DE10141755B4

DE10141755B4 - Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung

Info

Publication number: DE10141755B4
Application number: DE10141755A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mohr; Thomas Klingenberg; Rudolf Grünewald; Michael Kramer
Original assignee: Saechsisches Institut fur Die Druckindustrie - Institut Des Vereins Polygraph Leipzig Ev GmbH; Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie - Institut Des Vereins Polygraph Leipzig Ev GmbH; Saechsisches Inst fur Die Druckindustrie Inst Des Vereins Polygraph Leipzig E V GmbH; ELTOSCH Torsten Schmidt GmbH
Current assignee: Saechsisches Institut fur Die Druckindustrie - Institut Des Vereins Polygraph Leipzig Ev GmbH; Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie - Institut Des Vereins Polygraph Leipzig Ev GmbH; Saechsisches Inst fur Die Druckindustrie Inst Des Vereins Polygraph Leipzig E V GmbH; ELTOSCH Torsten Schmidt GmbH
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: DE10141755A1

Abstract

Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung von Farben und/oder Lacken und/oder Beschichtungen auf Substraten an Druck- und/oder Beschichtungsmaschinen, bestehend aus einem Strahlermodul (1) und einer Inertisierungskammer (6),
wobei der Strahlermodul (1) einen Strahler (2) und einen Reflektor (3) umfasst und die Inertisierungskammer (6) aus einem Grundkörper (7), einem Düsensystem (11, 12, 13), seitlichen Dichtungselementen, einem Einlauf- und einem Auslaufelement (8, 9), einer sich vom Einlaufelement (8) bis zum Auslaufelement (9) erstreckenden Bogenleiteinrichtung (10) und Inertgasaustritten besteht, wobei
am Grundkörper (7) der Inertisierungskammer (6) auf der dem Strahlermodul (1) zugewandten Seite ein für die Trocknerstrahlung durchlässiger und für Inertgas undurchlässiger Bereich ausgebildet ist, wobei
die seitlichen Dichtungselemente sowie das Auslaufelement (9) den Innenraum der Inertisierungskammer (6) gegenüber einem bogenführenden Zylinder (4) und das Einlaufelement (8) die Inertisierungskammer (6) gegenüber dem Zylinderspalt zwischen dem bogenführendem Zylinder (4) und einem, in Papierlaufrichtung betrachtet, der Trocknungsvorrichtung vorgelagerten Zylinders (5) abdichtet, und
wobei der...

