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Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Penetration eines
permeablen Flächengebildes.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der
Penetration eines permeablen Flächengebildes, dessen Oberfläche mit einer flüssigen
Auftragssubstanz und gegebenenfalls mit einem oberflächenentspannenden Penetrierungsmittel
zum leichteren Eindringen der Auftragssubstanz in das permeable Flächengebilde versehen
wird, sowie auf Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
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Wenn die Oberfläche eines permeablen Flächenqebildes, z.B. einer textilen
Warenbahn mit einer Auftragssubstanz versehen wird, was z.B. beim Bedrucken des
permeablen Flächengebildes der Fall ist, dann ist es vielfach erwünscht, daß die
Auftrags substanz auch in das permeable Flächengebilde eindringt.
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Die vorhandenen Kapillarkräfte reichen nicht immer aus, um eine
ausreichende
Penetration des permeablen 1läehengebild es zu bewirken, beispielsweise ist es chwierig,
bei dicken Warenbahnen, deren Oberfläciie z.B. nach dem Siebdruckverfahren bedruckt
werden, eine gute, d.h. über die ganze Dicke durchgehende Penetration der 'ilarenbahn
mit der aufgedruckten Farbsubstanz zu bewirken, Beim Bedrucken kommt noch hinzu,
daß dabei die Konturenschärfe möglichst hoch sein soll. Es sind daher eine Reihe
von maßnahmen bekannt, die eine Verbesserung der Penetration, also des Rindringens
des Farbstoffes in die zu behandelnde Warenbahn, erzielen, So wird zum Beispiel
vor dem eigentlichen Druckvorgang ein lösungsmittel als Penetrierungsmittel aufgetragen,
welches das L'indrngen des Farbstofies verbessern soll. Dabei ist von Nachteil,
daß die Korturenschärfe darunter leidet, Weiters versucht man eine Verbesserung
der Penetration dadurch zu erreichen, daß man Farbstoffe niedriger Viskosität und
mit hohem Lösungsmittelanteil verwendet0 Auch hierbei leidet die Konturenschärfe,
dariiber hinaus ist der Zeit-und Energieaufwand für den Trockenprozeß hoch.
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leiters ist es bekannt, den Farbstoff unmittelbar nachdem Auftragen
mit Hilfe eines luftstrahlers in die Warenbahn zu blasen oder durch eine Vakuumeinrichtung
einzusaugen. Hierbei ist die Arbeitsgeschwindigkeit relativ gering und der Effekt
überhaupt in Frage gestellt, wenn nur, wie z0B. beim Bedrucken, ein Teil der Oberfläche
mit Farbstoff versehen wird, weil dann die Saug- oder Blasluft wirkungslos durch
die nicht mit Parbstoff-behandelten Bereiche der Warenbahn strömt.
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Aufgabe der Ereindung ist es daher, das Eindringen einer auf die
Oberfläche eines permeablen Flächengebildes aufgebrachten Auftragssubstanz in das
r'lachengeLilde und gegebenenfalls die vorhergehende Durchdringung des Flächengebildes
mit einem
oberflächenentspannenden Penetrierungsmittel zu erleichtern.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Auftragssubstanz
bzw. das Penetrierungsmittel relativ zum permeablen Flächengebilde in Schwingung
versetzt wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Beschleunigungsmaximuum der Schwingungsbewegung
mindestens das zehnfache der Erdbeschleunigung beträgt.
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Gemäß einer bevorzugten variante der Erfindung wird das permeable
Flächengebilde im wesentlichen normal zur Oberfläche, auf der die Auftragssubstanz
aufgebracht wird, in gerichtete Schwingung versetzt. Die dabei auftretenden Beschleunigungen
des permeablen Flächengebildes bedingen ein Wechselfeld von auf die flässigen Substanzteilchen
der Auftragssubstanz bzw. des Penetrierungsmittels wirkeslden Mass enkräften.
