DE816104C - Verfahren und Vorrichtung zum gleichmaessigen Auftragen von Fluessigkeiten auf Gegenstaende aller Art - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum gleichmäßigen Auftragen von Flüssigkeiten auf Gegenstände aller Art Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichmäßigen Auftragen von Flüssigkeiten, wie z. B. Druckfarben, Feuchtfl(issigkeiten o. dgl.,'auf Materialien aller Art, wie Papier, Glas, Holz o. dgl., und besteht darin, daß die aufzutragende Flüssigkeit aus (lern Innern eines geschlossenen Behälters durch in der ganzen Wandung oder einem Teil desselben von Natur vorhandene oder künstlich erzeugte, im Ruhezustande der Vorrichtung als Flüssigkeitssperre wirkende Kapillaren unter Herbeiführung eines Druckausgleiches zwischen Innendruck des Behälters und Außendruck an die Oberfläche des Behälters diffundiert und von dort direkt oder indirekt auf die mit der Flüssigkeit zu versehenden Materialien aufgetragen wird. Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von Flüssigkeiten auf Materialien der verschiedensten Art sind bekannt. Besonders in der Vervielfältigungstechnik und der Drucktechnik müssen Farben oder Feuchtflüssigkeiten völlig gleichmäßig und in genau regelbarer Menge auf Papier, Karton, Glas usw. aufgetragen werden. Gerade das völlig gleichmäßige Auftragen in genau regelbarer Menge konnte aber bisher nicht erreicht werden, da die meisten Anordnungen sich zum Verteilen eines Filzmantels, Schwammgutnmimantels oder einer anderen aus Filz, Schwammgummi oder ähnlichem Material bestehenden dochtartig wirkenden Verteilungsvorrichtung bedienten, wobei die Flüssigkeit dort, wo sie bereits gleichmäßig verteilt sein müßte, nur grob verteilt zugeführt wurde. Die Filzmäntel o. dgl. sind aber nicht in der Lage, eine derart gleichmäßige Verteilung noch vorzunehmen, wie sie erforderlich ist. Selbst die Wahl eines perforierten Zylindermantels mit saugfähigem Belag auf Filz o. dgl. führte nicht zu dem gewünschten Ergebnis, da die Verteilung durch den perforierten Zylindermantel noch viel zu grob war, zumal meistens noch auf mechanischem Wege, z. B. durch die Anwendung von Druckkolben, Walzen oder Rollkörpern der gewünschte Durchtritt der Flüssigkeit durch den perforierten Zylindermantel und den Mantelbelag zu dessen Oberfläche erzwungen werden mußte.
• Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß ein einwandfreies Ergebnis nur dann zu erzielen ist, wenn die Zuführung der Flüssigkeit zu der die Flüssigkeit abgebenden Oberfläche von vornherein über die gesamte Fläche gleichmäßig verteilt erfolgt. Im Zuge dieser Erkenntnis wurde festgestellt, daß die Lösung dieses Problems ohne weiteres möglich ist, wenn man die Flüssigkeit durch Kapillaren hindurch im Wege einer Art Diffusion zu der die Flüssigkeit abgebenden Oberfläche führt. Diese Art der Flüssigkeitsführung hat zunächst den großen Vorteil, daß die Kapillaren gleichzeitig als Flüssigkeitssperre wirken, also bei Nichtbenutzung der Vorrichtung ein unbeabsichtigtes Heraustreten der Flüssigkeit verhindern, weil durch die Füllung der Kapillaren mit Flüssigkeit im Innern des Behälters ein gewisser Unterdruck entsteht, der ein weiteres Nachdrücken der Flüssigkeit verhindert. Diese Wirkung bietet gleichzeitig die Möglichkeit, die Regelung der austretenden Flüssigkeitsmenge in einer voll befriedigenden Weise vorzunehmen, da man zur Ermöglichung des Flüssigkeitsaustrittes einen Ausgleich des Druckunterschiedes zwischen Innen- und Außendruck vornehmen muß, der durch Luftzufuhr zum Innern des Flüssigkeitsbehälters erfolgt. Die Größe der Luftzufuhr bestimmt aber die Schnelligkeit des Druckausgleiches, so daß durch Regelung der Luftzufuhr in einfacher Weise die austretende Flüssigkeitsmenge genau geregelt werden kann.