Description

Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung von Farben und/oder Lacken und/oder Beschichtungen auf Substraten an Druck- und/oder Beschichtungsmaschinen.
Beim Transport frisch bedruckter Bögen oder Bahnen durch Druckmaschinen ergibt sich häufig das Problem der unerwünschten Ablagerung noch nicht getrockneter Druckfarbe an bogenführenden Maschinenteilen oder folgenden Druckprodukten. Diese Prozesse führen für die betroffenen Druckprodukte zumeist zu massiven Qualitätsbeeinträchtigungen. Um dem entgegenzuwirken, werden zwischen den Druckwerken oder in der Auslage Trockner angeordnet.
Zur chemischen Trocknung von Druckfarben, auch als Druckfarbenhärtung bezeichnet, kommen dabei Strahlungstrockner zum Einsatz. Der Trocknungsvorgang wird dadurch bewirkt, dass die zu trocknende Druckfarbe, die ihrerseits Fotoinitiatoren enthält, mit der von den Strahlungstrocknern emittierten Strahlung beaufschlagt wird. Das führt zu Vernetzungsreaktionen (Photopolymerisation) zwischen den Molekülen der Druckfarbe – dem ”Härtungsprozess”. Um den Vernetzungsprozess zu fördern ist es notwendig, Wechselwirkungen der Photoinitiatoren mit dem in der Luft enthaltenem Sauerstoff, wie z. B. in Form störender Oxidationen weitgehend zu vermeiden. Dazu wird in der Trocknungszone eine Inertgasatmosphäre geschaffen und aufrechterhalten. Der Luftsauerstoff wird von dem Inertgas verdrängt, das mit den Photoinitiatoren nicht reaktiv ist. Das ermöglicht den Einsatz geringerer Mengen vergleichsweise teurer Photoinitiatoren bei geringer Strahlerleistung und hilft die Ozonbildung und die Erwärmung des Bedruckstoffs und der Maschine zu reduzieren. Das erlaubt, die Strahlerleistung zu reduzieren und weniger Wärme in die Maschine einzutragen.
Als Strahler kommen für die obengenannten Trocknungsprozesse UV-Strahler oder sogenannte Excimer-UV-Strahler zum Einsatz. Als Inertgas findet zumeist Stickstoff Verwendung. Bei der angestrebten Inertisierung soll der verbleibende Sauerstoffanteil möglichst auf einen Wert unter einem Prozent gesenkt werden. Dazu kommen häufig haubenförmige Anordnungen zum Einsatz, die den Trockungsstrahler umschließen und den Inertisierungsraum gegenüber der ihn umgebenden Atmosphäre abdichten.
Eine solche Anordnung ist aus der Druckschrift DE 297 07 190 U1 bekannt, die eine Inertisierungseinrichtung für Strahlungseinrichtungen zur Trocknung und/oder Härtung von Druckfarben und/oder Lacken innerhalb von Druckmaschinen, insbesondere mit Excimer arbeitenden Bogendruckmaschinen, darstellt. Der Inertisierungsraum ist sowohl seitlich, wie auch im Bereich des Ein- und Auslaufspaltes zum bogenführenden Zylinder abgedichtet, wozu im Bereich des Ein- und Auslaufspaltes im Abstand zum Zylinder einstellbare, an den Greiferstellen ausgeklinkte Dichtleisten vorgesehen sind.
Die Druckschrift DE 198 57 984 A1 offenbart einen mit Excimer-Strahler arbeitenden Trockner zur Trocknung und/oder Härtung von Lacken und/oder Farben auf Bogen in Druckmaschinen. Der Excimer-Strahler und mindestens ein Inertgasbläser werden dazu von einer Glocke umgeben, wobei die Glocke an beiden Seiten zum bogenführenden Zylinder und mindestens zu einem weiteren Zylinder abgedichtet ist.
Die DE 34 16 502 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Aushärten von flächigen Werkstoffen, die mittels eines Transportbandes durch den Strahlungsbereich einer Strahlungsquelle bewegt werden. Dabei ist eine Kammer ausgebildet, die die Strahlungsquelle aufnimmt und gegenüber dem das zu bestrahlende Gut zeitweise aufnehmenden Härtungsraum 28 abgedichtet ist.
