DE69205414T2

DE69205414T2 - Verfahren zur Herstellung eines verfilzten, porösen Polychloroprenlatex-Schaums.

Info

Publication number: DE69205414T2
Application number: DE69205414T
Authority: DE
Inventors: Betty R Terry
Original assignee: Pitney Bowes Inc
Current assignee: Pitney Bowes Inc
Priority date: 1991-11-25
Filing date: 1992-11-23
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2012-11-24
Also published as: US5213751A; CA2083032A1; EP0556513A1; CA2083032C; EP0556513B1; DE69205414D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines verfilzten, porösen Polychloropenlatex- Schaums, wie er für einen Druckfarbenspeicher verwendet wird.
In der Druckindustrie gibt es im allgemeinen zwei Arten von Druckfarben, nämlich Dispersionsfarben und Farben auf Lösungsmittelbasis. Dispersionsfarben sind durch viele Jahre hindurch weitverbreitet verwendet worden, weil sie leichter hergestellt werden können. Der hauptsächliche Nachteil von Dispersionsfarben besteht darin, daß ihr Bestandteile dazu neigen, sich abzusetzen und dies führt dazu, daß die Farben von Zeit zu Zeit aufgerührt werden müssen. Obwohl Farben auf Lösungsmittelbasis kein Absatz-Problem haben, sind sie dennoch schwierig herzustellen. Vor kurzem sind Fortschritte in der Fähigkeit erzielt worden, Farben auf Lösungsmittelbasis herzustellen; es wurde jedoch gefunden, daß solche Farben mit den Systemen inkompatibel sind, die dazu benutzt werden, die Farben anzuwenden. Beispielsweise berührt im Druckkopf einer Frankiermaschine ein Druckfarbenkissen oder eine Farbrolle, die nachfolgend zusammengefaßt als Farbspeicher bezeichnet werden, den Druckkopf, um Druckfarbe auf ihn zu übertragen und der Farbspeicher wird vom Druckkopf wieder entfernt, so daß der eingefärbte Druckkopf zum Aufdrucken einer Bezeichnung mit dem Postversandstück in Berührung kommen kann.
Es gibt zwei allgemeine Bauarten von Farbenspeichern, nämlich nachladbare Farbspeicher und Farbspeicher, die ihre Druckfarbe von Hause aus enthalten. Bei der Entwicklung von lösungsmittelhaltigen Druckfarben ist ermittelt worden, daß Farbspeicher, die zusammen mit Dispersionfarben verwendet werden können, dann einfach nicht wirkungsvoll sind, wenn sie mit lösungsmittelhaltigen Farben verwendet werden. Dies beruht darauf, daß die Farbspeicher, die für Dispersionsfarben geeignet sind, Poren aufweisen, die zu groß sind. Solche großen Poren werden dazu benötigt, um die dispergierten Partikel innerhalb des Farbenspeichers zu verteilen. Darüber hinaus wurde ermittelt, daß übliche Farbenspeicher für Dispersionsfarben mit Polyglycol inkompatibel sind, also einem Bestandteil von derzeitigen Druckfarben auf Lösungsmittelbasis. Demzufolge ist ersichtlich geworden, daß dann, wenn die Vorteile von Farben auf Lösungsmittelbasis realisiert werden sollen, Farbspeicher entwickelt werden müssen, die solchen Farben entgegenkommen.
Aus der US-A-5 006 404 ist ein entfernbares Farbkissen bekannt, das in der Lage ist, Druckfarbe für bis zu 5000 Druckumläufe zu liefern. Dieses Kissen hat eine untere Schicht, die als Farbspeicher dient und sie besteht aus porösem Melamin-Schaum, der eine Porengröße zwischen 140 und 180 um hat. Der Melaminschaum ist verfilzt und zwar durch eine Zusammenpressung bei einer Wärme zwischen 260 und 288ºC während einer Zeitdauer von ungefähr 5 Minuten, wobei er einem Druck ausgesetzt ist, um die notwendige Nachgiebigkeit zu erzeugen, um sich von der Anlage an der Druckform zu erholen und sicherzustellen, daß die benötigte Druckfarbenmenge bei jedem Druckzyklus bereitgestellt