DE4235586A1 - Verfahren zur Übertragung flüssiger Medien von einem Festkörper auf einen anderen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Übertragung flüssiger Medien von einem Festkörper auf einen anderen sowie Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Übertragung flüssiger Medien von einem ersten Fest
körper auf einen zweiten Festkörper, der eine Ober
flächenstruktur aufweist sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens.
Zur Auftragung von flüssigen Medien auf Festkörper werden
üblicherweise Bürsten und Pinsel verwendet. Im Bereich
der Drucktechnik werden zur Übertragung von flüssigen
Medien, insbesondere Druckfarben, auf die Druckwalzen
auch andere walzenförmige Körper verwendet, so zum
Beispiel im Tiefdruckverfahren sogenannte Anspülwalzen.
Dabei wird das flüssige Druckmedium, üblicherweise Druck
farbe, aus dem Farbbehälter durch die Anspülwalze aufge
nommen und auf den Tiefdruckzylinder übertragen. Der so
genannte Tiefdruckzylinder enthält Oberflächenstrukturen
wie beispielsweise "Näpfchen", die mit der betreffenden
Druckfarbe gefüllt werden. Sofern im Tiefdruckverfahren
die Druckfarbe durch die Anspülwalze an den Tiefdruck
zylinder verbracht wird, werden dafür plüschbezogene
Walzen oder gummierte Walzen mit in Umfangsrichtung ein
geschliffenem Rillenprofil eingesetzt. Bei den plüschbe
zogenen Walzen zieht die Druckfarbe in den Plüschbezug
ein und überschüssige Farbe wird dann durch Abrollen auf
dem Tiefdruckzylinder in die Näpfchen gebracht. Ähnlich
verhält es sich mit den Gummiwalzen, die Profile in
Umlaufrichtung aufweisen. In den Rillen des Profils wird
Farbe auf den Tiefdruckzylinder transportiert.
Als Nachteil der bisher eingesetzten Anspülwalzen wirkt
sich beispielsweise das Ausflusen der plüschbezogenen
Walzen aus. Gravierender ist jedoch der Nachteil, daß
plüschbezogene Walzen durch den Flüssigkeitsdruck vor dem
Walzenspalt durchrutschen. Dadurch ist eine gleichmäßige
Anspülung nicht gewährleistet. Außerdem ist das Reinigen
und Neubeziehen der Walzen mit Plüschbezügen relativ
aufwendig. Bei geschliffenen Profilwalzen, zum Beispiel
solchen mit Rillenprofilen, kann das Rillenprofil das
Druckbild überlagern, so daß in den Druckerzeugnissen das
Rillenprofil abgebildet werden kann.
Die für das Beispiel der Druckindustrie beschriebenen
Nachteile ergeben sich für alle entsprechenden Anwen
dungsbereiche, in denen flüssige Medien von einem Fest
körper auf einen zweiten Festkörper übertragen werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
ein Verfahren bereitzustellen und eine Vorrichtung zu
schaffen, die die eingangs genannten Nachteile des
Standes der Technik vermeidet und eine bessere Über
tragung eines flüssigen Mediums von einem Festkörper auf
den anderen ermöglichen.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch ein Ver
fahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteran
sprüche 2 und 3 betreffen bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Anspruch 4 betrifft
eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, wobei die folgenden Unteransprüche bevorzugte
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar
stellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung flüssiger
Medien in einem ersten Festkörper auf einen zweiten Fest
körper nutzt in vorteilhafter Weise die Effekte, die sich
aus der stochastischen Oberflächenstruktur des ersten
Festkörpers, der das flüssige Medium auf den zweiten
überträgt, ergibt. Durch die Vertiefungen in der Ober
fläche des ersten Festkörpers wird ausreichend flüssiges
Medium an den zweiten Festkörper herangebracht, so daß
dieser mit flüssigem Medium ausreichend benetzt wird.
Durch das elastische Verhalten der Oberfläche des ersten
Festkörpers wird das durch die Vertiefungen gebildete
Profil des ersten Festkörpers im Spalt zwischen dem
ersten und zweiten Festkörper zusammengedrückt. Dadurch
entsteht ein hydrostatischer Druck in diesem Spalt, da
das angespülte flüssige Medium nach außen gedrückt wird.
Das flüssige Medium wird durch den hydrostatischen Druck
in die Vertiefungen des zweiten Festkörpers gedrückt. Die
Voraussetzung dabei ist jeweils, daß das Gesamtvolumen
der Vertiefungen des zweiten Festkörpers geringer ist als
dasjenige des ersten Festkörpers. Dann kann soviel Flüs
sigkeit übertragen werden, daß sämtliche Vertiefungen
gefüllt werden.
