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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Fluiden
oder Gelen, insbesondere Stempelkissen, z.B. für selbstfärbende Stempelautomaten oder
für Inkjet-pads.
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Bekannt
sind Schaumstoffkissen als Farb- und Tintenspeicher, die bei der
Verwendung als Stempelkissen mit einem feinporigen, schaumbeschichteten
Textilmaterial als Decklage laminiert sind. Der Schaumstoff dient
einerseits als Farbspeicher, aber auch als rückstellfähiges Polster, das so ausgebildet
ist, dass es sich bei Kontakt mit der Stempelfläche beim Stempelvorgang deformiert
und anschließend
selbstständig
wieder in die Ausgangsposition zurückstellt.
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Das
an der Nutzfläche
fixierte Deckmaterial bildet zwar die mechanisch abriebfeste Kontaktfläche, muss
aber auch eine sehr feine und druckbeständige Porenstruktur aufweisen,
um stets, unabhängig
vom Deformationsgrad oder der Größe des Stempels
einen besonders gleichmäßigen Farbstoffauftrag
auf den Stempel und damit einen besonders klaren Stempelabdruck
leisten zu können.
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Die
eingesetzten Farben enthalten zum Teil organische Lösungsmittel,
vorzugsweise höhere
Alkohole oder auch Etheralkohole, z.B. Butanol oder 1-Methoxy-2-propanol,
um die Farbstoffrezeptur in einer verwendungsfähigen Form zu halten. Diese
Lösungsmittel
können
aber zu einer ungewollt raschen Alterung des Schaumstoffes führen, der
die Funktion eines Farbstoffreservoirs ausüben soll.
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Denn
die Verwendung von Chemikalien, insbesondere von Lösungsmitteln,
in der Farbstoffrezeptur kann zur Beeinträchtigung oder gar Zerstörung der
Porenstruktur des Schaumstoffs führen. Diese
Beeinträchtigung
kann schließlich
zum Verlust der Elastizität
und der elastischen Verformbarkeit des gesamten Polsters und schließlich zum
Ausfall des gesamten Stempels führen.
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Besonders
nachteilig kann ein Versagen der Reservoirfunktion sein, indem beispielsweise
beim Nachfüllen
einer bestimmten Menge der Stempeltinte lediglich ein kleiner Anteil
im Polster verbleibt, während
ein nicht unwesentlicher Anteil der Stempeltinte nicht im Reservoir
gebunden werden kann und aus dem Polsterbereich wieder heraus fließt.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Stempelkissen liegt in der Abnahme
des Anpressdruckes und der damit verbundenen Rückstellfähigkeit des gesamten Laminates,
wenn das Polster durch die Chemikalien in seinen technischen Eigenschaften beeinträchtigt wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elastisch verformbaren
Farbstoffspeicher bereitzustellen, dessen Material von den üblich verwendeten
Lösungsmitteln
und Chemikalien nicht angegriffen wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen
von Fluiden und Gelen gelöst,
mit einem Hauptkörper,
bestehend aus einer Fasermischung, die zur dauerhaften Aufnahme von
Fluiden geeignet ist, einer den Hauptkörper abdeckenden Schicht, die
von den Fluiden oder Gelen durchdringbar ausgebildet ist, wobei
die den Hauptkörper
abdeckende Schicht mit dem Hauptkörper unlösbar verbunden ist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis
11 angegeben.
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Vorteilhafterweise
ist der Hauptkörper
in seinem Volumen komprimierbar und gibt bei Kompression die Fluide
oder Gele durch die den Hauptkörper abdeckende
Schicht frei.
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Vorteilhafterweise
besteht der Hauptkörper aus
unterschiedlichen Fasern oder Vliesen.
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Vorteilhafterweise
werden die unterschiedlichen Fasern oder Vliese durch Vernadeln,
Filzen oder Walken miteinander verbunden, wobei die Techniken des
Vernadelns, Filzens und Walkens dem Durchschnittsfachmann bekannt
sind.
