DE102021123678A1

DE102021123678A1 - Trocknungseinrichtung in einer Druckmaschine und Druckmaschine mit dieser Trocknungseinrichtung

Info

Publication number: DE102021123678A1
Application number: DE102021123678.9A
Authority: DE
Inventors: Annemarie Koch; Heinz Michael Koch; Volker Taschenberger; Bystrik Trnovec; Maik Walter
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2023-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trocknungseinrichtung in einer Druckmaschine, wobei die Trocknungseinrichtung eine von der Druckmaschine bedruckte und/oder lackierte Oberfläche eines durch die Druckmaschine bewegten Bedruckstoffs durch eine Beaufschlagung sowohl mit einer Infrarotstrahlung als auch mit Heißluft trocknend ausgebildet ist, wobei die Trocknungseinrichtung an ihrer der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs zugewandten Seite eine von der Oberfläche des Bedruckstoffs beabstandet angeordnete Leitfläche mit einer Vielzahl von Düsen aufweist, wobei jede dieser Düsen jeweils einen von der Heißluft durchströmten oder zumindest durchströmbaren Öffnungsquerschnitt aufweist, wobei die auf die Oberfläche des Bedruckstoffs geströmte Heißluft durch eine zwischen der Leitfläche und der Oberfläche des Bedruckstoffs ausgebildete Spaltöffnung abströmt, wobei die Fläche der Spaltöffnung, durch welche die auf die Oberfläche des Bedruckstoffs geströmte Heißluft abströmt, kleiner als die Gesamtfläche aller Öffnungsquerschnitte der Heißluft auf die Oberfläche des Bedruckstoffs richtenden Düsen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trocknungseinrichtung in einer Druckmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Druckmaschine mit dieser Trocknungseinrichtung nach Anspruch 8.
Durch die EP 2 463 100 A1 ist eine Bogen verarbeitende Maschine, insbesondere eine Bogendruckmaschine, mit einem Lackierwerk und einem oder mehreren Kombinationstrocknern bekannt, wobei die Kombinationstrockner den frisch lackierten Bogen sowohl mit Strahlungsenergie als auch mit erwärmter Luft beaufschlagen, wobei die Kombinationstrockner eine Vielzahl von runden oder mehreckigen Luftdüsen enthalten, zwischen denen schmalbandige Hochleistungsinfrarotlichtquellen angeordnet sind, von denen der lackierte Bogen mit einer Strahlungsdichte von insgesamt mindestens 25 kW/m² beaufschlagbar ist, wobei die Temperatur der durch die Düsen hindurchtretenden erwärmten Luft unterhalb von 100°C, vorzugsweise unterhalb von 80°C liegt.
Durch die DE 10 2016 207 397 A1 ist eine Bogendruckmaschine mit einem von einer Non-Impact-Druckeinrichtung bedruckte Bogen trocknenden Trockner bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trocknungseinrichtung in einer Druckmaschine mit einer verbesserten Effizienz sowie eine Druckmaschine mit dieser Trocknungseinrichtung zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 und 8 gelöst. Die jeweils abhängigen Ansprüche zeigen jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen der gefundenen Lösung.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Effizienz eines Trockners einer Druckmaschine verbessert wird. Durch die erfindungsgemäß gesteigerte Effizienz wird es möglich, die vom Trockner benötigte Trocknungszeit zum Trocknen eines in der Druckmaschine bedruckten Bedruckstoffs zu verkürzen und somit mit der Druckmaschine schneller zu produzieren oder den für den Trocknungsprozess erforderlichen Energieeinsatz zu reduzieren. Weitere Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 ein Trocknungsmodul einer Trocknungseinrichtung;
2 ein Trocknungsmodul der Trocknungseinrichtung mit eingebrachten Kanälen;
3 unterschiedliche Querschnittsflächen von Infrarot-Strahlungsquellen;
4 verschiedene Anordnungen der Infrarot-Strahlungsquellen;
5 unterschiedliche Konstruktionen zur Integration der Infrarot-Strahlungsquellen in die Trocknungseinrichtung;
6 eine Bogendruckmaschine mit einer Trocknungseinrichtung gemäß 1 oder 2;
7 eine Seitenansicht der Trocknungseinrichtung mit mehreren aneinandergereihten Trocknungsmodulen;
8 eines der Trocknungsmodule in einem vergrößerten Ausschnitt aus der 7;
9 ein Trocknungsmodul mit einer integrierten Infrarot-Strahlungsquelle;
10 ein Trocknungsmodul mit einem Strahlfänger;
11 eine erste Anordnung von Düsen in einer Leitfläche eines Trocknungsmoduls;
12 eine zweite Anordnung von Düsen in einer Leitfläche eines Trocknungsmoduls;
13 eine Untersicht auf mehrere aneinandergereihte Trocknungsmodule.

In einer Druckmaschine, in welcher ein mit einer Transportgeschwindigkeit durch die Druckmaschine bewegter bogenförmiger oder bahnförmiger Bedruckstoff nach dem Aufbringen eines Druckbildes und/oder einer Lackschicht mit einer wasserlöslichen Druckfarbe und/oder eines wasserlöslichen Lackes vor seiner Ablage oder Weiterverarbeitung mittels eines Trocknungsprozesses getrocknet werden muss, ist oberhalb und längs des Transportweges des Bedruckstoffs eine Trocknungseinrichtung angeordnet, wobei die Trocknungseinrichtung eine zu trocknende bedruckte und/oder lackierte Oberfläche des Bedruckstoffs mit einer Infrarotstrahlung und/oder mit Heißluft beaufschlagt. Während die Infrarotstrahlung die zu trocknende bedruckte und/oder lackierte Oberfläche des Bedruckstoffs und damit auch die Luft in einer unmittelbar oberhalb dieser Oberfläche befindlichen Grenzschicht erwärmt, hat die Heißluft zwei Funktionen, nämlich sowohl einerseits die betreffende Oberfläche des Bedruckstoffs weiter zu erwärmen als auch des Weiteren die durch den Wärmeeintrag ausgelöste Verdunstung des in der Druckfarbe und/oder Lackes befindlichen Wassers mit Wasserdampf angereicherte und damit feuchte Luft in der Grenzschicht unmittelbar oberhalb der Oberfläche des Bedruckstoffs abzutransportieren und durch neue von der Trocknungseinrichtung abgegebene trockene Heißluft zu ersetzen.