Übertragen auf die Probleme, die in der Druckindustrie
auftreten, bedeutet dies, daß durch die Vertiefung in den
Profilen der Anspülwalze immer ausreichende Mengen an
Druckfarbe an den Tiefdruckzylinder gebracht werden, so
daß ein zwangsweises Befüllen der Näpfchen des Tiefdruck
zylinders gewährleistet wird. Dabei sorgen die hoch
stehenden Profilteile der Anspülwalze für ein ausreichen
des kraftschlüssiges Mitnahmeverhalten der Anspülwalze
durch den Tiefdruckzylinder. Das elastische Verhalten der
elastischen aber formstabilen Oberfläche gewährleistet
das Zusammendrücken des Profils im Walzenspalt. Dadurch
entsteht ein hydrostatischer Druck im Walzenspalt, da die
angespülte Farbe nach außen gedrückt wird. Die Druckfarbe
wird durch den hydrostatischen Druck in das Näpfchen ge
preßt. Vorteilhaft wirkt sich dabei aus, daß Restfarbe,
die im Näpfchen verblieben ist und nicht auf die Druck
vorlage übertragen wurde, ausgespült wird. Die Anspül
walze läßt sich leicht mit entsprechenden Lösemitteln
reinigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Verfahrens können neben Druckfarben auch andere
flüssige Medien als Druckfarbe, so zum Beispiel flüssige
Kleber wie Haftkleber oder Leim, auf andere Gegenstände
übertragen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die
insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens geeignet ist, besteht entweder vollständig aus
einem nachgiebigen aber formstabilen Material oder be
steht mindestens aus einer Oberflächenschicht aus einem
nachgiebigen aber formstabilen Material. Dieses Material
weist in der Oberfläche Vertiefungen auf, die ein un
regelmäßiges, zufälliges (stochastisches) Muster bilden
und eine Rauhtiefe Rz < 20 µm aufweist. Der Rz-Wert ist
gemäß DIN 4768 definiert.
Als Festkörper kommen alle zur Übertragung von flüssigen
Medien geeignete dreidimensionale Gestaltungen in Be
tracht. Vorzugsweise bildet die erfindungsgemäße Vorrich
tung einen zylindrischen Körper wie eine ein- oder mehr
schichtige Walze oder Hülse. Dabei ist mindestens die
äußerste Schicht des zylindrischen Körpers aus dem nach
giebigen aber formstabilen Material geformt. Als Ober
flächenmaterialien haben sich insbesondere elastomere
Werkstoffe wie Poly-Urethane, Gummen auf synthetischer
und natürlicher Basis, Blockcopolymerisate und ähnliche
bewährt.
Insbesondere kommen die folgenden elastomeren Materialien
in Betracht wie Polyacrylat-Kautschuk (Kurzbezeichnung
nach ASTM D-1418-79 ACM), Chlorpolyethylen-Kautschuk
(CM), Chlorsulphonyl-Polyethylen-Kautschuk (CSM),
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Ethylen-Propylen-
Kautschuk (EPM) und Fluor-Kautschuk (FKM). Neben den
vorgenannten Kautschuken der sogenannten M-Gruppe mit
gesättigten Kohlenstoff-Hauptketten kommen insbesondere
solche der sogenannten O-Gruppe mit Sauerstoffin der
Hauptkette in Betracht wie Epichlorhydrin-Kautschuk (CO),
Epichlorhydrin-Copolymer-Kautschuk (ECO) und
PropylenoxidCopolymer-Kautschuk (GPO); weiterhin kommen
Kautschuke der sogenannten R-Gruppe in Betracht, die eine
ungesättigte Kohlenwasserstoffkette aufweisen wie
Butadien-Kautschuk (BR), Chlorpren-Kautschuk
Isobuten-Isopren-Kautschuk (IIR), Brombutyl-Kautschuk
(BIIR), Chlorbutyl-Kautschuk (CIIR), Isopren-Kautschuk
(IR), Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Natur-Kautschuk
(NR) und Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR). Des weiteren
kommen Kautschukarten der sogenannten Q-Gruppe in Be
tracht, die Silicon in der Hauptkette aufweisen. Dies
sind Fluor-Silicon-Kautschuk (FVMQ), Methyl-Phenyl-
Silicon-Kautschuk (PMQ), Methyl-Phenyl-Vinyl-Silicon-
Kautschuk (PVMQ), Methyl-Silicon-Kautschuk (MQ) und
Methyl-Vinyl-Silicon-Kautschuk (VMQ); daneben kommen aus
der sogenannten U-Gruppe der Kautschukarten, die Kohlen
stoff, Sauerstoff und Stickstoff in der Hauptkette auf
weisen, die folgenden in Betracht wie Polyester-Urethane
(AU) sowie Polyether-Urethane (EU).