Die JP 04145400 A zeigt eine Vorrichtung zum Bestrahlen eines zu behandelnden Gutes unter einer Inertgasatmosphäre. Zum Transport des zu bestrahlenden Gutes sind Bogenführungszylinder vorgesehen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung zu schaffen, bei der bei einfacher Handhabbarkeit der Inertgasverbrauch gesenkt werden kann, ohne das Gummituch der Trocknungsstrahlung auszusetzen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass der Inertgasverbrauch am wirksamsten durch eine Verkürzung der abzudichtenden Seitenlängen des Inertisierungsbereichs und eine Verringerung des Abstandes zwischen bewegten Zylindern und gegenüber diesen abzudichtenden, unbeweglichen Elementen des Inertisierungsbereiches, gesenkt werden kann. Demgegenüber besteht die Forderung, einen möglichst langen Inertisierungsweg zu schaffen und einen abschmierfreien Bogenlauf zu gewährleisten. Dazu wird der Einlaufbereich der Inertisierungskammer konstruktiv so gestaltet, dass er möglichst nah an den Spalt zwischen bogenführendem Zylinder und vorgelagertem Zylinder heranreicht. Das hat den Vorteil, dass ein kleiner Dichtungsspalt in der Einlaufzone eingestellt werden kann. Zudem entfällt die Notwendigkeit den Inertisierungsbereich auch seitlich gegenüber dem vorgelagertem Zylinder abzudichten, was eine weitere Reduzierung des Inertgasverbrauchs bewirkt.
Zudem ist von der Inertisierungskammer der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nur ein vergleichsweise kleiner Inertgasraum umschlossen, wodurch sich die Anlaufzeit bis zur Einstellung des geforderten Inertisierungsgrades im Inneren der Inertisierungskammer verkürzen lässt.
Durch die geringe Höhe des Inertisierungsraumes im Vergleich zu der Länge des Inertisierungsweges in Bogenlaufrichtung, ergeben sich bei Inertgasbeaufschlagung der Düsen günstige, strömungsdynamische Verhältnisse im Inertisierungsraum. Die kompakte Bauweise der Trocknungsvorrichtung erweist sich in Anbetracht der Raumverhältnisse zwischen den Druckwerken gängiger Druckmaschinen als weiterer Vorteil. Durch die modulare Ausbildung von Strahlereinheit und Inertisierungseinheit wird weiter die Handhabbarkeit der Trocknungsvorrichtung insbesondere bei Umrüstung der Druckmaschine erleichtert.
Anhand des nachfolgend ausgeführten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.
Die zugehörige Zeichnung zeigt in 1 die Seitenansicht der Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung in Einbaulage mit dem bogenführenden Zylinder und dem Gummituchzylinder.
Die Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung ist dem bogenführenden Zylinder 4 zugeordnet. Sie besteht aus dem Strahlermodul 1 und der Inertisierungskammer 6.
Im Strahlermodul 1 wird die zur Trocknung/Härtung der Druckfarbe benötigte Strahlung erzeugt. Diese wird im Inneren des Strahlermoduls 1 vom Strahler 2 erzeugt und mittels des Reflektors 3 in Richtung des zu trocknenden Druckprodukts reflektiert. Der Strahlermodul 1 beinhaltet, in der Figur nicht dargestellt, auch eine Einrichtung zur Kühlung des Strahlers 2. Als Strahler 2 können herkömmliche UV-Strahler oder spezielle UV-Excimerstrahler verwendet werden. Andere Strahlertypen sind ebenfalls einsetzbar.
Die Inertisierungskammer 6 wird durch das Einlaufelement 8, den Grundkörper 7 und das Auslaufelement 9 gebildet. Sie ist in Form einer Haube ausgeführt, die allseitig abgedichtet ist und zusammen mit den angrenzenden Maschinenelementen einen gegenüber der Umgebung weitgehend abgeschlossenen Gasraum bildet.
Die nicht dargestellten, seitlichen Dichtungen und eine am äußeren Ende des Auslaufelements 9 ausgebildete Dichtung dichten die Inertisierungskammer 6 gegenüber dem bogenführender Zylinder 4 ab. Als bogenführender Zylinder 4 ist im Ausführungsbeispiel der Druckzylinder vorgesehen, die Anordnung an einem Transferzylinder ist ebenfalls möglich. Die seitliche Abdichtung kann zu den Schmitzringen erfolgen, soweit solche vorgesehen sind und erfolgt ansonsten gegenüber der Mantelfläche des bogenführenden Zylinders 4. Die Dichtung am Auslaufelement 9 weist einen bestimmten Abstand zum bogenführenden Zylinder 4 auf, so dass der Greifer hindurchgeführt werden und das Druckbild auf dem auslaufenden Druckbogen nicht beschädigt wird. Bei anderen, vorteilhaften Ausführungsformen kann die Dichtung am Auslaufelement 9 auch einstellbar ausgeführt werden, so dass der Dichtungsspalt entsprechend der Bedruckstoffeigenschaften einstellbar ist.