Dabei ist jedoch eine Einwirkung der Trocknungseinrichtung auf die zu trocknende bedruckte und/oder lackierte Oberfläche des bewegten Bedruckstoffs einerseits durch ihre Einwirkdauer und andererseits dadurch begrenzt, dass der Wärmeeintrag nicht unbegrenzt steigerbar ist. Denn einerseits ist die Verweilzeit des bewegten Bedruckstoffs in der Trocknungseinrichtung durch die Länge einer Trocknungsstrecke dieser Trocknungseinrichtung und durch die gegebene Transportgeschwindigkeit des bewegten Bedruckstoffs endlich. Andererseits darf der Bedruckstoff auch nicht zu heiß werden, weil mit einem Überschreiten einer z. B. in der Auslage der Druckmaschine maximal zulässigen Stapeltemperatur die Gefahr besteht, dass die dort abgelegten gestapelten insbesondere bogenförmigen Bedruckstoffe verblocken. Zudem führen Temperarturen, die höher als zum Trocknen des Bedruckstoffes tatsächlich erforderlich ist, im Weiteren zu einer Kondensatbildung. Denn aus einem heißen Bedruckstoff verdunsten die flüssigen Bestandteile der aufgedruckten Druckfarbe oder Tinte und schlagen sich dann als Kondenswasser an kalten Bauteilen der Trocknungseinrichtung oder Druckmaschine nieder. Wenn ein heißer Bedruckstoff im Anschluss an einen mit überhöhter Temperatur ausgeführten Trocknungsvorgang überlackiert wird, sinken mit der Bedruckstofftemperatur die mit dem Druckvorgang beabsichtigten Glanzpunkte, was eine Beeinträchtigung der Druckqualität bedeutet.
Auch ist es schon allein aus ökonomischen Gründen nicht sinnvoll, den Volumenstrom und/oder die Temperatur der Heißluft weiter zu erhöhen. Denn durch eine weitere Erhöhung z. B. der Temperatur der Heißluft werden sämtliche in unmittelbarer und/oder nachgeordneter Umgebung der Trocknungseinrichtung angeordnete Einrichtungen und/oder Bauelemente der Druckmaschine zusätzlich belastet, was zur Folge haben kann, dass sich z. B. in oder an ihnen verwendete Schmierstoffe zersetzen und/oder aus ihrem Einsatzort ausfließen und/oder dass eine maximal zulässige Temperatur z. B. an Sensoren und/oder an Bauelementen der in der Druckmaschine angeordneten Elektrik und/oder an Bauelementen aus einem Kunststoff überschritten werden, was deren jeweilige Funktion beinträchtigen oder sogar außer Funktion setzen kann. Zudem ist zu beachten, dass infolge weiterer thermischer Belastung z. B. auch konstruktive Änderungen an Einrichtungen der Druckmaschine erforderlich werden können, indem z. B. an traversierenden Bauteilen infolge erwartbarer Wärmedehnung einseitig ein Loslager vorgesehen werden muss.
Die hier vorgeschlagene Lösung bewirkt im Wesentlichen, dass einer von der Trocknungseinrichtung für den Trocknungsprozess eingesetzten Konvektionsströmung mit den bisher transportierten Zustandsgrößen Wärme und Strahlimpuls als weitere Zustandsgröße Druck hinzugefügt wird. Denn durch den Druck der Konvektionsströmung kann die Strömungsgeschwindigkeit, mit der die Heißluft die bedruckte und/oder lackierte Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs überstreicht, erheblich gesteigert werden, was zur Folge hat, dass die Wirkung der Trocknungseinrichtung und damit ihre Effizienz steigt.
Wie aus einer Prinzipdarstellung in der 1 ersichtlich ist, ist die vorzugsweise in einer Druckmaschine angeordnete Trocknungseinrichtung 01 in Form mindestens eines Trocknungsmoduls ausgebildet, wobei das betreffende Trocknungsmodul an seiner der Oberfläche des zu trocknenden durch die Druckmaschine in der Transportrichtung T bewegten z. B. bogenförmigen Bedruckstoffs 02 zugewandten Seite eine sich über eine z. B. lineare Trocknungsstrecke erstreckende Leitfläche 03 mit einer Vielzahl von Düsen 04 aufweist, wobei jede dieser Düsen 04 jeweils einen von der Heißluft durchströmten oder zumindest durchströmbaren Öffnungsquerschnitt aufweist. An der Leitfläche 03 der Trocknungseinrichtung 01 kann insbesondere eine aus der Planlage aufgewölbte, d. h. hochstehende Kante eines bogenförmigen Bedruckstoffs 02 entlang der Trocknungsstrecke durch die Trocknungseinrichtung 01 geführt werden. In einer z. B. als eine Bogendruckmaschine ausgebildeten einen bogenförmigen Bedruckstoff 02 bedruckenden und/oder lackierenden Digitaldruckmaschine ist die Trocknungsstrecke der Trocknungseinrichtung 01 vorzugsweise eben und linear ausgebildet, wohingegen die Trocknungsstrecke der Trocknungseinrichtung 01 in einer einen bogenförmigen oder bahnförmigen Bedruckstoff 02 bedruckenden und/oder lackierenden Rotationsdruckmaschine vorzugsweise als eine gekrümmte Bahn ausgebildet ist. Während ein bogenförmiger Bedruckstoff 02 entlang der ebenen Förderstrecke vorzugsweise auf Transportbändern liegend transportiert wird, werden bogenförmige oder bahnförmige Bedruckstoffe 02 entlang den gekrümmten Förderstrecken einer Rotationsdruckmaschine vorzugsweise auf Zylindern liegend transportiert. Speziell für bogenführende Rotationsdruckmaschinen sind diese Zylinder mit Greiferleisten zur Erfassung der Bogenkanten für den Bogentransport ausgestattet.