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Zweckmäßigerweise
bilden die Fasern des Hauptkörpers
ein Filz- oder Vliesmaterial aus, welches durch das herkömmlich bekannte
Fluidstrahl verfestigen verfestigt und komprimiert wird.
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Für den Hauptkörper verwendetes
Textilmaterial kann aus einer Vielzahl unterschiedlicher Fasern,
wie z.B. Naturfasern, insbesondere Wolle, Viskose, oder Kunstfasern,
insbesondere Polyacrylat-Superabsorber-Fasern, Polyacryl, Polyethylen, Polyester,
Polyamid oder anderen Thermoplasten oder Polymerisaten, hergestellt
werden.
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Durch
eine geeignete Mischung der oben genannten Fasern können die
spezifischen chemischen und physikalischen Eigenschaften des Hauptkörpers dem
jeweiligen Bedarf genau angepasst werden.
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Durch
geeignete Wahl von Faserrohstoffen für den Hauptkörper ist
es möglich,
eine bestimmte chemische Beständigkeit
des Hauptkörpers
z.B. gegen Chemikalien, insbesondere gegen organische Lösungsmittel,
zu erzielen.
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Über die
eingesetzte Faserfeinheit, die Orientierung der Fasern und das spezifische
Gewicht des für
den Hauptkörper
verwendeten Textilmaterials kann das spezifische Aufnahmevermögen für Fluide oder
Gele, z.B. Farbstoffe, eingestellt werden.
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Durch
Variation der Dicke des Hauptkörpers kann
demnach das Aufnahmevolumen für
Fluide oder Gele, wie z.B. eine Dispersion oder Farbstofflösung, gesteuert
werden. Die Verwendung von Fasern mit besonders hohem physikalischen
Flüssigkeitsrückhaltevermögen, wie
z.B. Viskose, Wolle oder Polyacrylat-Superabsorber-Fasern, ermöglicht die
Aufnahme größerer Farbstoffmengen
in der Porenstruktur des Hauptkörpers.
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Durch
die Verwendung von Fasern mit geringerem Faserdurchmesser erreicht
man im Mittel feinere Poren, die aufgrund der größeren Kapillarkräfte eine
größere Menge
an Fluid oder Gel aufnehmen und festhalten können.
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Folglich
ist es möglich,
durch die Auswahl des Fasertyps und der Faserfeinheit, sowie durch
die Festlegung geeigneter Fasermischungen die Aufnahme-, Speicher-
und Abgabefähigkeit
des für
den Hauptkörper
verwendeten Textilmaterials für
Fluide oder Gele, beispielsweise lösungsmittelbasierte Farbstoffe,
in weiten Grenzen zu modifizieren.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht die den Hauptkörper abdeckende
Schicht aus beschichtetem Baumwollgewebe, feinporigem Filz oder
aus meltblown-, spundbond-, oder spunlace Vlies oder aus gespaltenem
oder geschorenem Wollfilz.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die den Hauptkörper abdeckende feinstrukturierte
Schicht auf den Hauptkörper laminiert.
Der Laminierungsprozess läuft
bei Temperaturen ab, die sich an dem verwendeten Heißklebersystem
orientieren.
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Die
Temperaturbeständigkeit
der verwendeten Materialien, sowohl für den Hauptkörper, als
auch für
die den Hauptkörper
abdeckende Schicht, ist so zu wählen,
dass der kurzfristige Hitzekontakt keine Schädigung der verwendeten Materialien,
wie z.B. des Filzes oder der Faserkomponenten, verursacht.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
der Hauptkörper
einen wählbaren
Anteil niedrigschmelzendes Fasermaterial, wie beispielsweise Schmelzklebefasern oder
Bikomponentenfasern mit z.B. Kern-Mantel-Struktur.