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Gemäß einer anderen zweckmäßigen Variante der erfindung erfolgt eine
Ul trabeschallung des permeablen i'lächengebildes, wodurch die Auftragssubstanz
bzw. das Penetrierungsmittel in Ultraschallschwingungen versetzt wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn dem auf die Substanztei.lchen der Auftragssubstanz
bzw. des Penetrierungsmittels wirkenden Wechselfeld von Massenkräften ein im wesentlicrjen
normal zur Oberfläche des permeablen Flächengebldes gerichtetes, auf die bubstanzteilchen
wirkendes statisches Kraftfeld überlagert wird. Dieses statische Kraftfeld kann
ein Schwerefeld sein. Ferner kann das statische Kraftfeld durch eine statische Druckdifferenz
zwischen der Oberfläche des Flächengebildes, aui den di e Auftragssubstanz aufgetragen
wird, und der gegenüberliegenden Oberfläche erzeugt werden. Weiters kann man mit
elektrostatischen Peldern arbeiten, vorausgesetzt, daß die Substanz, auf welche
diese leider wirken sollen, elektrische Ladungsträger bzw. ferromagnetische Partikeln
enthält.
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Wird das erfindungsgemäße verfahren z.B. an einer Fotationsschablonendruckmaschine
angewendet,
so ist es zweckmäßig, daß das Rakelorgan, welches zum Durchpressen der iiuftragssubstanz
durch die Schablonenöffnungen vorhanden ist, in Bchwingungen versetzt wird. weiteres
ist es möglich, unterhalb der Warenbahn, im Bereich der Berührungsstelle zwischen
Warenbahn und Schablone, ein Druckpolster im Drucktisch anzuordnen. Das in dessen
Innerem befindliche gasförmige oder flüssige Medium wird in periodische Schwingungen
versetzt, die sich auf die Warenbahn und auf die Auftrags substanz fortpflanzen,
wobei die Erzeugung der Druckschwankungen zweckmäßig mittels eines oszillierenden
Kolbens, welcher über eine Druckleitung mit dem Druckpolster in Verbindung steht,
erfolgt.
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Im Falle des Vorhandenseins einer magnetischen Anpressung des Rakelorganes
ist es vorteilhaft, die Schwingungserregung durch periodische Änderungen der Feldstärke
vorzunehmen.
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Die bei den bisher genannten Verfahren angewendeten Frequenzen liegen
vorteilhaft im Bereich bis zu 100 Hz. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der
Erfindung ist es, die Schwingungserregung der Auftragssubstanz mit Hilfe eines Ultraschallgebers
vorzunehmen. Dies kann z.B0 durch Eintauchen eines Ultraschallhornes in den Farbbehälter
im Inneren einer Rotationsschablone erfolgen. Bei Vorhandensein eines Parbsumpfes
auf der der Warenbahn abgewandten Seite einer Schablone kann dieser durch einen
Ultraschallgeber in Porm einer schmalen Klinge, die sich quer zur zu behandelnden
Warenbahn über die Schablonenbreite erstreckt, zu Schwingungen erregt werden.
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Fig. l zeigt schematisch den warenauslaufseitigen Teil einer Rotationsschablonendruckmaschine.
Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch einen Teilabschnitt einer Rotationsschablonendruckmaschine,
die Fig. 3 bis 6 stellen weiter Ausführungsbeispiele von Rotationsschablonendruckmaschinen
dar, die mit den erfindungsgemäßen Einrichtungen versehen sind, ohne die Erfindung
auf diese Beispiele zu beschränken4
In Fig. 1 sind von den wesentlichen
Bauteilen einer Ro tationsschablonendruckmaschine die endlose umlaufende Druckdecke
1, welche die Warenbahn 2 trägt, eine Umlenkwalze 3 der Druckdecke 1 sowie eine
der l)ruckstationen dargestellt, Die Druckstation besteht aus einer Rundschablone
4, einem Farbzuführungsrohr 5 und einer Rollrakel 6 im Inneren der Rundschablone
1 sowie einem Druck tisch 7, der ein Nagnetsystem 8 zur Anpressung der Rollrakel
6 enthält. Die Warenbahn 2 wird bei 9 von der Druckdecke 1 abgehoben und einer nicht
dargestellten Trocken- bzw. Dämpfeinrichtung zugeführt.