Für eine in den 1 und 2 jeweils durch Richtungspfeile angedeutete Strahlbildung der aus den Düsen 04 ausströmenden Heißluft können je nach Bedarf und/oder gleichzeitig verschiedene Düsen 04 mit unterschiedlich geformten Öffnungsquerschnitten zum Einsatz gebracht werden, um über den Impuls des Heißluftstrahles die feuchte Luft in der Grenzschicht unmittelbar oberhalb der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 abzurakeln, d. h. möglichst zu entfernen, zumindest aber zu verwirbeln und damit für einen Luftaustausch an der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 zu sorgen. So sind die in oder an der Leitfläche 03 angeordneten und zum Einsatz gebrachten Düsen 04 z. B. als Runddüsen oder als Schlitzdüsen oder als Venturidüsen ausgebildet.
Als eine Strahlungsquelle für die von der Trocknungseinrichtung 01 emittierte Infrarotstrahlung können z. B. Infrarot-Strahler mit einer in einem Glasrohr angeordneter Heizwendel oder Infrarot-Halogen-Strahler mit einer in einem mit einem Halogen gefüllten Glasrohr angeordneter Heizwendel verwendet werden. Es eignen sich auch Flächenstrahler mit flächig angeordneten Heizelementen. Eine Querschnittsfläche derartiger Infrarot-Strahlungsquellen 06 ist z. B. in Form eines Kreises oder eines Ovals oder als Zwillingsrohr oder als ein Vierkant oder als ein Trapez ausgebildet, wie es beispielhaft die 3 in unterschiedlichen Darstellungen der Querschnittsfläche zeigt. 4 zeigt beispielhaft verschiedene Anordnungen der Infrarot-Strahlungsquellen 06. So können die Infrarot-Strahlungsquellen 06 in der Leitfläche 03 z. B. quer oder längs oder schräg zur Transportrichtung T des bewegten Bedruckstoffs 02 oder in Form von Kacheln angeordnet sein. 5 zeigt beispielhaft zwei unterschiedliche Konstruktionen zur Integration der Infrarot-Strahlungsquellen 06 in das betreffende Trocknungsmodul der Trocknungseinrichtung 01. In der in der 5 nur schematisch dargestellten Ausführung a) ist zumindest ein Teil der Leitfläche 03 der Trocknungseinrichtung 01 z. B. aus Glas und damit für Infrarotstrahlung transmissiv ausgebildet, so dass die durch Richtungspfeile angedeutete von den Infrarot-Strahlungsquellen 06 emittierte Infrarotstrahlung die Leitfläche 03 der Trocknungseinrichtung 01 in Richtung der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 durchdringen kann. In der in der 5 ebenfalls nur schematisch dargestellten Ausführung b) ist zumindest ein Teil der Leitfläche 03 der Trocknungseinrichtung 01 z. B. aus einem metallischen Werkstoff, z. B. aus einem Blech und damit für Infrarotstrahlung nicht durchdringbar ausgebildet, so dass die Leitfläche 03 der Trocknungseinrichtung 01 Durchbrüche aufweist, durch welche die durch Richtungspfeile angedeutete von den Infrarot-Strahlungsquellen 06 emittierte Infrarotstrahlung in Richtung der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 strahlen kann. Bei dieser zweiten Ausführungsvariante ist wichtig, dass die Durchbrüche schmal gehalten sind und die auflaufende Kante des Durchbruches einen größeren Abstand zum Transportband hat als die ablaufende Kante des Durchbruches, sodass eine hochgewölbte, sich in Kantenführung an der Leitfläche 03 entlang schiebende Bogenvorderkante nicht an der auflaufenden Kante des Durchbruches einhaken kann.
Die auf die Oberfläche des bewegten Bedruckstoffs 02 geströmte Heißluft strömt zur Vermeidung eines Luftstaus durch eine zwischen der Leitfläche 03 der Trocknungseinrichtung 01 und der Oberfläche des Bedruckstoffs 02 ausgebildete Spaltöffnung ab, wobei diese Spaltöffnung z. B. in Form eines Ringspaltes ausgebildet ist.
Zusätzlich können im Trocknungsmodul der Trocknungseinrichtung 01 auch Kanäle 07 mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt eingebracht sein (2), durch welche die feuchte Luft in der Grenzschicht unmittelbar oberhalb der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 zum Teil abgesaugt wird. Die Kanäle 07 zur teilweisen Absaugung der feuchten Luft in der Grenzschicht unmittelbar oberhalb der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 sind in der Leitfläche 03 der Trocknungseinrichtung 01 vorzugsweise in deren parallel zur Transportrichtung T des bewegten Bedruckstoffs 02 verlaufenden Randbereichen angeordnet, was auch eine positive Wirkung auf eine lagerichtige Führung des bewegten Bedruckstoffs 02 entlang der Trocknungsstrecke der Trocknungseinrichtung 01 hat.