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Mit
Hilfe dieser Fasern ist es möglich,
die unterschiedlichen Fasertypen thermisch miteinander zu verbinden,
vorzugsweise über
eine Formschlussverbindung. Hierbei werden die enthaltenen Klebefasern thermisch
aktiviert, d.h. sie werden über
die Schmelztemperatur des niedrigschmelzenden Anteils erhitzt. Dieses
Erhitzen und Aufschmelzen des niedrigschmelzenden Anteils führt zum
Verfließen
des nunmehr flüssigen
Mantelanteils der Fasern. Aufgrund der Oberflächenspannung im flüssig-viskosen
Kunststoff, schmiegt sich dieser um die jeweiligen Berührungspunkte
der sich kreuzenden Fasern und bildet beim Erkalten Verdickungen
an den Berührungspunkten,
die z.B als ringartige Manschetten um diese Berührungspunkte ausgebildet sein
können.
Beim Abkühlen
werden die übrigen
Fasern an den Kreuzungspunkten und sonstigen Berührungspunkten verklebt.
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Diese
Verklebung kann z.B. in einem vorgeschalteten Prozess, z.B. Erhitzen
in einem Textilspannrahmen über
die Schmelztemperatur des niedrigschmelzenden Klebers, oder z.B.
beim eigentlichen Laminierschritt mit der abdeckenden Schicht durchgeführt werden.
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Der
Vorteil der thermischen Bindung liegt zum einen in der Vermeidung
von Faseraustrag an den Schnittkanten des für den Hauptkörper verwendeten
Textilmaterials, das z.B. aus Bahnenware entnommen wird und dabei
lose Schnittkanten aufweisen würde,
wenn kein Bindesystem verwendet wird.
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Ferner
werden die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Reproduzierbarkeit
des Rückstellvermögens des
Hauptkörpers,
z.B. in der Verwendung als Stempelkissen, wesentlich verbessert,
da das Material durch die internen Bindepunkte verbesserte Federungseigenschaften
gegenüber
einem nicht gebundenem System aufweist.
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Gegenüber einer
chemischen Bindung der Fasern besteht der Vorteil, dass Porenvolumen
weder durch einen zusätzlichen
Ausrüstungsprozess, noch
durch einen zusätzlichen
Materialeintrag reduziert wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt
die Verbindung zwischen dem Hauptkörper und der den Hauptkörper abdeckenden
Schicht – ohne
Verwendung eines weiteren Klebersystems – mit reversibel aktivierbarem
Heißkleber.
Hierfür
muss der Bindefasertyp, sowie dessen anteilige Menge und Anordnung
im Hauptkörper
geeignet ausgewählt
sein.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung näher
erläutert.
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Es
wird eine Fasermischung aus 25% Viskose 3,3 dtex, 25% Viskose 6,7
dtex, 30% Polyamid 6, 6,7 dtex und 20% Copolyamid-Polyamid-Kern-Mantelfaser
mit 4,2 dtex verwendet. Der Schmelzbereich des Copolyamidmantels
der Kern-Mantelfaser kann z.B. bei 115°C liegen. Die Fasern werden
zunächst gekrempelt,
als Faservlies abgelegt und dieses mehrlagige Vlies wird der Vernadelung
zugeführt.
Die Dicke des Hauptkörpers
beträgt
vorzugsweise 3 mm bis 8 mm, z.B. 5,5 mm, bei einem Flächengewicht von
vorzugsweise 500 g/m2 bis 1500 g/m2, z.B. ca. 900 g/m2.
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Das
Material wird auf die Abmessungen einer beheizten Fläche einer
Presse zugeschnitten, mit einem Heißklebevlies für die Laminierung
belegt. Auf diese Materialschicht wird das Abdeckmaterial als dritte
Schicht aufgelegt. Ein Pressvorgang bei einer Temperatur von 100°C bis 200°C, vorzugsweise 135°C, einem
Druck von 1 bar bis 50 bar, z.B. 17 bar, und einem definiertem Plattenabstand
von vorzugsweise 8 mm bis 10 mm für vorzugsweise 30 s bis 3 min,
z.B. 1,5 min, führt
zu einem Laminat, das, nach Abkühlung,
in einem weiteren Arbeitsgang auf die benötigten Endformate zugeschnitten
werden kann.
