruck. Ein derartiger Farbrakeltopf mit einer Entlüftungsöffnung ist bekannt aus
DE 43 16 294 A1 .
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Bei geschlossenen Farbgebersystemen werden zur Bevorratung und Zuführung von Druckfarbe auf ein Klischee und für das Abrakeln der Druckfarbe von dem Klischee vorgenannte Farbrakeltöpfe in bekannter Weise verwendet, wobei der Begriff „Topf“ nicht impliziert, dass es sich hierbei um zylindrische Behältnisse handeln muss. In einen solchen Rakeltopf wird typischerweise erst kurz vor Beginn des Druckvorgangs Druckfarbe eingefüllt. Bei der Druckfarbe handelt es sich typischerweise um eine Ein- oder Zweikomponentenfarbe, die zusätzlich noch ein Lösemittel enthält, welches einen wesentlichen Anteil, beispielsweise 20 %, der Druckfarbe ausmachen kann und deren Viskosität beeinflusst. Auch eine Wasserbasis einer Druckfarbe wird als Lösemittel im hier interessierenden Sinn angesehen.
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Während der Ausführung des Druckvorgangs wird der Farbrakeltopf bei der Ausführung der Rakelbewegung naturgemäß hin- und herbewegt. Hierdurch wird Reibungswärme erzeugt, und im Inneren des Farbrakeltopfs baut sich ein Überdruck infolge der Wärmeausdehnung und, was viel wesentlicher ist, infolge der Verdampfung des Lösemittels auf. Daher wurde bei hier in Rede stehenden Farbrakeltöpfen seither zur Lösemittelentlüftung eine Entlüftungsöffnung in einem oberen Bereich des Farbbehälters ausgebildet, damit verdampftes Lösemittel entweichen kann und im Inneren des Farbrakeltopfs kein den Prozess behindernder Überdruck entsteht, der die Druckfarbe zwischen Farbbehälter und Klischee hindurchdrücken kann. Da das Verdampfen von Lösemittel in erheblicher Menge stattfindet, entspricht es der seitherigen Praxis, dass während eines typischen Industriezeitintervalls von beispielsweise acht Stunden Laufzeit einer Tampondruckmaschine mehrmals Lösemittel nachgefüllt wird, was typischerweise durch die Entlüftungsöffnung hindurch erfolgt. Dies ist erforderlich, da andernfalls infolge des Lösemittelverlustes die Viskosität der Druckfarbe zu stark ansteigen würde.
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Um dem Problem des Anstiegs der Viskosität der Druckfarbe in anderer Weise oder zusätzlich entgegenzuwirken, wurde die für ein Industriezeitintervall typischerweise benötigte Farbmenge, die in den Farbrakeltopf eingegeben wird, erheblich überschritten. Es wurde also mit erheblich mehr Druckfarbe gearbeitet, als für das betrachtete Zeitintervall erforderlich ist, um eine Reduzierung des Lösemittelanteils bezogen auf die im Farbrakeltopf noch befindliche Farbmenge zu begrenzen, damit mit der Verdampfung des Lösemittels keine allzu hohe Viskositätszunahme verbunden ist. Nach Ende des Zeitintervalls musste der überschüssige Anteil an Druckfarbe dann verworfen werden, was in ökologischer und ökonomischer Hinsicht nachteilig ist.
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Der vorstehenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorausgehend geschilderten Problemen besser zu begegnen, als dies seither praktiziert wurde.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Farbrakeltopf der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass innerhalb des Farbraums ein Steigrohr vorgesehen ist, wobei das Steigrohr beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Farbrakeltopfs einenends in die Druckfarbe eintaucht und gegenüber dem Farbraum im übrigen strömungsmäßig abgedichtet ist und anderenends oberhalb eines sich im Steigrohr einstellenden Flüssigkeitsspiegels mit der Entlüftungsöffnung kommuniziert.