Der Trocknungsprozess, der dadurch bewirkt wird, dass die von Infrarot-Strahlungsquellen 06 emittierte Strahlungsenergie vorrangig die Oberfläche des Bedruckstoffs 02 erwärmt, aber auch mit abklingender Wirkung in dessen Tiefe eine Erwärmung hervorruft, wird durch die erfindungsgemäße Spaltströmung wesentlich unterstützt, weil zum einen erheblich mehr erhitzter Volumenstrom an Heißluft direkt an der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 bereit gestellt wird und zum anderen der Wärme-Feuchte-Austausch zwischen der feuchten Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 und der Spaltströmung durch die um die physikalische Zustandsgröße Druck und somit Geschwindigkeit erweiterte Konvektion begünstigt wird. Daher wird die Trocknungseinrichtung 01 unter Beibehaltung aller energetischen Eingangsgrößen effizienter.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft im Kontext einer als Bogendruckmaschine ausgebildeten, also einen jeweils als Bogen ausgebildeten Bedruckstoff 02 bedruckenden Digitaldruckmaschine beschrieben, die in Transportrichtung T der Bogen mehrere nacheinander angeordnete Maschineneinheiten aufweist, wobei mindestens eine dieser Maschineneinheiten eine die Bogen jeweils entlang einer linearen Transportstrecke transportierende Transporteinrichtung aufweist. Diese Transporteinrichtung ist vorzugsweise als mindestens ein Transportband ausgebildet, auf dem die Bogen nacheinander einzeln aufliegend transportiert werden. Während ihres Aufliegens auf dem mindestens einen Transportband werden die einzelnen Bogen jeweils durch eine Saugkraft, d. h. durch eine von einer Saugströmung verursachte Haltekraft reibschlüssig bzw. kraftschlüssig an dem betreffenden Transportband gehalten. Die Saugkraft wird i.d.R. durch einen an den jeweiligen Bogen angreifenden mit Bezug auf den umgebenden barometrischen Luftdruck mittels einer Saugeinrichtung eingestellten Unterdruck realisiert. Eine solche Transporteinrichtung ist in der hier beispielhaften Bogendruckmaschine zumindest in derjenigen Maschineneinheit angeordnet, welche die zuvor beschriebene Trocknungseinrichtung 01 aufweist. Die Trocknungseinrichtung 01 ist somit insbesondere als ein Durchlauftrockner für Bogen in Einzellage ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführung folgt der Trocknungseinrichtung 01 eine Kühleinrichtung zum Klimatisieren und/oder Konditionieren der in der Trocknungseinrichtung 01 erhitzten Bogen. Im Anschluss an die Kühleinrichtung ist z. B. ein Saugbändertisch angeordnet.
6 zeigt ein Beispiel für eine solche Bogendruckmaschine. Die Bogendruckmaschine weist in Transportrichtung T der Bogen gesehen zunächst einen Bogenanleger 11 auf, in welchem ein erster Stapel 12 von Bogen zur Bearbeitung bereit steht. Die Bogen sind vorzugsweise rechteckige Substrate aus Papier, Karton oder Pappe. Papier, Karton und Pappe unterscheiden sich in ihrem jeweiligen Grammatur genannten Flächengewicht, d. h. dem Gewicht in Gramm für einen Quadratmeter dieser Bogen. Papier hat ein Flächengewicht zwischen 30 g/m² und 150 g/m², Karton ein Flächengewicht zwischen 150 g/m² und 600 g/m² und Pappe ein Flächengewicht von mehr als 600 g/m². Die Bogen können jedoch auch jeweils ein Substrat aus einem Kunststoff und/oder als eine dünne Tafel ausgebildet sein. Der Bogenanleger 11 kann auch als ein mehrere erste Stapel 12 aufweisender Magazinanleger ausgebildet sein.
Ein Bogentrenner 13, der auch als Saugkopf bezeichnet wird, ergreift von oben nacheinander jeden der gestapelten Bogen und führt diese Bogen z. B. mittels eines ersten Schwinggreifers 14 und gegebenenfalls einer mit dem ersten Schwinggreifer 14 zusammenwirkenden Übergabetrommel 44 in einer Sequenz von voneinander separierten Bogen z. B. einer ersten Beschichtungseinrichtung 15 zu, wobei diese erste Beschichtungseinrichtung 15 z. B. als eine Primerauftrageinrichtung ausgebildet ist. Die erste Beschichtungseinrichtung 15 weist einen z. B. als ein Druckzylinder ausgebildeten Transportzylinder 16 und z. B. einen mit diesem Transportzylinder 16 zusammenwirkenden Druckwerkszylinder 17 mit einer an diesen Druckwerkszylinder 17 angestellten oder zumindest anstellbaren Auftragswalze 18 vorzugsweise in Form einer Rasterwalze auf, wobei sich zur optimalen Dosierung eines auf die Oberfläche der Bogen aufzutragenden Beschichtungsstoffs in Axialrichtung der Auftragswalze 18 mindestens eine Rakel 19 oder ein Kammerrakelsystem 19 erstreckt. Der Transportzylinder 16 transportiert die auf seiner Mantelfläche gehaltenen Bogen entlang einer gekrümmten, insbesondere kreisbogenförmig ausgebildeten Transportstrecke. Die erste Beschichtungseinrichtung 15 trägt auf einer der beiden Seiten der Bogen den Beschichtungsstoff, z. B. einen Primer entweder vollflächig oder nur an bestimmten, d. h. an zuvor festgelegten Stellen, d. h. partiell auf. Die Bogen werden sodann vom Transportzylinder 16 der ersten Beschichtungseinrichtung 15 z. B. mittels eines vorzugsweise endlos umlaufenden ersten Greifersystems 21, insbesondere eines ersten Kettenförderers, und z. B. mindestens eines ersten Transportbandes 22 an eine Non-Impact-Druckeinrichtung 23 übergeben, wobei das erste Greifersystem 21 und das erste Transportband 22 bei der Übergabe der Bogen an die Non-Impact-Druckeinrichtung 23 zusammenwirken, und zwar derart, dass das erste Greifersystem 21 die Bogen jeweils an das eine lineare Transportstrecke aufweisende erste Transportband 22 abgibt, wobei eine Übergabe der Bogen an die Non-Impact-Druckeinrichtung 23 vom ersten Transportband 22 aus erfolgt. Das erste Transportband 22 ist vorzugsweise als ein umlaufendes Endlosband ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausführung ist im Bereich des ersten Greifersystems 21 ein die in der ersten Beschichtungseinrichtung 15 beschichteten Bogen trocknender erster Trockner 24 vorgesehen, wobei dieser Trockner 24 z. B. als ein Heißlufttrockner und/oder als ein durch IR-Strahlung oder durch UV-Strahlung trocknender Trockner ausgebildet ist.