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Nachfolgend
wird eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung
eines Stempelkissens ohne Haltevorrichtung;
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2 eine Detailansicht des
Hauptkörpers 3 gemäß 1;
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3 eine Schnittdarstellung
eines Stempelkissens mit Haltevorrichtung;
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4 eine Draufsicht des Stempelkissens mit
Haltevorrichtung gemäß 3;
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1 zeigt eine quaderförmige Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Bereitstellen von Fluiden und Gelen zur Verwendung
als Stempelkissen. Der Hauptkörper 3 besteht
aus einem Filz- oder Vliesmaterial, dessen Fasern, wie in einer
Detailansicht in 2 gezeigt, über ein
thermisches Verfahren miteinander verbunden wurden. Auf den Hauptkörper 3 ist
eine Kleberschicht 2 angebracht, welche das Laminieren
der den Hauptkörper
abdeckenden Schicht 1 auf den Hauptkörper ermöglicht. Die den Hauptkörper abdeckende
Schicht 1 ist von den Fluiden oder Gelen durchdringbar
ausgebildet und der Hauptkörper 3 ist
in seinem Volumen komprimierbar, damit bei Ausübung von Druck durch einen
Stempel auf die den Hauptkörper
abdeckende Schicht 1 die Fluide oder Gele freigegeben werden.
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2, eine Detailansicht des
Hauptkörpers 3 gemäß 1, zeigt Verdickungen an
einem Berührpunkt
zweier sich kreuzender Fasern 4, aus welchen das Filz-
oder Vliesmaterial zusammengesetzt ist. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Verdickung in Form von ringartigen Manschetten 5a, 5b, 5c, 5d um
den Kreuzungspunkt ausgebildet. Diese, hier ringartig ausgebildeten,
Manschetten 5a, 5b, 5c, 5d bestehen
aus niedrigschmelzendem Fasermaterial, welches im Fasermaterial
des Hauptkörpers
anteilig enthalten ist. Das durch Erhitzen verflüssigte, niedrigschmelzende
Fasermaterial schmiegt sich um die Berührpunkte der sich kreuzenden
Fasern 4 und verklebt diese unter Ausbildung der Verdickung 5a, 5b, 5c, 5d am
Berührpunkt,
nachdem das Material abgekühlt
und der niedrigschmelzende Faseranteil wieder verfestigt ist.
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3 ist eine Schnittdarstellung
von einem Stempelkissen 1, 2, 3 in einer
Haltevorrichtung 6a, 6b, d.h. von einem gebrauchsfertigen
Stempelkissen. Die Haltevorrichtung ist quaderförmig ausgebildet, mit einer
ebenfalls quaderförmigen
Vertiefung, welche das Stempelkissen 1, 2, 3 gemäß 1 aufnehmen kann. Die seitlichen
Ränder
des oberen Teils 6a der Haltevorrichtung, welche, zusammen
mit dem unteren Teil 6b der Haltevorrichtung, das Stempelkissen
horizontal fixieren, sind in solcher Weise nach innen gebogen, dass
sie sich an den Rand der oberen Deckfläche 1 des Stempelkissens
anschmiegen und dieses dadurch auch in vertikaler Richtung fixieren. Die
Haltevorrichtung 6a, 6b ist zweiteilig ausgebildet, um
so ein einfaches Einbringen des Stempelkissens in die Haltevorrichtung
zu ermöglichen
und darauf folgend eine feste Verbindung beider Teile, z.B. durch Kleben,
herzustellen.
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In 4 ist das Stempelkissen
mit Haltevorrichtung gemäß 3 in einer Draufsicht dargestellt.
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- 1
- den
Hauptkörper
abdeckende Schicht
- 2
- Kleberschicht
- 3
- Hauptkörper
- 4
- Zwei
sich kreuzende Fasern
- 5a–d
- Verdickung,
als ringartige Manschetten ausgebildet
- 6a
- oberer
Teil der Haltevorrichtung
- 6b
- unterer
Teil der Haltevorrichtung