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Wenn bei einer erfindungsgemäßen Ausbildung des Farbrakeltopfs von der Oberfläche der darin befindlichen Druckfarbe infolge der Hin- und Herbewegung und des Wärmeanstiegs Lösemittel verdampft, so wird erfindungsgemäß verhindert, dass dieses Lösemittel ohne weiteres aus dem Farbbehälter entweicht. Es wird vielmehr an einem Entweichen in die Atmosphäre gehindert. Es wird dennoch ein zu starker Druckanstieg innerhalb des Farbbehälters dadurch verhindert, dass die Gasphase oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche die Flüssigkeit im Steigrohr nach oben verdrängt. Außerdem findet dort, also innerhalb des Steigrohrs, ebenfalls eine Abdampfung von Lösemittel statt, welches über die Entlüftungsöffnung entweichen kann. Die Menge des auf diese Weise der Druckfarbe entzogenen Lösemittels ist jedoch aufgrund der viel geringeren Oberfläche der Druckfarbe innerhalb des Steigrohrs, also der Größe der Phasengrenze zwischen Flüssigkeits- und Gasphase, sehr viel geringer als solchenfalls des Steigrohrs, so dass der Lösemittelverlust insgesamt wesentlich verringert werden kann. Die erfindungsgemäß herbeigeführte Reduktion des Lösemittelverlusts ist umso signifikanter, je größer der Durchmesser der Farbrakeltopfs ist, da solchenfalls bei gleichbleibender Innenquerschnittsfläche des Steigrohrs das Verhältnis der für die Verdampfung maßgeblichen Oberfläche der Farbsäule innerhalb des Steigrohrs zur umgebenden Oberfläche der Druckfarbe innerhalb des Farbbehälters noch geringer ist.
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Betrachtet man beispielsweise einen Farbrakeltopf mit 90 mm2 Durchmesser, so beträgt dessen Innenquerschnittsfläche ungefähr 6400 mm2. Wenn das Steigrohr eine Innenquerschnittsfläche von 50 mm2 aufweist, so ist deren Flächenanteil kleiner als 1%. Bei weiterer Vergrößerung des Rakeltopfs ist das Verhältnis noch geringer. Die für die Verdampfung verantwortliche Farboberfläche innerhalb des Steigrohrs sinkt damit auf einen Wert von deutlich unter 1%, verglichen mit der Fläche bei seither bekannten Farbrakeltöpfen.
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Dadurch, dass das außerhalb des Steigrohrs, also von der durch den Farbbehälter druckdicht umschlossenen Oberfläche der Druckfarbe abdampfendes Lösemittel nicht entweichen kann, steigt der Partialdruck des Lösemittels innerhalb des Gasraums des Farbbehälters, was eine weitergehende Verdunstung ebenfalls begrenzt.
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Die vorliegende Erfindung bringt einerseits den Vorteil, dass während eines typischen Industriezeitintervalls kein Lösemittel in den Farbrakeltopf nachgefüllt werden muss. Es wurde festgestellt, dass bei Verwendung eines Farbrakeltopfs üblicher Abmessung eine Standzeit von acht Stunden ohne weiteres realisiert werden kann. Die Anmelderin hat hierfür Versuche mit einem bekannten Farbrakeltopf und einem erfindungsgemäß ausgebildeten Rakeltopf im Übrigen gleicher Abmessung durchgeführt. Es wurde in beiden Fällen eine Druckfarbe mit einer Ausgangsviskosität von 1000 mPas benutzt. Nach einem achtstündigen Druckprozess und Rakelbetrieb in einer Tampondruckmaschine ohne Nachbefüllung des bekannten Farbrakeltopfs mit Lösemittel wurde die Viskosität der restlichen Druckfarbe bestimmt. Sie lag bei dem bekannten Farbrakeltopf bei 2100 mPas und bei dem erfindungsgemäßen Farbrakeltopf bei nur 1280 mPas. Die geringe Viskositätszunahme innerhalb des erfindungsgemäßen Farbrakeltopfs macht sich drucktechnisch aber nicht bemerkbar, so dass ohne weiteres innerhalb einer üblichen Industriestandzeit von acht Stunden ohne Nachbefüllung mit Lösemittel gearbeitet werden kann.