Die Non-Impact-Druckeinrichtung 23 weist i.d.R. mehrere, z. B. vier jeweils unabhängig voneinander steuerbare Inkjet-Druckeinrichtungen auf, wobei jede dieser Inkjet-Druckeinrichtungen zur Erstellung eines vorzugsweise mehrfarbigen Druckbildes jeweils eine andere Druckfarbe auf der z. B. zuvor in der ersten Beschichtungseinrichtung 15 beschichteten Seite der Bogen aufträgt. Die Non-Impact-Druckeinrichtung 23 weist in der hier beispielhaft beschriebenen Bogendruckmaschine vorzugsweise ein zweites Transportband 26 auf, so dass die Bogen während ihres Aufliegens auf diesem zweiten Transportband 26 von den Inkjet-Druckeinrichtungen bedruckt werden. Das zweite Transportband 26 ist vorzugsweise als ein umlaufendes Endlosband ausgebildet. In Transportrichtung T der Bogen ist nach der Non-Impact-Druckeinrichtung 23 ein die bedruckten Bogen trocknender zweiter Trockner 27 angeordnet, wobei dieser zweite Trockner 27 als ein Heißlufttrockner und als ein durch IR-Strahlung trocknender Trockner ausgebildet ist. Der zweite Trockner 27 weist eine Transporteinrichtung 28 auf, welche die Bogen liegend translatorisch, d. h. entlang einer linearen Transportstrecke transportiert. Diese Transporteinrichtung 28 ist in der in der 6 beispielhaft dargestellten Bogendruckmaschine als ein drittes Transportband 28 ausgebildet. Auch das dritte Transportband 28 ist vorzugsweise als ein umlaufendes Endlosband ausgebildet. Die Transporteinrichtung 28 des in diesem Beispiel zweiten Trockners 27 übergibt die getrockneten Bogen vorzugsweise an einen Saugbändertisch 29, von welchem die Bogen z. B. mittels eines zweiten Schwinggreifers 31 und gegebenenfalls einer mit dem zweiten Schwinggreifer 31 zusammenwirkenden Übergabetrommel 43 an eine zweite Beschichtungseinrichtung 32 übergeben werden. Die zweite Beschichtungseinrichtung 32 ist z. B. als eine Lackiereinrichtung ausgebildet, wobei diese zweite Beschichtungseinrichtung 32 einen Beschichtungsstoff, z. B. einen Lack insbesondere auf ein zuvor in der Non-Impact-Druckeinrichtung 23 erstelltes Druckbild aufträgt. Die zweite Beschichtungseinrichtung 32 weist als Transporteinrichtung für zu transportierende Bogen wiederum einen z. B. als ein Druckzylinder ausgebildeten Transportzylinder 33 auf, wobei mit diesem Transportzylinder 33 z. B. ein Druckwerkszylinder 34 mit einer an diesen Druckwerkszylinder 34 angestellten oder zumindest anstellbaren Auftragswalze 36 vorzugsweise in Form einer Rasterwalze zusammenwirkt, wobei sich in Axialrichtung der Auftragswalze 36 mindestens eine Rakel 37 oder ein Kammerrakelsystem 37 erstreckt. Das erste Transportband 22 und/oder das zweite Transportband 26 und/oder das dritte Transportband 28 sind jeweils vorzugsweise als ein umlaufender Flachriemen und zudem vorzugsweise als ein Saugband ausgebildet, wobei das Saugband zumindest abschnittsweise eine Perforation aufweist.
Die Bogen werden sodann vom Transportzylinder 33 der zweiten Beschichtungseinrichtung 32 z. B. mittels eines vorzugsweise endlos umlaufenden zweiten Greifersystems 38, insbesondere eines zweiten Kettenförderers, zu einer Auslage 39 transportiert, wobei die in dieser beispielhaft beschriebenen Bogendruckmaschine bearbeiteten Bogen vom zweiten Greifersystem 38 in der Auslage 39 vorzugsweise in einem zweiten Stapel 42 abgelegt werden. In einer vorteilhaften Ausführung ist im Bereich des zweiten Greifersystems 38 ein die in der zweiten Beschichtungseinrichtung 32 beschichteten Bogen trocknender dritter Trockner 41 vorgesehen, wobei dieser dritte Trockner 41 z. B. als ein Heißlufttrockner und/oder als ein durch IR-Strahlung oder durch UV-Strahlung trocknender Trockner ausgebildet ist. Die Auslage 39 kann auch als eine mehrere zweite Stapel 42 aufweisende Mehrstapelauslage ausgebildet sein. Die zuvor in Verbindung mit den 1 bis 5 beschriebene Trocknungseinrichtung 01 kann jeweils in dem die in der ersten Beschichtungseinrichtung 15 beschichteten Bogen trocknenden ersten Trockner 24 oder in dem die von der Non-Impact-Druckeinrichtung 23 bedruckten Bogen trocknenden zweiten Trockner 27 oder in dem die in der zweiten Beschichtungseinrichtung 32 beschichteten Bogen trocknenden dritten Trockner 41 angeordnet sein.
Die in der 6 beispielhaft dargestellte Digitaldruckmaschine ist zur Verwendung in einem industriellen Druckprozess ausgebildet, insbesondere zur Herstellung von Druckerzeugnissen in einer Massenproduktion. Durch diese Bogendruckmaschine werden einzelne Bogen beginnend am Bogenanleger 11 bis zur Auslage 39 sequentiell mit einer Transportgeschwindigkeit von mehreren tausend Bogen pro Stunde, z. B. von etwa 10.000 Bogen pro Stunde hindurchgeführt. Dabei sind entlang mindestens einer der linearen Transportstrecken transportierte, in ihrer Transportrichtung T benachbarte, d. h. in der Sequenz unmittelbar aufeinander folgende einzelne Bogen jeweils durch eine Lücke voneinander beabstandet. Diese Lücke ist deutlich kleiner als eine sich in Transportrichtung T der Bogen erstreckende Länge der Bogen und beträgt nur einige Millimeter, z. B. etwa 20 mm.