• Handelt es sich um Flüssigkeiten dickerer oder -näherer Beschaffenheit oder soll eine sehr große Flüssigkeitsmenge austreten oder die Flüssigkeit mit einer größeren Geschwindigkeit ausfließen, als sie durch den Druckausgleich allein erreichbar wäre, so kann man den Druckausgleich bis zum Überdruck steigern und dadurch eine allen Anforderungen genügende Regelung erzielen. Der Überdruck kann mit Hilfe einer Pumpe beliebiger Art, mit Hilfe eines Harmonikabalges oder auf andere geeignete Weise erzeugt werden.
• Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens besteht grundsätzlich aus einem allseitig geschlossenen Behälter als Flüssigkeitsvorratsbehälter, der mit einer von Hand oder maschinell gesteuerten oder automatisch arbeitenden Lufteinlaßvorrichtung versehen ist und dessen Wandungen ganz oder teilweise Kapillarenkanäle aufweisen, die entweder in dem verwendeten Material vorhanden oder . künstlich erzeugt sind. Vorzugsweise wird der Behälter in Form eines Zylinders gewählt, dessen Mantel dann die Kapillarenkanäle in seinem ganzen Umfang und auf seine ganze Länge aufweist. In der einen Stirnseite dieses eine drehbare Walze bildenden Zylinders wird ein Luftsteuerventil vorgesehen, und in der gleichen oder der anderen Seite wird eine Einfüllöffnung zum Einfüllen der Flüssigkeit angeordnet. Selbstverständlich kann das Luftsteuerventil auch auf dem Zylindermantel außerhalb der Porenfläche angeordnet sein. Zusätzlich kann auch eine Luftpumpe an der Vorrichtung angeordnet sein, um den Druckausgleich bis zum Überdruck zu steigern.
• In dem Behälter wird vorteilhaft ein dann als der eigentliche Flüssigkeitsvorratsbehälter dienende zweite Behälter vorgesehen, dessen Querschnitt nur um so viel kleiner als der des Außenbehälters ist, daß nur ein Ringspalt zwischen Innenmantel des äußeren und Außenmantel des inneren Behälters verbleibt, und der nur mit einer in der Längsachse verlaufenden Lochreihe mit dem Inneren des Außenbehälters in Verbindung steht. Bei dieser Anordnung können Innen- und Außenbehälter fest miteiner verbunden und gemeinsam drehbar sein, es kann aber auch der innere Behälter feststehend und der äußere um ihn drehbar sein.
• Das Material des Außenbehälters kann ein beliebiges geeignetes sein. So kann man z. B. den Mantel des Behälters aus keramischem oder metallkeramischem (pulvermetallurgischem)Filtermaterial herstellen, welches die notwendigen Kapillaren enthält. Dabei hat man es in der Hand, jeweils die der in Anwendung kommenden 1#lüssigkeit entsprechende Porengröße und Porenanzahl zu wählen. Zu beachten ist aber bei der Wahl des keramischen Materials der Umstand, daß die Wandstärke verhältnismäßig groß sein muß, so daß die in dem Mantel befindliche Flüssigkeitsmenge im Verhältnis zum Behälterinhalt ziemlich groß ist. Handelt es sich um eine leicht verdunstende oder sich leicht verflüchtigende Flüssigkeit, so kann bei seltenem Gebrauch der Vorrichtung der Flüssigkeitsverlust sehr erheblich sein.