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Ein ganz wesentlicher weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Farbrakeltopfs besteht neben der Reduzierung des Lösemittelverbrauchs und der damit einhergehenden Geruchsbelästigung auch in einer Einsparung von Druckfarbe. Aufgrund der Reduzierung des Lösemittelverbrauchs kann nämlich die Menge von innerhalb des Farbrakeltopfs bevorrateter Druckfarbe beträchtlich reduziert werden. Es muss also nicht mehr wesentlich mehr Druckfarbe innerhalb des Farbrakeltopfs vorgehalten werden, um den prozentualen Lösemittelverlust innerhalb der Druckfarbe zu begrenzen.
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Aufgrund der deutlich reduzierten Viskositätsveränderung der Druckfarbe ist auch die Prozesssicherheit während des Druckvorgangs verbessert. Der Prozess ist stabiler, und zwar gerade bei geringer werdender Farbmenge gegen Ende des Industriezeitintervalls hin. Es wird eine höhere Langzeitdruckqualität erzielt, die gleichbleibend über das gesamte betrachtete typische Industriezeitintervall von beispielsweise acht Stunden realisiert werden kann.
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Es wäre denkbar, dass die Entlüftungsöffnung des erfindungsgemäßen Farbrakeltopfs durch das Steigrohr selbst begrenzt ist, indem das Steigrohr durch den Farbbehälter hindurchgeführt ist.
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Es wäre ebenso denkbar, dass die Entlüftungsöffnung von einem in den Farbbehälter eingedichteten oder von dem Farbbehälter selbst gebildeten Leitungsabschnitt oder Anschlussstutzen oder einer Anschlussmuffe gebildet oder begrenzt ist und dass das Steigrohr mit dem Leitungsabschnitt oder dem Anschlussstutzen oder der Anschlussmuffe dichtend jedoch mit der Entlüftungsöffnung kommunizierend verbunden ist. Im einfachsten Fall wird der Leitungsabschnitt auf den nach innen in den Farbbehälter vorstehenden Leitungsabschnitt oder Anschlussstutzen aufgesteckt und ist dort dann vorzugsweise klemmschlüssig gehalten.
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Es erweist sich weiter als vorteilhaft, wenn die Entlüftungsöffnung mit einem Druckreservoir, vorzugsweise außerhalb des Farbraums, strömungsverbunden ist. Auf diese Weise kann oberhalb der Phasengrenze zwischen der Druckfarbe und der Gasphase innerhalb des Steigrohrs stets derselbe Druck aufrechterhalten werden.
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Hierfür erweist es sich am einfachsten und daher als vorteilhaft, wenn die Entlüftungsöffnung mit der atmosphärischen Umgebung des Farbbehälters strömungsverbunden ist. In diesem Fall mündet die Entlüftungsöffnung wie bisher in die Umgebung des Farbrakeltopfs.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Steigrohr so innerhalb des Farbbehälters angeordnet ist, dass sein offenes in die Druckfarbe eintauchendes Ende wenigstens 1 mm, insbesondere wenigstens 2 mm insbesondere wenigstens 3 mm, insbesondere wenigstens 4 mm, insbesondere wenigstens 5 mm, und vorzugsweise höchstens 10 mm, insbesondere höchstens 9 mm, insbesondere höchstens 8 mm, insbesondere höchstens 7 mm, und weiter insbesondere höchstens 6 mm von einer Anlageebene des Farbrakeltopfs an das Klischee beabstandet ist. Ein Abstand von ca. 4 bis 6 mm, insbesondere von ca. 5 mm, wird als besonders geeignet und vorteilhaft angesehen. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass dann beim Hin- und Herbewegen des Farbrakeltopfs im Zuge der Rakelbewegung die Druckfarbe innerhalb des Rakeltopfs an dem Steigrohr vorbei, aber auch unterhalb des Endes des Steigrohrs vorbei, fließen kann. Hierdurch werden Druckimpulse in das Steigrohr eingeleitet, wodurch ein Erstarren der Druckfarbe an der Oberfläche innerhalb des Steigrohrs, also an der Phasengrenze, sicher verhindert werden kann.