Sofern nur die äußerste Schicht aus den genannten
Materialien aufgebaut ist, ist es vorteilhaft, daß die
Dicke dieser Schicht größer ist als die Rauhtiefe.
Die Oberflächenstrukturen bilden ein unregelmäßiges zu
fälliges (stochastisches) Muster. Dabei können Ober
flächenstrukturen hinsichtlich der Größe der Vertiefungen
und Erhebungen sowie hinsichtlich deren Anordnung auf der
Oberfläche unterschieden werden. Von geschlossenen Profi
len ist dann die Rede, wenn die Erhebungen quasi im Sinne
von Höhenlinien in sich nicht unterbrochen sind, während
von offenen Profilen gesprochen wird, wenn die Erhebungen
grundsätzlich durch Vertiefungen unterbrochen sind. So
hat sich herausgestellt, daß zur Übertragung von Flüssig
keiten mit geringer Oberflächenspannung geschlossene
Profilstrukturen besser geeignet sind, wohingegen offene
Feinprofile für Flüssigkeiten mit höherer Oberflächen
spannung günstiger sind. Geschlossene Profilstrukturen
bauen auch den Druck zur Übertragung des flüssigen
Mediums in den zweiten Festkörper besser auf, da das
flüssige Medium aus den Rillen nicht ohne weiteres ent
weichen kann. Auf der anderen Seite findet sich bei
offenen Rillenstrukturen ein besserer Mitnahmeeffekt des
flüssigen Mediums.
Vorteilhafterweise beträgt die Aufnahmefähigkeit der
Oberfläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der
stochastischen Oberflächenstruktur etwa das Doppelte
Volumen des letztlich zu übertragenden Mediums. Vorzugs
weise beträgt die Aufnahmefähigkeit der Oberfläche min
destens 10 ml/m2.
Für den Bereich der Druckindustrie wird die erfindungs
gemäße Vorrichtung mit einer elastischen Beschichtung
(Gummi oder Kunststoff) bekleidet, die so dick ist, daß
die elastischen Eigenschaften des Materials, die das
flexible Ausweichen des Stoffes auf Druckbelastung aus
der Anstellung gegen einen härteren Körper gewährleistet,
genutzt werden können. Die Oberfläche des Festkörpers zur
Übertragung wird so strukturiert, daß eine bestimmte
Menge des zu übertragenden flüssigen Mediums in den Ver
tiefungen der Oberfläche des Festkörpers mitgenommen
werden kann. Vorzugsweise sind die erhabenen Teile in der
Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung so
dimensioniert, daß sie nicht in die Vertiefungen der
Struktur des zweiten Festkörpers, zum Beispiel des Tief
druckzylinders, eindringen können, um die Näpfchen des
Tiefdruckzylinders nicht auszuquetschen.
Der Anstellweg der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem
Tiefdruckzylinder zueinander wird so gewählt, daß die
elastische Oberfläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung
flexibel ausweicht und der Anstellspalt zwischen Vor
richtung und Tiefdruckzylinder verbreitert wird.
Durch das Ausweichen der elastischen Beschichtung im An
stellspalt, vor allem der relativ kleinen erhabenen Ele
mente der Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Vor
richtung, gerät das Medium zwangsweise in die Vertiefun
gen der Oberflächenstruktur des zweiten Festkörpers,
beispielsweise des Tiefdruckzylinders. Das mitgeschleppte
flüssige Medium erfährt eine Erhöhung des hydrostatischen
Druckes gegenüber dem Normalzustand. Dadurch wird das zu
übertragende flüssige Medium zwangsweise in die Vertie
fungen der Oberflächenstruktur des zweiten Festkörpers,
zum Beispiel des Tiefdruckzylinders, gepreßt. Durch die
Wahl der Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere der Auf
nahmefähigkeit der Oberfläche der erfindungsgemäßen Vor
richtung, läßt sich die Menge des zu übertragenden flüs
sigen Mediums einstellen. Darüber hinaus gewährleistet
die Struktur in der Oberfläche der erfindungsgemäßen Vor
richtung (Profilierung) ein kraftschlüssiges Mitnehmen
durch den zweiten Festkörper, zum Beispiel den
Tiefdruckzylinder.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene Oberflächenmuster
der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei zeigt Fig. 1
ein Grobprofil mit einer Profiltiefe von 0,5 bis 1,0 mm
als geschlossenes stochastisches Oberflächenmuster. Die
Fig. 2 und 3 zeigen hingegen offene Kornmuster als
offene stochastische Oberflächenstruktur. Dabei zeigt das
in Fig. 2 dargestellte offene Kornraster eine feinere
Struktur als dasjenige in Fig. 3.