Bei einem Durchlauf durch einen durch Heißluft und/oder durch IR-Strahlung trocknenden Trockner 27 werden auf einem Transportband 28 einzeln flach aufliegende zuvor in einer Non-Impact-Druckeinrichtung 23 bedruckte Bogen mit einem sehr hohen Wärmeeintrag beaufschlagt, was zur Folge hat, dass sich diese getrockneten Bogen verformen, d. h. insbesondere aufwölben, und dadurch ihre Planlage auf dem Transportband 28 zumindest teilweise verlieren. Eine Aufwölbung der getrockneten Bogen kann solche Ausmaße annehmen, dass der betreffende Bogen seine Haftung zu dem Transportband 28 des Trockners 27 verliert und bei einer Ausbildung des Transportbandes 28 als ein Saugband mittels der am Saugband ausgeübten Saugkraft nicht mehr gehalten werden kann. In der Folge wird der betreffende Bogen zumindest nicht mehr lagegenau transportiert. Auch können am Ausgang des Trockners 27 bereitgestellte aufgewölbte Bogen von einer dem Trockner 27 in Transportrichtung T der Bogen nachgeordneten Transporteinrichtung, z. B. von der Transporteinrichtung einer Kühleinrichtung 46 oder eines Saugbändertisches 29 aufgrund mangelhafter Erfassung nicht mehr zuverlässig übernommen werden, was in der genannten mehrere Transporteinrichtungen aufweisenden Bogendruckmaschine insbesondere dann sehr schnell zu einer Betriebsstörung führt, wenn solche Bogen mit einer Transportgeschwindigkeit von mehreren tausend Bogen pro Stunde, z. B. mit einer Transportgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 2.500 und 10.000 Bogen pro Stunde aufeinander folgen. Die Ursache für die mangelhafte Erfassung der aufgewölbten Bogen besteht insbesondere darin, dass die der Wölbung der betreffenden Bogen inne wohnenden Biegewiderstandskräfte von einer von einem Saugband ausgeübten höhenabhängigen Saugkraft nicht überwunden werden. Daher wird - wie in der 6 dargestellt - dem Trockner 27 in Transportrichtung T der Bogen eine Kühleinrichtung 46 unmittelbar nachgeordnet, wobei diese Kühleinrichtung 46 entweder im Gestell des Trockners 27 integriert oder in einem eigenen Gestell als eigenständige Maschineneinheit ausgebildet ist. Am Ausgang der Kühleinrichtung 46 sind dann die im Trockner 27 auf mehr als 80°C erwärmten Bogen z. B. bis auf 30°C abgekühlt. Für die Verwendung der Kühleinrichtung 46 gibt es mindestens vier Gründe: a) ein Reduzieren der wärmebedingten Verformung der Bögen; b) ein Reduzieren einer Kondensbildung, die dadurch zustande kommt, dass Feuchte aus den Bögen ausdampft und an vergleichsweise kalten Oberflächen von Bauteilen des Trockners 27 und/oder der Druckmaschine kondensiert; c) ein Reduzieren einer durch heiße Bögen verursachten Erwärmung nachfolgender Aggregate, die sich an den Trockner 27 anschließen; d) ein kalter Bogen bedeutet mehr Glanzpunkte bei einer sich an den Druckvorgang anschließenden Überlackierung
Wie der 6 entnehmbar ist, weist die Kühleinrichtung 46 oberhalb einer Förderebene E, in welcher Bogen flach liegend durch die Kühleinrichtung 46 hindurch gefördert werden, mindestens ein Kühlmodul 47, vorzugsweise mehrere entlang einer z. B. linearen Transportstrecke aneinandergereihte Kühlmodule 47 auf. Das Transportband 28 des Trockners 27 erstreckt sich z. B. auch durch die Kühleinrichtung 46. Jedoch ist es vorteilhafter, dass die durch den Trockner 27 bestimmte Trocknungsstrecke und die durch die Kühleinrichtung 46 bestimmte Kühlstrecke jeweils voneinander separate Transportbänder aufweisen. Denn in der Trockenstrecke soll das Transportband heiß sein, damit der Bogen auch durch das Transportband erwärmt wird und damit besser trocknet. In der Kühlstrecke soll das Transportband kalt sein, damit der Bogen durch seine Auflage auf dem Transportband zusätzlich gekühlt wird.
Das betreffende Kühlmodul 47 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es als Kühlmittel Luft verwendet, z. B. Umgebungsluft oder gekühlte Luft. Alternativ oder zusätzlich zu dem betreffenden Kühlmodul 47 kann vorgesehen sein, dass die die zu kühlenden Bogen transportierende Transporteinrichtung der Kühleinrichtung 46 Transportwalzen 48 aufweist, wobei diese Transportwalzen 48 aktiv durch eine z. B. Wasser als Kühlmedium verwendende Walzenkühlung gekühlt sind.
7 zeigt beispielhaft eine Seitenansicht der zumindest in einem der Trockner 24; 27; 41 angeordneten Trocknungseinrichtung 01, wobei diese Trocknungseinrichtung 01 entlang einer z. B. linearen Transportstrecke aneinandergereiht mehrere Trocknungsmodule 49 aufweist. Diese Trocknungsmodule 49 sind jeweils dicht z. B. über der als ein endlos umlaufendes Transportband 28 ausgebildeten Transporteinrichtung des der Non-Impact-Druckeinrichtung 23 in Transportrichtung T des Bedruckstoffs 02 unmittelbar nachgeordneten Trockners 27 angeordnet.