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Auch im Hinblick hierauf erweist es sich als vorteilhaft, dass das Steigrohr eine Innenquerschnittsfläche von wenigstens 30 mm2, insbesondere von wenigstens 40 mm2, insbesondere von höchstens 100 mm2, insbesondere von höchstens 80 mm2, insbesondere von höchstens 60 mm2, und vorzugsweise von 50 mm2 aufweist.
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Weiter erweist es sich als vorteilhaft, dass eine Querschnittsfläche des Steigrohrs höchstens 5 %, insbesondere höchstens 2 %, insbesondere höchstens 1,5 %, insbesondere höchstens 1,0 % der Querschnittsfläche des übrigen Farbraums beträgt. Das Steigrohr selbst kann aus einem starren Material oder aus einem halbstarren Material gebildet sein. In diesem Sinne wird unter einem halbstarren Material ein solches verstanden, welches infolge der Rakelbewegung aufgrund seiner Trägheit geringfügig hin und her ausgelenkt werden kann. Bei dem Material kann es sich in vorteilhafter Weise um ein thermoplastisches Elastomer, beispielsweise des Handelsnamens Mapren, handeln. Ein Material mit einer Shore A-Härte von 40 - 90, insbesondere von 50 - 80 wird als vorteilhaft angesehen. Die Härte kann insbesondere nach ASTM D 2240 bestimmt werden.
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Es kann sich weiter als vorteilhaft erweisen, wenn die Entlüftungsöffnung durch einen Stutzen oder Nippel begrenzt außerhalb des Farbbehälters mündet und von einer abnehmbaren Kappe oder von einem zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verstellbaren Verschlusselement abdeckbar ist.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Farbrakeltopfs.
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In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Farbrakeltopfs;
- 2 eine perspektivische Ansicht des Farbrakeltopfs nach 1 entlang einer Längsmittelebene aufgeschnitten; und
- 3 eine Seitenschnittansicht des Farbrakeltopfs nach 1 und 2 mit angedeutetem Klischee und Druckfarbe.
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Die 1 bis 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Farbrakeltopf 2 für eine Tampondruckmaschine. Der Farbrakeltopf 2 umfasst einen einseitig offenen Farbbehälter 4, der im beispielhaft dargestellten Fall dom- oder kuppelförmig ausgebildet ist und in 3 in Anlage an ein angedeutetes Klischee 6 einer im Übrigen nicht dargestellten Tampondruckmaschine dargestellt ist. Der Farbrakeltopf 2 bzw. dessen Farbbehälter 4 umfasst im beispielhaft dargestellten Fall eine kreisringförmige Rakelschneide 8, die beispielhaft in einer dem Klischee zugewandten umlaufenden Ringnut 10 angeordnet ist. In diese Ringnut 10 ist beispielhaft ein elastisch nachgiebiges Material 12 eingelassen, welches wiederum beispielhaft eine Ringnut 14 aufweist, in die die Rakelschneide 8 eingesetzt ist. Die Rakelschneide 8 definiert eine Anlageebene 16 des Farbrakeltopfs 2 gegen das Klischee 6.
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Der Farbbehälter 4 begrenzt einen Farbraum 18 zur Aufnahme und Bevorratung von auf das Klischee 6 aufzubringender Druckfarbe.