wird. Der Druck wurde durch die Verminderung der Dicke des Kissens um etwa ein Drittel erzeugt. Ah der unteren Schicht ist mit Hilfe eines schmelzbaren Klebstoffes eine obere Schicht angebracht. Als Klebstoff, der besonders geeignet ist, wurde ein poröses Polyamid mit einer Dicke von 0,2 mm ermittelt, mit einer Dichte von 20 g/m² und mit einer Schmelztemperatur zwischen 112 und 120ºC. Das Klebband, das es der Druckfarbe ermöglicht, hindurchzuströmen und das mit de Druckfarbe kompatibel ist, wird durch Wärme aktiviert. Diese Wärmeaktivierung kann dadurch durchgeführt werden, daß das Farbkissen entweder in einem Ofen oder in einer Presse für drei Minuten auf eine Temperaturbereich zwischen 310 und 315ºC gebracht wird. Die obere Schicht ist Schaummaterial mit relativ kleinen Poren, beispielsweise Polyethylen mit einer Porengröße zwischen 10 und 20 um, das dazu dient, Druckfarbe auf einer Druckform aufzubringen, mit der es in Kontakt gerät. Dem Farbkissen wird die Druckfarbe auf diese Weise zugeleitet.
Es ist bereits ein nachfüllbarer Farbspeicher hergestellt worden, der mit Druckfarben auf Lösungsmittelbasis kompatibel ist. Der Farbspeicher besteht aus drei Schichten: einer ersten Schicht aus mikroporösem Polyethylen, das mit dem Druckkopf in Berührung kommt, um Druckfarbe auf ihn zu übertragen, einer zweiten Schicht aus einem schmelzbaren, bandförmigen Klebstoff und einer dritten Schicht aus verfilztem, porösem Polychloroprenlatex-Schaum, der als Speicherschicht für die Druckfarbe dient. Mit Hilfe eines solchen Farbenspeichers erzielt man qualitativ hochwertige Freistempler-Abdrucke, eine ausgezeichnete Kompatibilität mit Druckfarben auf Lösungsmittelbasis, Haltbarkeit und eine hohe Kantenschärfe.
Es wurde angenommen, daß eine Schicht aus verfilztem Polychloroprenlatex-Schaum besondere Vorteile bieten würde; es war jedoch im Stand der Technik kein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe ein solches Material verfilzt werden konnte. Tatsächlich schien die Verfilzung von Polychloropren unmöglich zu sein, und zwar aufgrund der hohen Nachgiebigkeit und dem Fehlen einer Kompressionsvorrichtung. Aus diesem Grund wurde ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe poröser Polychloroprenlatex-Schaum verfilzt werden kann, wobei dieses Verfahren das Anordnen des Materials unter Druck umfaßt, und eine anschließende Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 204 und 238ºC für eine Zeitdauer zwischen 5 und 10 Minuten.
Die Erfindung wird besser verstanden werden durch die nachfolgende, nicht begrenzende Beschreibung einer Ausführungsform, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erläutert wird. Es zeigen:
Figur 1 ist eine perspektivische, teilexplodierte Ansicht eines Farbspeichers nach einer Ausführungsform der Erfindung sowie der Umgebung, in der ein solcher Farbspeicher verwendet wird;
Figur 2 ist eine Draufsicht auf den Farbspeicher nach Figur 1 längs der Linie 2-2;
Figur 3 ist eine Querschnittansicht des Farbspeichers nach Figur 1; und
Figur 4 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der Vorrichtung, die dazu benutzt wird, die Schaummaterialien zu verfilzen.
Ein Teil des Farbsystems, in dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, ist allgemein mit 10 bezeichnet. Es umfaßt eine Speicher 12 für die Druckfarbe. Dieser Druckfarbenspeicher wird von einer Schale 14 aufgenommen, wie dies nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Farbsysteme 10 der Bauart, bei der die Erfindung angewendet werden kann, sind beispielsweise durch das US-Patent Nr. 4 945 831, bekannt und werden aus diesem Grunde nicht im einzelnen beschrieben.