8 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus der 7 ein einzelnes der in der Trocknungseinrichtung 01 angeordneten Trocknungsmodule 49. Jedes der Trocknungsmodule 49 weist oberhalb einer Leitfläche 03 i. d. R. einen Blaskasten 51 und ein insbesondere wärmebeständiges Gebläse 52 und ein Luftleitgitter 53 als Heizregister auf, wobei das Heizregister zur Erwärmung der vom Gebläse 52 in Strömung versetzten Luft verwendet wird. Der z. B. als ein Bogen ausgebildete Bedruckstoff 02 ist in einem sich zwischen der Leitfläche 03 der Trocknungseinrichtung 01 und dem Transportband 28 der Transporteinrichtung des Trockners 27 erstreckenden Spalt 54 geführt, wobei unterhalb des Transportbandes 28 der Transporteinrichtung des Trockners 27 das Transportband 28 abstützende Transportwalzen 48 angeordnet sind. Der insbesondere als ein Ringspalt ausgebildete Spalt 54 weist eine Spaltweite S zwischen z. B. 8 mm und 35 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 20 mm auf. In der in 8 dargestellten Ausführung ist einer Trennfuge 56 zwischen in Transportrichtung T des Bedruckstoffs 02 benachbart aneinandergereihten Trocknungsmodulen 49 jeweils zumindest eine auf die Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 gerichtete Infrarot-Strahlungsquelle 06 angeordnet. Die betreffende Infrarot-Strahlungsquelle 06 ist insbesondere zur Führung einer aus der Planlage aufgewölbten, d. h. hochstehenden Kante des bogenförmigen Bedruckstoffs 02 an ihrer zur Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 gerichteten Seite jeweils z. B. mit einem Schutzglas 57 abgedeckt.
9 zeigt eine alternative Ausführung der Trocknungsmodule 49, bei der die jeweilige jeweils auf die Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 gerichtete Infrarot-Strahlungsquelle 06 im Gehäuse 58 des betreffenden Trocknungsmoduls 49 integriert angeordnet ist. Ansonsten ist diese in der 9 dargestellte Ausführung der Trocknungsmodule 49 zu derjenigen in der 8 dargestellten und beschriebenen Ausführung baugleich.
10 zeigt eine Weiterbildung der zuvor in den 8 oder 9 dargestellten Trocknungsmodule 49, wobei bei dieser Weiterbildung das betreffende Trocknungsmodul 49 im Strömungsweg zwischen dem Gebläse 52 und dem Luftleitgitter 53 einen insbesondere mäanderförmig ausgebildeten Strahlfänger 59 aufweist, so dass das Gebläse 52 und das Luftleitgitter 53 thermisch entkoppelt sind.
Wie bereits beschrieben, sind in der den Blaskasten 51 des betreffenden Trocknungsmoduls 49 in Richtung der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 begrenzenden Leitfläche 03 eine Vielzahl von Düsen 04 angeordnet, wobei diese Düsen 04 unterschiedlich geformte Öffnungsquerschnitte aufweisen können. Ein Teil dieser Düsen 04 sind gemäß einer beispielhaften Darstellung in der 11 z. B. jeweils als Runddüsen 61 oder als Venturidüsen 62 ausgebildet. Eine Anordnung dieser Düsen 04 in der Leitfläche 03 ist vorzugsweise symmetrisch zu einer längs zur Transportrichtung T des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 verlaufenden Mittellinie M. Dabei bringen die Runddüsen 61 einen Großteil des Volumenstromes unter Druck auf die Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs 02, während die vorzugsweise weitgehend in Richtung der seitlichen Kanten des Bedruckstoffs 02 blasenden Venturidüsen 62 für einen definierten Abtransport der durchfeuchteten Luft sorgen. Die Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft beim Abströmen von innen nach außen wird durch eine Zunahme des Volumenstromes mit trockener Luft der weiter außen liegenden Düsen 04 kompensiert.
12 zeigt beispielhaft eine Anordnung der Düsen 04 in der Leitfläche 03, bei der eine Düsendichte von innen, d. h. ausgehend von der Mittellinie M, beidseitig jeweils nach außen, d. h. zu den seitlichen Rändern 63 der Leitfläche 03 hin abnimmt und dadurch den erforderlichen Gesamtvolumenstrom begrenzt. Voraussetzung für diese Anordnung der Düsen 04 ist, dass die den Spalt 54 von innen nach außen durchströmende Luftmenge bis zum Spaltaustritt noch nicht gesättigt ist und bis zum jeweiligen Rand 63 der Leitfläche 03 Feuchtigkeit aufnehmen kann.
13 zeigt eine Untersicht auf mehrere entlang einer Trocknungsstrecke aneinandergereihte Trocknungsmodule 49. Jede z. B. rechteckig ausgebildete Leitfläche 03 der Blaskästen 51 wechselt in Transportrichtung T des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 jeweils mit mindestens einem sich quer zur Transportrichtung T des zu trocknenden Bedruckstoffs 02 erstreckenden, z. B. in Form eines rechteckigen Streifens ausgebildeten Schutzglas 57 der Infrarot-Strahlungsquellen 06. Die jeweilige Leitfläche 03 der Blaskästen 51 und das jeweilige Schutzglas 57 der Infrarot-Strahlungsquellen 06 liegen bevorzugt in einer selben sich längs der Trocknungsstrecke erstreckenden Ebene, so dass ein insbesondere steifer Bedruckstoff 02 auch bei einer aus der Planlage aufgewölbten, d. h. hochstehenden Kante ohne auflaufende Stufen, d. h. ohne Stolperstellen durch die betreffende Trocknungseinrichtung 01 geleitet werden kann. Außerdem begünstigt eine Zusammenlegung der Teilflächen der beteiligten Leitflächen 03 und Schutzgläser 57 hinsichtlich der gesamten betreffenden Trocknungseinrichtung 01 die Ausbildung eines nur kleinflächigen Ringspalts, sodass das Verhältnis der Flächen von Ringspalt zu den Öffnungsquerschnitten der Düsen 04 sehr günstig, nämlich kleiner als Eins, vorzugsweise kleiner als 0,7 ausfällt. Dies führt in der Folge dazu, dass der Spaltströmung ein größerer Überdruck aufgeprägt ist als bei einem Verhältnis der Flächen von Ringspalt zu den Öffnungsquerschnitten der Düsen 04 von größer Eins.