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Der Farbbehälter 4 umfasst des Weiteren eine Entlüftungsöffnung 22, die von dem Farbbehälter 4 selbst begrenzt ist. Der Farbbehälter 4 umfasst hierzu einen Leitungsabschnitt oder Anschlussstutzen 24, der in einem oberen Bereich des Farbraums 18 sowie außerhalb des Farbbehälters 4 mündet. Im Inneren des Farbraums 18 ist erfindungsgemäß ein Steigrohr 28 auf den Leitungsabschnitt oder Anschlussstutzen 24 aufgesteckt und dort klemmschlüssig und dichtend gehalten. Das Steigrohr 28 erstreckt sich in Richtung orthogonal zu der Anlageebene 16 des Farbbehälters 4 und endet wenige Millimeter beabstandet von der Anlageebene 16 . Beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Farbrakeltopfs taucht das Steigrohr 28 also in die Druckfarbe 20 ein. Eine Gasphase 30 innerhalb des Farbraums 18 oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche 31 der Druckfarbe 20 ist also von dem mit der Entlüftungsöffnung 22 kommunizierenden Inneren des Steigrohrs 28 abgetrennt. Dies bedeutet, dass im Betrieb des Farbrakeltopfs 2 und der infolgedessen erzeugten Betriebswärme Lösemittel von der Druckfarbe 20 verdampft und dieses Lösemittel nicht unmittelbar durch die Entlüftungsöffnung 22 aus dem Farbrakeltopf 2 entweichen kann. Durch die Entlüftungsöffnung 22 hindurch kann vielmehr nur Lösemittel entweichen, welches von der sehr viel kleineren Oberfläche der Druckfarbe 20 innerhalb des Steigrohrs 28 abdampft. Wenn der Druck innerhalb der Gasphase 30 oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche 31 der Druckfarbe 20 ansteigt, so führt dies zu einem Anstieg des Flüssigkeitsspiegels 32 innerhalb des Steigrohrs. Da von hier aus ein Abdampfen von Lösemittel, wenn auch in sehr viel geringerem Maße, möglich ist, bildet das Steigrohr 28 dennoch eine Art Druckausgleichsvorrichtung bei dem Farbrakeltopf.
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Das Steigrohr 28 ist vorzugsweise aus einem halbstarren, leicht elastischen Material gebildet, so dass es im Zuge der Rakelbewegung leichte Bewegungen ausführen kann. Dies trägt dazu bei, dass der Flüssigkeitsspiegel 32 innerhalb des Steigrohrs 28 dauerhaft während eines typischen Industriezeitintervalls flüssig bleibt. Hierzu trägt auch die Beabstandung d eines freien Endes 34 des Steigrohrs 28 von der Anlageebene 16 bei, wodurch das Hindurchfließen von Druckfarbe 20 unterhalb des freien Endes 34 stattfinden kann und hiermit einhergehende Druckwellen in das Steigrohr 28 gelangen können.
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Die Entlüftungsöffnung 22 mündet im beispielhaft dargestellten Fall über den Leitungsabschnitt oder Anschlussstutzen 24 nach außerhalb des Farbrakeltopfs 2. Dort kann eine nicht dargestellte Kappe oder ein stellbares Verschlusselement vorgesehen sein.
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Dadurch, dass die Innenquerschnittsfläche des Steigrohrs 28 und damit auch die Fläche des Flüssigkeitsspiegels 32 der Druckfarbe 20 innerhalb des Steigrohrs 28 sehr viel geringer ist als die Flüssigkeitsoberfläche 31 der Druckfarbe 20 außerhalb des Steigrohrs 28 wird insgesamt sehr viel weniger Lösemittel verdampft und der Druckfarbe 20 entzogen. Auf diese Weise bleibt der Lösemittelgehalt der Druckfarbe 20 sehr viel weniger beeinflusst und konstanter. Im Ergebnis braucht während eines typischen Industriezeitintervalls von acht Stunden kein Lösemittel nachgefüllt zu werden, sondern die Viskosität der Druckfarbe ändert sich nur in drucktechnisch nicht sehr relevantem Umfang.