• Diesen Nachteil kann man vermeiden, wenn man den mit den Kapillaren versehenen Behältermantel aus einem als grobes Sieb ausgebildeten Träger herstellt, auf dem eine oder mehrere Schichten Drahtgaze, Glasfasergaze, Seidengaze o. dgl. und als Deckschicht eine mit einer großen Zahl von gleichmäßig verteilten Löchern versehene Metallfolie anordnet. Dabei übernimmt dann die Gaze die Arbeit der gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit und übt gleichzeitig die Funktion der Flüssigkeitssperre aus, während die Deckfolie mit ihren gleichmäßig verteilten feinsten Öffnungen die einwandfrei gleichmäßige Abgabe der Flüssigkeit gewährleistet, gleichzeitig aber das Maß der Verdunstung oder Verflüchtigung auf einen kaum noch meßbaren Wert herabdrückt. Als Deckschicht kann beispielsweise eine auf galvanoplastischem Wege erzeugte Metallfolie verwendet werden, die 5o ooo Löcher und mehr pro cm' enthalten kann. Es ist also ersichtlich, daß die Feinheit der Verteilung allen Forderungen und allen zu verwendenden Flüssigkeiten angepaßt -,werden kann, da praktisch jede gewünschte Zahl der Löcher pro Flächeneinheit und jede gewiinschte Lochgröße gewählt werden kann, um so mehr, als die Löcher bei derartigen Metallfolien mit einer extremen Gleichmäßigkeit in bezug auf Größe und Abstand herstellbar sind.
• Eine schnelle und gleichmäßige Verteilung ist auch möglich, -,renn man unter Fortlassung der Gaze den Metallzylinder an der inneren Oberfläche aufrautet, d. h. also die Oberflächenaktivität vergrößert. Diese Aufrauhung kann auf jede bekannte Art, wie z. B. Kordeln, anodische Oxydation, mittels Sandstrahlgebläse, 1\4etallisieren (Schoopsches Verfahren oder ähnlich), durch elektrolytischen Niederschlag einer stark porösen und rauhen Schicht usw. erfolgen, d. h. also auf jede Art, die die Erzielung einer zerklüfteten Oberfläche gestattet.
• Die Oberflächenaktivität kann weiter dadurch erltölit werden, daß die Lochränder an der inneren Oberfläche kraterförmig erweitert werden. Außer der dadurch erzielten Vergrößerung der Oberfläche erhält man den Vorteil, daß alle etwa von außen in die Löcher eintretenden Verunreinigungen ohne « eiteres «-ieder ausgespült werden.
• Urn eine Verstepfung der Löcher durch Oxydation zu vermeiden, muß darauf geachtet werden, (laß bei Verwendung von Metallen jede elektrolytische Potentialdifferenz. ausgeschaltet ist. Erreichbar ist dieses dadurch, daß alle metallischen Stellen, die mit der Flüssigkeit in Berührung kommen, von gleichem Metall sind. Vorteilhaft wird man Nickel verwenden, da dieser Werkstoff gegenüber der Mehrzahl aller in Betracht kommenden Flüssigkeiten ausreichend widerstandsfähig ist und sich außerdem galvanisch besonders gleichmäßig niederschlagen läßt.
• Die Übertragung der Flüssigkeit von der Oberfläche des Außenmantels auf den gewünschten Gegenstand, z. B. einen Papierbogen, kann direkt durch Abrollen der Walze auf dem Gegenstand oder aber unter Zwischenschaltung einer Saugwalze oder anderem geeigneten Material erfolgen, die dann die austretende Flüssigkeit absaugt und ihrerseits auf das mit Flüssigkeit zu versehende Material aufträgt.
• Um eine schnellere gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf alle aufgerauhten Flächenpartien zu erzielen, kann man auf der inneren Oberfläche des Außenzlinders eine Anzahl belieb eg verlaufender Kanäle' anordnen, die von den Lungen des Außenzylinders ausgehen.
• In der Zeichnung sind mehere Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgeinäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch einen Zylinder aus keramischem Material mit darin angeordnetem Innenzylinder, Abb. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Abb. i mit direkter Auftragung der Flüssigkeit, Abt). 3 einen Längsschnitt durch einen Zylinder aus einem Träger, Drahtgaze und einer Deckfolie, A11.4 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Abb. 3 mit indirekter Auftragung der Flüssigkeit, Alb. 5 eine Einzeldarstellung in vielfach vergrößertem Maßstabe.