Obwohl die Erfindung in einer Anwendung bei einem Farbkissen beschrieben ist, soll zum Ausdruck gebracht werden, daß sie in gleicher Weise auch für Farbrollen angewendet werden kann, ohne von der Erfindung abzuweichen und daß der Ausdruck Druckfarbenspeicher so zu verstehen ist, daß er sowohl Farbkissen, Farbrollen als auch andere, übliche Formen von Farbenspeichern umfaßt.
Die Schale 14 hat eine Farbverteilungskammer 16, die ihrerseits mehrere, sich seitlich erstreckende Rippen 18 aufweist, die zwischen sich Kanäle 20 bilden. Die Schale 14 hat eine Einlaßdüse 22 mit einer zentralen Bohrung 24, die mit der Farbverteilungskammer 16 in Verbindung steht, so daß dieser Kammer dadurch Druckfarbe zugeleitet werden kann, das ein nicht dargestellter Schlauch an der Einlaßdüse 22 angebracht wird, der seinerseits mit einer nicht dargestellten Druckfarbenquelle in Verbindung steht. Normalerweise kann an der Schale 14 eine Farben-Auslaßdüse 28 angebracht ein, die ihrerseits eine zentrale Bohrung 30 aufweist, die mit der Farbverteilungskammer 16 in Verbindung steht. An der Farbenauslaßdüse 28 kann ein nicht dargestellter Schlauch angebracht werden, so daß es der Druckfarbe ermöglicht wird, durch die Farbverteilungskammer 16 hindurch zu zirkulieren. Durch das Vorhandensein der Einlaßdüse 22 und der Auslaßdüse 28 kann ferner die Farbverteilungskammer mit Hilfe irgendeiner geeigneten Reinigungsflüssigkeit gereinigt werden, wenn dies erforderlich ist.
Ein Paar von Armen 34, die an einander gegenüberliegenden Enden der Schale 14 angebracht sind, ermöglichen zur Bewegung dieser Schale eine Lagerung oder Abstützung. An der Schale 14 ist eine Platte 38 angebracht, die ihrerseits eine zentrale Öffnung 40 hat und diese zentrale Öffnung bildet eine Teil der Farbverteilungskammer 16. Am Innenumfang der Platte 38 ist ein Rahmen 41 ausgebildet, der über die Farbverteilungskammer 16 so hinwegragt, daß ein Teil des Druckfarbenspeichers 12 zwischen diesem Rahmen und der Kammer aufgenommen wird, wohingegen der mittlere Teil des Farbspeichers freiliegt. Vieles von dem, was bisher geschrieben und dargestellt worden ist, ist in dem US-Patent Nr. 4 945 831 offenbart, das seinerseits ein Einfärbungsmodul beschreibt, in dem der Farbspeicher 12 nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Art und Weise, in der der Farbverteilungskammer 16 Druckfarbe zugeleitet wird und die Art und Weise, in der Farbspeicher 12 mit einem Druckkopf in Verbindung kommt, ist im US-Patent 4 945 831 beschrieben und wird hier nicht erneut beschrieben, da sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
Der Farbspeicher 12 umfaßt eine erste oder untere, poröse Schicht 42 (Figur 3) sowie eine obere oder zweite, poröse Schicht 44 sowie einen dazwischenliegenden Klebstoff 46, mit dessen Hilfe die erste Schicht an der zweiten Schicht befestigt ist. Der Klebstoff ist in Form von Fäden aufgebracht, die sich teilweise überschneiden, um auf diese Weise zwischen sich Öffnungen zu bilden. Der auf diese Weise aufgebrachte Klebstoff 46 erzeugt ein willkürliches, nicht verwebtes Öffnungs-Muster, das eine freien Durchfluß der Druckfarbe von der ersten Schicht 42, die als Druckfarbenspeicher dient, zur zweiten Schicht 44 ermöglicht, die als Dosiervorrichtung dient. Es sollte festgehalten werden, daß die erste Schicht 42 etwas größer ist als die zweite Schicht 42 und daß der Rahmen 41 über den freiliegenden Teil der ersten Schicht 42 paßt, und daß die zweite Schicht 44 in der Öffnung 40 dann aufgenommen ist, wenn der Druckfarbenspeicher 12 innerhalb der Farbverteilungskammer 16 montiert ist.