Das Einlaufelement 8 ist so konstruiert, dass es möglichst weit in den Spaltbereich, der sich zwischen dem bogenführenden Zylinder 4 und dem benachbarten, in Papierlaufrichtung betrachtet, der Trocknungsvorrichtung vorgelagerten Zylinders 5 bildet, hineinragt.
Den vorgelagerten Zylinder 5 bildet im Ausführungsbeispiel ein Gummituchzylinder. Zwischen der Oberfläche des bogenführenden Zylinders 4 und der am Einlaufelement 8 angeordneten Dichtung verbleibt ein Spalt. Dieser ist so gewählt, dass die nach Verlassen des Druckspaltes bei dicken Bedruckstoffen hochschnellende Druckbogenhinterkante ungehindert die Dichtung passieren kann, wenn sie in die Inertisierungskammer 6 einläuft. Das Einlaufelement 8 ist dabei so geformt, dass es die Oberfläche des vorgelagerten Zylinders 5 vor der Trocknerstrahlung abschirmt.
Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführung ist die Dichtung am Einlaufelement 8 einstellbar ausgebildet, so dass die Breite des entstehenden Spaltes verändert werden kann.
Zudem können auch serienmäßig vorhandene Maschinenelemente in das Einlaufelement 8 integriert werden. Zur Vereinfachung des Einbaus ist insbesondere bei Trocknungsvorrichtungen für große Formate eine zweiteilige Ausführung des Einlaufelements 8 vorgesehen, wobei beide Teile gegeneinander abgedichtet sind.
Im Inneren der Inertisierungskammer 6 befindet sich das Düsensystem. Dieses ist über mit Kupplungen versehene Zuleitungen mit einer zentralen Inertgasversorgung verbunden. Als Inertgas findet Stickstoff Verwendung, der mit Überdruck über das Düsensystem in das Innere der Inertisierungskammer 6 geblasen wird und dort die sauerstoffhaltige Luft verdrängt. Das Düsensystem kann aus einer oder mehreren Düsenreihen oder Einzeldüsen (erste Düsenreihe 11, zweite Düsenreihe 12, Schlitzdüse 13) bestehen. Die Düsenreihen 11 und 12 werden aus, in Zylinderachsrichtung nebeneinander angeordneten Schlitz- oder Punktdüsen gebildet. Falls entsprechende Baugrößen zur Verfügung stehen, ist auch statt mehrerer, nebeneinander angeordneter Schlitzdüsen die Verwendung einer durchgängigen Schlitzdüse möglich. Als erforderlich hat sich in der Praxis die Verwendung von mindestens 2 Düsenreihen bzw. zwei sich über die Breite der Inertisierungskammer 6 erstreckenden Schlitzdüsen 13 erwiesen. Durch Einsatz zusätzlicher Düsenreihen kann das Inertisierungsergebnis weiter verbessert werden. In der Figur sind die erste Düsenreihe 11, die zweite Düsenreihe 12 und die Schlitzdüse 13 in der Seitenansicht dargestellt. Die erste Düsenreihe 11 wird bei der dargestellten Anordnung aus nebeneinander angeordneten Punktdüsen gebildet. Die zweite Düsenreihe 12 bilden zwei, in Zylinderrichtung nebeneinander angeordnete Schlitzdüsen. Bei der Schlitzdüse 13 handelt es sich um eine durchgängige Düse. Die erste Düsenreihe 11 ist bezüglich der Richtung des Inertgasaustritts rechtwinklig zur Mantelfläche des bogenführenden Zylinders 4 ausgerichtet. Die Schlitzdüse 13 ist so ausgerichtet, dass das Inertgas im Winkel von 77,7 Grad zur Mantelfläche des bogenführenden Zylinders 4 und gegenläufig der Drehrichtung 15 des bogenführenden Zylinders 4 austritt. Alle Düsen des Düsensystems sind außerhalb des Bestrahlungsbereichs angeordnet, damit der Strahlenweg nicht beeinflusst wird.
Durch zusätzliche Dichtungselemente zwischen den Düsenreihen kann der Innenraum der Inertisierungskammer 6 zudem in kleinere Kammern unterteilt sein, in denen sich, beginnend von der Dichtung am Einlaufelement 8, eine stufenweise Inertisierung vollzieht. Günstig ist dabei die Unterteilung des Innenraums in eine mit Punktdüsen versehene Vorkammer und eine Hauptkammer, an deren Einlaufseite eine Schlitzdüse angeordnet ist.
Die Inertisierungskammer 6 und der Strahlermodul 1 bilden selbständige Baueinheiten, die miteinander lösbar verbunden sind. Als Befestigungselemente sind dazu Schnellverschlusskupplungen vorgesehen. Dadurch wird der schnelle Austausch verschiedener Strahlertypen, wie auch der Wechsel des Einsatzortes der jeweiligen Strahler an der Druckmaschine möglich, wenn bereits mehrere Inertisierungskammern 6 eingebaut sind.
Bezugszeichenliste