Die Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird vorzugsweise mittels laseroptischen Verfahren her
gestellt. Dabei wird eine ein stochastisches Muster auf
weisende Vorlage durch Markieren mittels eines Laser
strahls auf die Oberfläche der erfindungsgemäßen Vor
richtung übertragen. Alternativ kann die äußere Ober
fläche mit einer stochastischen Oberfläche versehen
werden, um danach mit anderen Teilen zur erfindungsge
mäßen Vorrichtung zusammengefügt zu werden.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der
Druckindustrie haben sich die folgenden Kriterien als
positiv herausgestellt: Im Lichterbereich ist die Menge
der auftretenden Missing-Dots im Vergleich zu Anspül
walzen mit regelmäßiger Oberflächenstruktur geringer; die
Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen als An
spülwalzen führen zu einer höheren Farbdichte (durch
Reflektion gemessene Schichtdicke der Farbe) des Drucks,
die bis zu 20% höher liegt als bei der Verwendung ohne
erfindungsgemäße Anspülprofil; die erfindungsgemäßen Vor
richtungen als Anspülwalzen können bei Druckwerken mit
oder ohne elektrostatischer Druckunterstützung eingesetzt
werden. Weiterhin wirkt sich die geringere Spritzneigung
der mit der erfindungsgemäßen Oberfläche versehenen An
sprühwalze und die damit erzielbaren höheren Druckge
schwindigkeiten vorteilhaft aus.
Claims (10)
1. Verfahren zur Übertragung flüssiger Medien von einem
ersten Festkörper auf einen zweiten Festkörper, der
eine Oberflächenstruktur aufweist, wobei das
flüssige Medium durch den ersten Festkörper, der
eine nachgiebige, aber formstabile Oberfläche auf
weist, zunächst in Vertiefungen der Oberfläche des
ersten Festkörpers transportiert wird, wobei diese
Vertiefungen ein unregelmäßiges zufälliges
(stochastisches) Muster bilden und durch aus
Berührung mit dem zweiten Festkörper resultierenden
Druck die nachgiebige, aber formstabile Oberfläche
des ersten Festkörpers derart verformt wird, daß das
flüssige Medium durch die damit verbundene
Druckeinwirkung aus den stochastisch verteilten
Vertiefungen des ersten Festkörpers in die
Vertiefungen der Oberfläche des zweiten Festkörpers
verbracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das flüssige Medium
Druckfarbe, der erste Festkörper eine Anspülwalze
und der zweite Festkörper ein Tiefdruckzylinder ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das flüssige Medium
ein Kleber wie Haftkleber oder Leim ist, mit dem
Gegenstände versehen werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 3, die entweder voll
ständig aus einem nachgiebigen, aber formstabilen
Material bestehen oder oberflächlich ein solches
Material aufweisen und in Mustern angeordnete Ver
tiefungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vertiefungen in der Oberfläche der Vorrichtung ein
unregelmäßiges, zufälliges (stochastisches) Muster
bilden und eine Rauhtiefe Rz < 20 µm, insbesondere <
50 µm, aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß sie einen zylindrischen Körper bildet, der ent
weder ganz aus dem nachgiebigen oder formstabilen
Material geformt ist oder dessen Oberfläche aus dem
nachgiebigen oder formstabilen Material gefertigt
ist, dessen Dicke größer ist als die Rauhtiefe der
Vertiefungen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der zylindrische Körper eine ein- oder mehr
schichtig aufgebaute Walze oder Hülse ist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige,
aber formstabile Oberfläche aus elastischen Werk
stoffen wie elastomeren Kunststoffen, Kautschuken
der M-, O-, R-, Q- sowie U-Gruppe, besteht.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen
struktur aus einem offenen oder geschlossenen
stochastisch verteilten Muster der Vertiefungen
besteht.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche
ein Flüssigkeitsvolumen von etwa dem Doppelten des
Volumens des zu übertragenden Mediums aufnehmen
kann.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche
mindestens 10 ml/m2 aufnehmen kann.
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