Die erste oder untere Schicht 42 besteht vorzugsweise aus porösem oder offenzelligem Polychloroprenlatex-Schaum, der eine Porengröße zwischen 200 und 500 um hat und dient als Druckfarbenspeicher. Der Polychloroprenlatex-Schaum ist vorzugsweise verfilzt und die Art und Weise, in der er verfilzt werden kann, wird weiter unten beschrieben. Der Klebstoff, der die beiden Schichten 42 und 44 miteinander verbindet, besteht aus einem schmelzbaren Klebband, beispielsweise aus Polyamid, wie es von der Firma Freudenberg Nonwovens, Kommanditgesellschaft, in Deutschland unter dem Handelsnamen PELLON erhältlich ist. Die zweite Schicht besteht aus einem mikroporösen, gesinterten, Polyethylen mit einer Porengröße etwa zwischen 10 und 20 um. Diese zweite Schicht dient dazu, dem Druckkopf bei einer Berührung mit dieser Schicht Druckfarbe zuzumessen.
Der Farbspeicher 12 wird in folgender Art und Weise hergestellt. Um den richtigen Ausgleich zwischen Nachgiebigkeit, Anpassungsfähigkeit und der Nachsaugungsfähigkeit für Druckfarbe zu erzielen, ist die Schicht 42 aus Polychloroprenlatex-Schaum im Verhältnis 2:1 verfilzt. Da die Verfilzung bei dieser Materialart nicht von vornherein durchgeführt worden ist, wurden die Verfilzungsbedingungen unter Verwendung einer Hochtemperatur- Presse entwickelt, die allgemein mit der Bezugsziffer 57 bezeichnet ist und die unter der Modellnummer 950R18122S von der Firma Pasadena Hydraulics Inc. erhältlich ist. Die wesentliche Bauteile der Hochtemperaturpresse sind in Figur 4 dargestellt; sie bestehen aus einer oberen, beweglichen Andruckplatte 50, die ihrerseits an einem Kolben 48 angebracht ist sowie aus einer unteren, stationären Platte 52. In Form einer Widerstandsheizung ist eine Wärmequelle 56 vorgesehen, um die Platten 50 und 52 aufzuheizen, zwischen denen sich das zu verfilzende Schaummaterial 60 befindet. An der unteren Platte 52 sind ein oder mehrere Abstandsstücke 54 angebracht. Bei der Bestimmung der Verfahrensbestimmungen und der Durchführbarkeit der Verfilzung müssen mehrere, wichtige Parameter in Betracht gezogen werden. Zu diesen veränderlichen Parametern gehört die Anfangs-Dicke des Schaumes 60, die Dicke der Abspannstücke 54 zur Steuerung des Druckes, das Verfilzungverhältnis, die Anfangs-Dichte, die Preß-Temperatur und die Zeit. Schaummaterial 60 mit einer Anfangsdicke wird in der Presse angeordnet und danach werden Abstandsstücke ausgewählt, mit deren Hilfe das endgültige Verfilzungsverhältnis erzielt werden kann. Auf den Schaum 60 mit der anfänglichen Dicke wird so lange Druck ausgeübt, bis sich die obere Platte 50 und die Abstandsstücke 54 berühren; dies führt dazu, daß der Schaum auf das Volumen 60d reduziert wird. Für ein Verfilzungsverhältnis von 2:1 und einer End- Dicke des Polychloroprens von etwa 3,7 mm wurde ermittelt, daß eine Pressentemperatur zwischen 204 und 218ºc, eine Zeit zwischen 5 und 10 Minuten, eine Dicke der Abstandsstücke zwischen 3,8 und 3,6 mm und ein Druck zwischen 75,8 und 89,6 kPa vorteilhaft ist, wobei die Ausgangsdicke des Schaumes 7,4 mm beträgt. Für ein höheres Verfilzungverhältnis sind höhere Pressentemperaturen oder eine Vorheizung nützlich; es sollte jedoch festgehalten werden, daß die Volumensverminderung bei der Bestimmung des Grades der Verfilzung an erster Stelle steht. Die Dicke der Abstandsstücke hängt vom gewünschten Verfilzungsverhältnis ebenso ab wie die letztliche Dicke des Kissens. Der