1: Strahlermodul
2: Strahler
3: Reflektor
4: bogenführender Zylinder
5: vorgelagerter Zylinder
6: Inertisierungskammer
7: Grundkörper
8: Einlaufelement
9: Auslaufelement
10: Bogenleiteinrichtung
11: erste Düsenreihe
12: zweite Düsenreihe
13: Schlitzdüse
14: Schnellverschlusskupplung
15: Drehrichtung

Claims

Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung von Farben und/oder Lacken und/oder Beschichtungen auf Substraten an Druck- und/oder Beschichtungsmaschinen, bestehend aus einem Strahlermodul (1) und einer Inertisierungskammer (6), wobei der Strahlermodul (1) einen Strahler (2) und einen Reflektor (3) umfasst und die Inertisierungskammer (6) aus einem Grundkörper (7), einem Düsensystem (11, 12, 13), seitlichen Dichtungselementen, einem Einlauf- und einem Auslaufelement (8, 9), einer sich vom Einlaufelement (8) bis zum Auslaufelement (9) erstreckenden Bogenleiteinrichtung (10) und Inertgasaustritten besteht, wobei am Grundkörper (7) der Inertisierungskammer (6) auf der dem Strahlermodul (1) zugewandten Seite ein für die Trocknerstrahlung durchlässiger und für Inertgas undurchlässiger Bereich ausgebildet ist, wobei die seitlichen Dichtungselemente sowie das Auslaufelement (9) den Innenraum der Inertisierungskammer (6) gegenüber einem bogenführenden Zylinder (4) und das Einlaufelement (8) die Inertisierungskammer (6) gegenüber dem Zylinderspalt zwischen dem bogenführendem Zylinder (4) und einem, in Papierlaufrichtung betrachtet, der Trocknungsvorrichtung vorgelagerten Zylinders (5) abdichtet, und wobei der Strahlermodul (1) außerhalb des Innenraums der Inertisierungskammer (6) lösbar der Inertisierungskammer (6) zugeordnet ist.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei die Verbindung mittels Schnellverschlusskupplung (14) erfolgt.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als Düsensystem mindestens zwei quer zur Bogenlaufrichtung und parallel zueinander verlaufende Düsenreihen (11, 12) vorgesehen sind.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als Düsensystem eine, aus nebeneinander angeordneten Punktdüsen bestehende Düsenreihe (11) sowie eine parallel zu dieser verlaufende Schlitzdüse (13) vorgesehen ist.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 3, wobei zwischen den Düsenreihen (11, 12) und/oder der Schlitzdüse (13) gegenüber dem bogenführenden Zylinder (4) dichtende Dichtungselemente vorgesehen sind, die den Innenraum der Inertisierungskammer (6) in kleinere Räume unterteilen.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als für die Trocknungsstrahlung durchlässiger Bereich eine Quarzglasscheibe ausgebildet ist.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als bogenführender Zylinder (4) ein Druckzylinder und als vorgelagerter Zylinder (5) ein Gummituchzylinder vorgesehen ist.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei am Einlauf- und/oder Auslaufelement (8, 9) Lamellendichtungen vorgesehen sind.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei die seitlichen Dichtungen als Labyrinthdichtungen ausgeführt sind.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei die Bogenleiteinrichtung (10) quer zur Laufrichtung des Druckbogens verstellbar ausgebildet ist.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei an der Bogenleiteinrichtung (10) Inertgasaustritte ausgebildet sind.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als Grundkörper (7) ein in den Wandungen hohler, kühlmitteldurchspülbarer Rahmen vorgesehen ist.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei an der Inertisierungskammer (6) Befestigungselemente zur werkzeuglosen Befestigung der Trocknungsvorrichtung an der Druckmaschine oder Beschichtungsmaschine vorgesehen sind.
Trocknungsvorrichtung zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei das Innere der Inertisierungskammer (6) mit einer, die Trocknerstrahlung absorbierenden Schicht versehen ist.