Bezugszeichenliste

01: Trocknungseinrichtung
02: Bedruckstoff
03: Leitfläche
04: Düse
05: -
06: Infrarot-Strahlungsquelle
07: Kanal
08: -
09: -
10: -
11: Bogenanleger
12: erster Stapel
13: Bogentrenner
14: erster Schwinggreifer
15: erste Beschichtungseinrichtung
16: Transportzylinder
17: Druckwerkszylinder
18: Auftragswalze
19: Rakel; Kammerrakelsystem
20: -
21: erstes Greifersystem
22: Transportband
23: Non-Impact-Druckeinrichtung
24: erster Trockner
25: -
26: Transportband
27: zweiter Trockner
28: Transporteinrichtung; Transportband
29: Saugbändertisch
30: -
31: zweiter Schwinggreifer
32: zweite Beschichtungseinrichtung
33: Transportzylinder
34: Druckwerkszylinder
35: -
36: Auftragswalze
37: Rakel; Kammerrakelsystem
38: zweites Greifersystem
39: Auslage
40: -
41: dritter Trockner
42: zweiter Stapel
43: Übergabetrommel
44: Übergabetrommel
45: -
46: Kühleinrichtung
47: Kühlmodul
48: Transportwalze
49: Trocknungsmodul
50: -
51: Blaskasten
52: Gebläse
53: Luftleitgitter
54: Spalt
55: -
56: Trennfuge
57: Schutzglas
58: Gehäuse
59: Strahlfänger
60: -
61: Runddüse
62: Venturidüse
63: Rand
E: Förderebene
M: Mittellinie
S: Spaltweite
T: Transportrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2463100 A1 [0002]
DE 102016207397 A1 [0003]

Claims

Trocknungseinrichtung (01) in einer Druckmaschine, wobei die Trocknungseinrichtung (01) eine von der Druckmaschine bedruckte und/oder lackierte Oberfläche eines durch die Druckmaschine bewegten Bedruckstoffs (02) durch eine Beaufschlagung sowohl mit einer Infrarotstrahlung als auch mit Heißluft trocknend ausgebildet ist, wobei die Trocknungseinrichtung (01) an ihrer der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs (02) zugewandten Seite eine von der Oberfläche des Bedruckstoffs (02) beabstandet angeordnete Leitfläche (03) mit einer Vielzahl von Düsen (04) aufweist, wobei jede dieser Düsen (04) jeweils einen von der Heißluft durchströmten oder zumindest durchströmbaren Öffnungsquerschnitt aufweist, wobei die auf die Oberfläche des Bedruckstoffs (02) geströmte Heißluft durch eine zwischen der Leitfläche (03) und der Oberfläche des Bedruckstoffs (02) ausgebildete Spaltöffnung abströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Spaltöffnung, durch welche die auf die Oberfläche des Bedruckstoffs (02) geströmte Heißluft abströmt, kleiner als die Gesamtfläche aller Öffnungsquerschnitte der Heißluft auf die Oberfläche des Bedruckstoffs (02) richtenden Düsen (04) ist.
Trocknungseinrichtung (01) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der Fläche der Spaltöffnung, durch welche die auf die Oberfläche des Bedruckstoffs (02) geströmte Heißluft abströmt, zur Gesamtfläche aller Öffnungsquerschnitte der Heißluft auf die Oberfläche des Bedruckstoffs (02) richtenden Düsen (04) weniger als 0,7 beträgt.
Trocknungseinrichtung (01) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Trocknungseinrichtung (01) in Transportrichtung (T) des Bedruckstoffs (02) mehrere aneinandergereihte Trocknungsmodule (49) aufweist, wobei zwischen benachbart angeordneten Trocknungsmodulen (49) jeweils zumindest eine auf die Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs (02) gerichtete Infrarot-Strahlungsquelle (06) angeordnet ist.
Trocknungseinrichtung (01) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffende auf die Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs (02) gerichtete Infrarot-Strahlungsquelle (06) an ihrer zur Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs (02) gerichteten Seite jeweils mit einem Schutzglas (57) abgedeckt ist und/oder dass die jeweilige jeweils auf die Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs (02) gerichtete Infrarot-Strahlungsquelle (06) im Gehäuse (58) des betreffenden Trocknungsmoduls (49) integriert angeordnet ist.
Trocknungseinrichtung (01) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das betreffende Trocknungsmodul (49) einen Blaskasten (51) und die den betreffenden Blaskasten (51) in Richtung der Oberfläche des zu trocknenden Bedruckstoffs (02) begrenzende Leitfläche (03) aufweist, wobei oberhalb der Leitfläche (03) ein Gebläse (52) und ein Luftleitgitter (53) als Heizregister angeordnet sind.
Trocknungseinrichtung (01) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das betreffende Trocknungsmodul (49) im Strömungsweg zwischen dem Gebläse (52) und dem Luftleitgitter (53) einen mäanderförmig ausgebildeten Strahlfänger (59) aufweist.
Trocknungseinrichtung (01) nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leitfläche (03) der Trocknungseinrichtung (01) und einem Transportband (28) einer den zu trocknenden Bedruckstoff (02) entlang einer Trocknungsstrecke durch die Trocknungseinrichtung (01) transportierenden Transporteinrichtung ein Spalt (54) in Form eines Ringspaltes ausgebildet ist, wobei dieser Spalt (54) eine Spaltweite (S) zwischen 8 mm und 35 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 20 mm aufweist.
Druckmaschine mit einer Trocknungseinrichtung (01) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
Druckmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmaschine als eine Bogendruckmaschine ausgebildet ist, wobei die Bogendruckmaschine als eine Digitaldruckmaschine ausgebildet ist.
Druckmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (01) in einem in Transportrichtung (T) des Bedruckstoffs (02) unmittelbar nach einer Non-Impact-Druckeinrichtung (23) angeordneten Trockner (27) angeordnet ist.