• Bei der Ausführung nach Abb. i und 2 besteht der Zylinder aus einem Zylindermantel a aus keramischem Material mit den erforderlichen Kapillaren. Der Zylinder ist an den Stirnseiten durch Scheiben b verschlossen, die gleichzeitig die Lagerzapfen c zur drehbaren Lagerung des Zylinders tragen. In dem so entstandenen geschlossenen Zylinder ist ein zweiter Zylindermantel d angeordnet, der an den Stirnseiten gleichfalls durch die Scheiben h abgeschlossen ist. Der Durchmesser dieses Mantels d ist, wie aus Abb. 2 klar ersichtlich ist, um so viel kleiner als derjenige des Mantels a, daß ringsherum und auf die ganze Länge ein Zylinderspalt e entsteht, der gerade so groß ist, daß er eine schnelle und gleichmäßige Verteilung der aus dem Mantel d austretenden Flüssigkeit gewährleistet. Der Austritt der Flüssigkeit aus dem Innenzylinder in den Außenzylinder erfolgt durch eine in der Längsrichtung des Mantels d verlaufende Reihe von Löchern f. Diese Anordnung bewirkt, daß der Flüssigkeitszutritt zu dem Außenzylinder der Nichtbenutzung dadurch abgestellt werden kann, daß man den Mantel d so dreht, daß die Lochreihe oben liegt. Sind Mantel a und Mantel d gemeinsam drehbar, so tritt bei Benutzung der Vorrichtung bei jeder Umdrehung einmal die Flüssigkeit vom Innenzylinder in den Zylinderspalt e über, während bei feststehendem Mantel d während des Gebrauches eine gleichmäßige dauernde Entnahme von Flüssigkeit aus dem Innenzylinder erfolgt, und zwar entsprechend dem jeweiligen Flüssigkeitsverbrauch.
• Zur Herbeiführung und Regelung des Druckausgleiches ist in der einen Stirnscheibe b ein einfaches Luftauslaßventil g vorgesehen, während in der anderen Stirnscheibe b eine verschließbare Einfüllöffnung h vorgesehen ist.
• Bei der Anordnung nach Abb. 2 ,ist eine direkte Auftragung der Fiüssigkeit auf den mit Flüssigkeit zu versehenden Gegenstand, z. B. einem Papierbogen i, vorgesehen, wobei in bekannter Weise zum Transport des Bogens eine Transportwalze k angeordnet ist.
• Bei der in Abb. 3 und 4 dargestellten Anordnung sind die Teile b-h die gleichen wie in Abb. i und 2. An Stelle des aus keramischem Material bestehenden Mantels a ist jedoch ein Mantel vorgesehen, der aus einem perforierten Metallzylinder m besteht, auf dem Gazeschichten n und eine metallische Drehfolie o angeordnet sind.
• Die Übertragung der Flüssigkeit auf den Gegenstand, z. B. den Papierbogen i, geschieht gemäß Abb.4 auf indirektem Wege. Zu diesem Zwecke ist unter der die Flüssigkeit enthaltenden Zylinderwalze eine Saugwalze p vorgesehen, die die aus der Zylinderwalze austretende Flüssigkeit absaugt und auf den Bogen i überträgt. In üblicher Weise wird dabei der Bogen i von der als Gegenwalze arbeitenden Transportwalze k bewegt.
• Bei der in Abb. 5 ersichtlichen Ausführung ist r ein Teil des Zylindermantels und s ein Loch. An der inneren Oberfläche des Zylindermantels ist der Rand des Loches s mit einer kraterförmigen Erweiterung t versehen.