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Das Untertrum der Druckdecke 1 läuft in Richtung 10 zurück zum Wareneinlauf
bzw0 zu den Druckmaschinen-Nebenaggregaten, wie Waschwerk und Klebwerk, in dem die
zu bedruckende Warehbahn 2 für den Transport durch die Maschine auf das Obertrum
der Druckdecke 1 aufgeklebt wird.
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Im Bereich 11 wird durch den in diesem Bereich unter der Druckdecke
1 angeordneten Schwingtisch 12 eine vertikale Schwingung der Druckdecke 1 sowie
der auf ihr festgehaltenen Warenbahn 2 in Richtung 13 verursacht. Da die Warenbahn
2 auf der Druckdecke 1 durch Klebung befestigt ist, können bei geeigneter Wahl des
Klebers relativ hohe Vertikalkräfte auf die Warenbahn 2 ausgeübt werden, bevor diese
sich von der Druckdecke 1 löst. Die Druckdecke 1 wird mit Hilfe eines Vakuumkanalsystems,
welches aus den Vakuumrinnen 14 und den Sammelleitungen 15 und 16 besteht, am Schwingtisch
12 festgehalten. An der Unterseite 17 des Schwingtisches 12 befindet sich ein Schwingungserreger
z,B.
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in Form von zwei gegenläufig rotierenden Unwuchtmassen 18. Der ScElwingtisch
12 ist ferner über die Federn 19 am Rahmen der Maschine elastisch abgestützt. Bei
Rotation der Unwuchtmassen 18 wird der Schwingtisch 12 in rasch aufeinanderfolgenden
Schwingungen in ver-tikaler Richtung 13 versetzt. Die durch Vakuum an dem Schwingtisch
12 angesaugte Druckdecke 1 und die auf dieser festgeklebte Warenbahn 2 folgen der
Schwingbewegung nach. Da derartige Schwingungen bekanntlich einen sinusförmigen
Weg- und Beschleunigungsverlauf über die Zeit aufweisen, 'Ni Pll in ir den Umkehrpunkten
die
gesamte mit dem Schwingtisch 12 bewegte Masse einer maximalen BeschleuniOung unterworfen.
Da die Beschleunigungskräfte aufgrund der Bewegungsrichtung in der vertikalen Richtung
wirken, werden die Substanzteilchen der in den Druckstationen auf die Oberfläche
der Warenbahn aufgetragenen Farbmasse in Vertikalrichtung starken Massenkräften
ausgesetzt, die bis zum tausendfachen der Erdanziehungskraft betragen können. Diese
Massenkräfte verursachen im unteren Umkehrpunkt ein Abwärtspenetrieren der Substan3teilchen.
Da die Massenkräfte in jedem einzelnen Sabstanztelchen gerichtet angreifen,erfolgt
die Penetration nahezu ausschließlich in dieser Vertikalrichtung. Die Konturenschär@@
bleibt daher erhalten. Eine Rotationsschablonendruckmaschlne weist üblicherweise
mehrere Druckstationen auf. In diesem Falle kann anstelle eine einzigen Schwingtisches
12 im Bereich des Wareiiauslaufes auch nanh jeder einzelnen Druckstation eln Schwingtisch
angeordnet sein.
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In Fig. 2 sind die wesentlichen Bauteile einer Motationsschablonendruckmaschine
in derselben Weise bezeichnet, wie ke..
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Fig. 1 ; Druckdecke 1, Warenbahn 2, Urajlenk7alze 3, Rundschablos
nen 4 mit Farbzuführungsrohr 5 und Rollrakel 6, Drucktisch 7 mit Magnetsystem 8o
Nach jeder Druckstation wird die Warenbahn 2 jeweils über einen Bereich 20, in dem
die Druckdecke 1 über eine Unterlage 21 läuft, mit Ultraschall aus den Ultraschallgebern
22 beaufschlagt.