Betrag der erzielten Verfilzung ist zur Volumensverminderung des Schaumes 60 proportional. Wenn ein Verfilzungverhältnis von 2:1 erwünscht wird, dann wird der Schaum 60, der anfänglich in der Presse 47 angeordnet ist, auf die Hälfte seines Volumens vermindert, wobei für die oben angegebenen Zeiträume Wärme aufgebracht wird. Die Verfilzung des offenzelligen Polychloroprenschaums vermindert direkt die Wirkung der Porengröße und erhöht gleichzeitig die Druckfestigkeit des elastomeren Schaummaterials. Wie Druckversuche ergeben haben, sind die Anpassungsfähigkeit, die Zusammendrückbarkeit und die Haltefähigkeit für Druckfarbe durch die Verfilzung der unteren Schicht 42 verbessert worden.
Wenn eine verfilzte Schicht 42 gewünschter Abmessung hergestellt worden ist, dann wird sie auf die zweite Schicht 44 auflaminiert. Das Ziel der Auflaminierung besteht darin, daß eine innige Berührung zwischen der oberen Lage 44 und der unteren Lage 42 sichergestellt wird, ohne daß der Farbfluß behindert würde. Als Klebstoff wird daher eine Materialart verwendet, die aus einem mit Öffnungen versehenen Band besteht. Beispielsweise kann zum heißen Auflaminieren der verfilzten Polychloroprenlatex-Schicht 42 auf die Polyethylenschicht 44 ein Polyamid-Klebstoff verwendet werden. Für die Auflaminierung hat sich eine Pressentemperatur von 120ºC während einer Zeitdauer von 3 Minuten unter Verwendung geeigneter Abstandsstücke als wirkungsvoll erwiesen. Die Auflaminierungs-Temperatur kann zwischen 104 und 132ºC schwanken, die Zeit kann zwischen 2 und 4 Minuten schwanken und der Druck kann zwischen 31027 und 37923 Pa schwanken.
Ein Farbspeicher, der eine obere Schicht 44 aus Polyethylenschaum, eine untere Schicht aus porösem Polychloroprenlatex-Schaum und einen schmelzbaren Bandklebstoff zur Verbindung der beiden Schichten hat, hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen. Im Gegensatz zu bekannten Materialien, beispielsweise denen, die im US-Patent Nr. 4 945 831 beschrieben sind, wurden mit lösungsmittelhaltigen Druckfarben verbesserte Farbeigenschaften erzielt. Der erfindungsgemäße Druckfarbenspeicher 12 konnte seine geschätzte Betriebs zeit von ein auf zwei Jahre ausdehnen und den Druckzyklus von einer halben auf eine Million ausdehnen, wobei lösungsmittelhaltige Druckfarbe verwendet wurde. Bei einem aus Schaum bestehenden Druckfarbenspeicher, der aus Polychloropren hergestellt war, wurde das Quell-Volumen mit 1% ermittelt im Gegensatz zu 5,9% bei bekannten Materialien. Ferner wurde zusätzlich eine höhere Druckqualität erreicht, die in direkter Beziehung zu Glattheit der Oberfläche der oberen Schicht 44 steht, wobei die Porengröße eine Rolle spielt. Die glatte Oberfläche ermöglicht einen ausgezeichneten, unverzerrten Druckfarbenübergang auf die Druckplatte bei einer Berührung, der ein anschließender Übergang der Druckfarbe auf das Papier folgt. Zum Zwecke der konstanten Druckstärke über alle Druck-Zyklen muß darüberhinaus ein zweilagiger Schichtstoff verwendet werden, der eine kleinporige Dosierfläche 44 mit einer offenporigen Speicherschicht 42 für ein langzeitiges, kontinuierliches Drucken kombiniert. Mit der offenbarten Anordnung können gute Resultate erzielt werden.
Auf das US-Patent 5 136 968 wird hingewiesen. Ferner wird auf unser EP-A-0 545 599 mit demselben Prioritätsdatum hingewiesen, das sich auf denselben Gegenstand bezieht, wir er in der vorliegenden Anmeldung offenbart ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines nachfüllbaren Farbenspeichers mit Hilfe folgender Verfahrensschritte:

a) Herstellen einer ersten Druckfarbenschicht durch Anordnen einer Schicht aus offenzelligem Polychloroprenltex-Schaum in einer Presse,

b) Verfilzen der ersten Druckfarbenschicht durch eine Verminderung ihres Volumens und dadurch, daß sie einem Druck zwischen 75845 und 89635 Pa ausgesetzt und für 5 bis 10 Minuten auf eine Temperatur zwischen 204 und 218ºC erhitzt wird,

c) Entfernen der ersten Druckfarbenschicht aus der Presse und

d) Anbringen der ersten Druckfarbenschicht an einer zweiten Druckfarbenschicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verfahrensschritt des Anbringen der ersten Schicht an der zweiten Schicht durch Aufbringen eines Polyamids zwischen der ersten und zweiten Schicht durchgeführt wird sowie durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 104 und 132ºC für eine Zeitdauer zwischen 2 und 4 Minuten unter einem Druck zwischen 31027 und 37923 Pa.

3. Verfahren zum Verfilzen von offenzelligem Polychloroprenlatex-Schaum mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Anordnen einer Menge von offenzelligem Polychloroprenlatex-Schaum in einer Presse,

b) Verminderung des Volumens des offenzelligen Polychloroprenlatex-Schaums,

c) Erhitzen des offenzelligen Polychloroprenlatex- Schaums auf eine Temperatur zwischen 204 und 218ºC für 5 bis 10 Minuten, und

d) Entfernen des offenzelligen Polychloroprenlatex- Schaums aus der Presse.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Volumen des offenzelligen Polychloroprenlatex-Schaums beim Verfahrensschritt b) auf die Hälfte vermindert wird.

5. Farbkissen mit

a) einer ersten Schicht verfilzten Polychloroprenlatex-Schaums mit einer Porengröße zwischen 200 und 500 um, und

b) einer zweiten Schicht mikroprösen, gesinterten Polyethylens mit einer Porengröße zwischen 10 und 20 um, die mit der ersten Schicht ausgerichtet ist und

c) Mitteln zum Anbringen der ersten Schicht an der zweiten Schicht.

6. Farbkissen nach Anspruch 5, wobei das Mittel zum Anbringen der ersten an der zweiten Schicht ein Polyimid-Klebstoff ist.

7. Farbkissen nach Anspruch 6, wobei das Mittel zum Anbringen der ersten an der zweiten Schicht ein Polyamid-Klebstoff ist.

8. Farbspeicher, der durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder zwei hergestellt ist.

9. Latex-Schaum, der durch ein Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4 hergestellt ist.