Claims (16)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum gleichmäßigen Auftragen von Flüssigkeiten, wie z. B. Druckfarben, Feuchtflüssigkeiten o. dgl., auf Materialien aller Art, wie Papier, Glas, Holz o. dgl., darin bestehend, daß die aufzutragende Flüssigkeit aus dem Inneren eines geschlossenen Behälters durch in der ganzen Wandung oder einem Teil derselben von Natur vorhandene oder künstlich erzeugte, im Ruhezustande als Flüssigkeitssperre wirkende Kapillaren unter Herbeiführung eines Druckausgleiches zwischen Innendruck des Behälters und Außendruck an die Oberfläche des Behälters diffundiert und von dort direkt oder indirekt auf die mit der Flüssigkeit zu versehenden Materialien aufgetragen wird.
2. 2. Verfahren zum gleichmäßigen Auftragen von Flüssigkeiten auf Materialien aller Art gemäß Anspruch i, darin bestehend, daß die Menge der zu diffundierenden Flüssigkeit durch Steuerung der Druckausgleichzeit geregelt wird.
3. 3. Verfahren zum gleichmäßigen Auftragen von Flüssigkeiten auf Materialien aller Art. gemäß Anspruch i, darin bestehend, daß der Druckausgleich bis zum Überdruck gesteigert wird.
4. 4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeitsvorratsbehälter ein allseitig geschlossener Behälter mit einer von Hand oder mechanisch gesteuerten oder automatisch arbeitenden Lufteinlaßvorrichtung verwendet wird, dessen Wandungen ganz oder teilweise Kapillarenkanäle aufweisen, die entweder in dem verwendeten Material vorhanden oder künstlich erzeugt sind.
5. 5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da.ß der Flüssigkeitsvorratsbehälter als drehbare Walze ausgebildet ist, in deren einer Stirnseite ein Luftsteuerventil vorgesehen und in der gleichen oder der anderen Stirnseite eine Einfüllöffnung zum Einfüllen der Flüssigkeit angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter ein als Flüssigkeitsvorratsbehälter dienender zweiter Behälter vorgesehen ist, dessen Querschnitt nur um so viel kleiner als der des Außenbehälters ist, daß nur ein Ringspalt zwischen Innenmantel des äußeren und Außenmantel des inneren Behälters verbleibt, und der nur mit einer in der Längsachse verlaufenden Lochreihe mit dem Inneren desAußenbehälters in Verbindung steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Luftsteuerventils eine Druckerzeugungsvorrichtung, z. B. eine Pumpe, vorgesehen ist. B.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, 5, 6 oder ; , dadurch. gekennzeichnet, daß die mit den Kapillarenkanälen versehenen Wandungen aus keramischem Material bestehen.
9. 9. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Kapillarkanälen versehenen Wandungen aus einem als grobes Sieb ausgebildeten Träger bestehen, auf dem eine oder mehrere Schichten Drahtgaze und als Deckschicht eine mit einer großen Zahl von gleichmäßig verteilten Löchern versehene Metallfolie angeordnet sind. io.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß unter Fortlassung der Gaze die innere Oberfläche des Metallzylinders aufgeraubt wird. i i.
11. Vorrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß auf der inneren Oberfläche des Metallzylinders beliebig verlaufende, von den Öffnungen des Metallzylinders ausgehende Kanäle vorgesehen sind.
12. 12. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochränder an der inneren Oberfläche kraterförmig erweitert sind.
13. 13. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Deckschicht eine auf galvanoplastischem Wege erzeugte Metallfolie mit 5o ooo Löchern und mehr pro cm' verwendet wird.
14. 14. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Behälter feststehend und der äußere um den inneren drehbar ist.
15. 15. Vorrichtung gemäß einem derAnsprüche4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Saugwalze aus Gummi oder anderem geeigneten Material vorgesehen ist, die die austretende Flüssigkeit absaugt und ihrerseits auf das mit Flüssigkeit zu versehende Material aufträgt.
16. 16. Vorrichtung gemäß einem derAnsprüche4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung jederelektrolytischen Potentialdifferenz die mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Flächen von gleichem Metall sind.