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Hierdurch wird die auf der Warenbahn 2 aufgebrachte Farbmasse in
eine intensive Viirbel- bzw. Schwingungsbewegung versetzt, wobei in kleinen Bereichen
der auf der Warenbahn 2 aufgebrachten Farbe ebenfalls höchste Beschleuniaungswerte
und damit Massenkräfte erzielt werden. besonders die Farbmigration innerhalb der
Kapillaren wird hierdurch sehr erleichtert und es erfolgt eine tiefe und durchgehende
Penetration der Warenbahn 2.
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Die Beschleunigungswerte während der Ultrabeschallung können bis zum
Hunderttausendfachen der Erdbeschleunigung betragen0 Als Ultraschallgeber können
die bekannten magnetorestriktiven Geber, bchwingquarzgeber oder auf gasdynamischer
Grundlage arbeitende Schallgeber verwendet werden0 Bei den beiden Ausführungsbeispielen
nach Fig. 1 und 2 wirkt außer dem durch den Schwingtisch 12 bzw. den Ultraschallgebern
22 erzeugten Wechselfeld von Massenkräften auf die Substanzteilchen der auf die
Warenbahn 2 aufgetragenen und in diese eindringenden Parbmasse auch noch ein normal
zur Oberfläche der Warenbahn nach unten gerichtetes statisches Feld, nämlich das
Schwerefeld, wodurch die allein schon durch das Wechselfeld im Zusammenwirken mit
den Kapillarkräften im Inneren der Warenbahn 2 bedingte Penetration der Warenbahn
2 in Richtung des zusätzlichen statischen Feldes intensiviert wird. Anstelle des
bzw.
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zusätzlich zum Schwerefeld können auch andere gerichtete statische
Kraftfelder zur Wirkung gebracht werden, etwa bedingt durch eine Druckdiferenz zwischen
der Oberseite und Unterseite der Warenbahn, durch ein elektrostatisches feld oder
durch ein magnetostatisches Feld.
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In Fig. 3 bezeichnet 4 die Rundschablone; unter dieser wird eine
dicke Warenbahn 2, z.BO ein Teppich, auf einer Druckdecke 1 in Richtung 23 vorüberbewegt,
während sich gleichzeitig die Rundschablone 4 in Umfangsrichtung 24 auf der Warenbahn
2 abrollt. Unterhalb der Rundschablone 4 ist der als'Magnetbalken ausgebildete Drucktisch
7 vorgesehen, in welchem sich das £lektromagnetsystem 8 befindet. Innerhalb der
Rundschablone 4 befindet sich das Farbrohr 5, welches mit Hilfe von Ilaltern 25
ein Rakelblech 26 trägt. Am Ende des Rakelbieches 26 ist eine auf magnetische Felder
ansprechende Leiste 27 vorgesehen, welche im Zusammenwirken mit dem Blektromagnetsystem
8 die Anpres sung des Rakelbleches 26 hervorruft0 Erfindungsgemäf3 wird dieses
Rakelblech
26 in vertikale Schwingungen versetzt, z¢Be durch eine Schwingungsanregung des Farbrohres
5 in Richtung 28.
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Während dieser Schwingungen verbleibt das Ende 29 des Rakelbleches
26 stets im Kontakt mit der Rundschablone 4. Durch die Schwingungsanregung werden
periodische Druckschwankungen in der Auftragssubstanz 30 hervorgerufen, welche die
Penetration der Flüssigkeit in die Warenbahn erleichtern. Die Schwingungsanregung
des Farbrohres 9 erfolgt zweckmäPigerweise mit Frequenzen bis max. 100 Hz. Die Leiste
27 kann auch durch eine Rollrakel ersetzt werden, wobei dann das Rakelblech 26 an
dieser Rollrakel tangierend schleift und die Rollrakel sich an der Rundschablone
4 unter'Einwirkung des magnetischen Peldes abrollt.
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Fig, 4 zeigt einen Längsschnitt durch dieselbe Druckstation. Es gelten
die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 3.
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Das Farbrohr 5 ist in den beiden Oszillatoren 31 an seinen beiden
Enden gelagert, die synchrone Schwingungen gleicher Amplitude in Richtung 32 ausführen
und dadurch das Farbrohr 5 in seiner ganzen Länge in vertikaler Schwingung versetzen.
An den Enden der Rundschablone 4 befinden sich die Schablonenköpfe 33; der rechtsseitige
Schablonenkopf trägt das Rapportrad 34, welches mit einem entsprechenden Zahnrad
35 kämmt.
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In Fig. 5 gelten die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 3 und 4.
Anstelle eines Rakelbleches ist hier eine Rollrakel 6 angeordnet. Die Schwingungsanregung
erfolgt hier nicht über das Farbrohr 5, sondern über das im Drucktisch 7 vorgesehene
Druckpolster 37. Der Drucktisch 7 wird mit einer Metallfolie 38 abgedeckt, die an
den Enden 39 mittels Dichtleisten mit dem Drucktisch 7 verbunden wird. In dem Druckpolster
37 befindet sich ein Druckmedium, z.B. Flüssigkeit oder Luft. ueber eine Leitung
40 ist dieses Druckmedium mit einem nicht mehr dargestellten oszillierenden Kolben
verbunden, der durch seine Oszillation periodische
Druckschwankungen
im genannten Medium hervorruft. Dadurch wird die Schwingung über die Metallfolie
38 und Druckdecke 1 auf die Warenbahn 2 und die Auftragssubstanz 30 innerhalb der
Rundschablone 4 übertragen, wodurch eine Verbesserung der Penetration ermöglicht
wird.
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In Fig. 6 gelten wiederum die vorstehenden Bezeichnungen. Hier wird
das Bedrucken einer dicken Warenbahn gezeigt, ohne die Mitwirkung eines Magnetfeldes
wie in den Beispielen nach Fig. 3, 4 und 5. Innerhalb der Rundschablone 4 befindet
sich neben dem Parbrohr 5 ein Farbbehälter 41, der an seinem unteren Teil mittels
zwei Lippen 42 flüssigkeitsdicht an der Rundschablone 4 anliegt. Innerhalb dieses
Parbbehälters 41 befindet sich Druckfarbe bis zu dem Niveau 430 In diese Druckfarbe
taucht ein Ultraschallhorn 44 ein, wodurch die Farbe in Ultraschallschwingungen
versetzt wird und bei 45 durch die Rundschablone 4 in die Warenbahn 2 tief eindringt.
Unterhalb der Rundschablone 4 stützt sich die Warenbahn 2 auf einen Drucktisch 7
ab, der als Kastenträger ausgebildet ist und an seiner Oberfläche eine Nut 46 aufweist,
deren Breite 47 mindestens gleich groß wie die Distanz zwischen den Lippen 42 ist.
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Eine besonders zweckmäßige spezielle Variante besteht darin, daß
die Schwingung bzw. Ultrabeschallung der Warenbahn nicht auf der Druckmaschine,
sondern in einer der Druckmaschine nachgeschalteten Däfunga- bzw. Trocknungseinrichtung
erfolgt.
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Ferner kann die Warenbahn vor dem Bedrucken mit einem oberflächenentspannenden
Penetrierungsmittel getränkt werden, wobei das Durchdringen der Warenbahn mit dem
Penetrierungsmittel nach dem erfindungsgemäßen Verfahren z.Be durch Schwingtisch
oder Ultrabeschallung intensiviert wird.
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Weiters kann die bedruckte Warenbahn während der Schwingungsanregung
oder Ultrabeschallung mit einem Verdünnungsmittel
für die Farbmasse
behandelt werden, z.B durch Absetzen eines Aerosolnebels im schwingenden bzw. beschallten
Bereich. Dadurch wird eine weitere Erleichterung der Penetration bewirkt.
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Es ist auch nicht entscheidend, ob das erfindungsgemäße Verfahren
bei einer Rotationsschablonendruckmaschine zur Anwendung kommt oder statt dessen
etwa bei einer Schablonendruckmaschine mit Flachschablonen, oder bei irgend einer
anderen Einrichtung, bei welcher eine Warenbahn bzw. allgemein ein permeables Flächengebilde
(etwa eine Schaumstoffmatte) an der Oberfläche mit einer Auftragsmasse versehen
wird, die in das Flächengebilde eindringen soll.
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Patentansprüche