EP0655030B1 - Verfahren und vorrichtung zum befeuchten einer bedruckten und anschliessend thermsich getrockneten, bewegten materialbahn - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum befeuchten einer bedruckten und anschliessend thermsich getrockneten, bewegten materialbahn Download PDF

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EP0655030B1
EP0655030B1 EP93917539A EP93917539A EP0655030B1 EP 0655030 B1 EP0655030 B1 EP 0655030B1 EP 93917539 A EP93917539 A EP 93917539A EP 93917539 A EP93917539 A EP 93917539A EP 0655030 B1 EP0655030 B1 EP 0655030B1
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EP
European Patent Office
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web
roller
moistening
moistening agent
guide element
Prior art date
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EP93917539A
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English (en)
French (fr)
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EP0655030A1 (de
Inventor
Alfred Keller
Günther CERNEA
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Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
Original Assignee
Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/02—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by dampening

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for moistening a printed and then thermally dried, moving material web according to the preamble of claims 1 and 13 respectively.
  • paper webs are printed at high speed and then subjected to a thermal drying process for drying and solidifying the printing inks. It is necessary moisten the printed paper web before final processing to ensure the original paper moisture and thus the elasticity and dimensional stability of the paper required for the final processing. This is necessary because dry paper is very brittle and therefore easily breaks or tears when folded or cut. In addition, dry paper expands when it absorbs moisture from the air. B. comes with glued magazines or the like to an unsightly curl of the finished magazines and to an uneven "outgrowth" of the individual pages in the cutting areas.
  • a material web is subjected to a corona treatment before a dampening solution is applied to it in a moistening station, as a result of which a large number of adhesive adhesion centers are created for the adhesion of the dampening solution particles should.
  • a dampening solution bath or a spray device (not described in detail) is used as the moistening station.
  • the paper web is guided with its one side in contact with an endless belt, the top of which carries a high-voltage conductive coating.
  • a conductive atomizer is provided to form dampening solution aerosols and is arranged on the other side of the paper web at a distance from it. Between the atomizer and the conductive coating a strong electric field is built up, through which the aerosols are polarized and then accelerated so that they not only wet the paper web, but also penetrate into its pores.
  • a disadvantage of this known device is that high voltages in the range of 50 kV have to be used at relatively high powers, so that the humidification device is very sensitive to fluctuations in air humidity, since spark discharges can occur if the air humidity is too high and damage the paper web cause. In addition, complex shielding measures must be provided for safety reasons.
  • Another disadvantage is that this known device requires a relatively large amount of space, so that it cannot be retrofitted to existing printing machines or other processing machines.
  • an applicator roller for applying a dampening solution to a material web, which roller is wetted by a scoop roller immersed in a dampening solution bath.
  • the application roller is pivoted against a web of material or paper so that it deflects it out of its transport path. This ensures that the material web moving over the application roller more or less grinds off the dampening solution film located thereon. Since in this device the material web lies unevenly on the application roller, it is necessary to press the dampening solution evenly through a printed surface of the material web not possible. In addition, the exact dosage of the dampening solution required cannot be achieved.
  • a method and a device is known by which a transfer of a dampening solution to the printed side of a material web is accomplished in a similar manner.
  • the material or paper web is first thermally dried after printing, then cooled and guided over a cooled guide element in the form of a rotating cooling roller.
  • the paper web on a flat side of the web is wetted with a dampening solution or water film for rewetting the web.
  • the water film is first applied to a transfer roller of a roller arrangement and then rolled onto the circumference of the cooling roller by the latter.
  • the paper web wraps around the cooling roller under its own tension in such a way that a large part of its roller circumference is exposed for unrolling the transfer roller.
  • the transfer roller is moistened by means of a roller arrangement which draws the water from a water trough.
  • the invention has for its object to rewet thermally dried and printed material webs, in particular paper webs, at a very high transport speed or in minimal time from their flat side of the web, in order to reduce the moisture loss caused by the drying process with all its disadvantages for the further processing of the material web (folding and folding largely compensate for paper webs).
  • a material web after it has been dried, is wetted on at least one side with dampening solution, which is pressed into the web at the same time.
  • the dampening solution is applied and pressed in at the earliest possible point in time, during the cooling phase, i.e. as soon as the printing ink is so solid that it no longer smears when the dampening solution is pressed in, thus preventing the printed image from being impaired.
  • the dampening solution is applied during the cooling phase, the absorption of the dampening solution into the material web, which is in particular a paper web, is supported by its cooling behavior.
  • the penetration of the dampening solution into the material web can advantageously be supported in that, according to claim 2, the material web wetted with the dampening solution is then passed through an electrical high-voltage field and is thus electrostatically charged.
  • the dampening solution film which after application can still have certain irregularities, is compensated in such a way that it is uniform over the entire width of the material web and adheres well to the material web.
  • small fountain solution droplets are prevented can release from the dampening medium applied to the material web, even if the material webs, such as paper webs in web offset printing, are moved at high transport speeds.
  • the dampening solution can penetrate the relatively warm paper better through the printing ink. As a result, the paper already has improved elasticity during the subsequent treatment.
  • the electrostatic charging is advantageously carried out with a high voltage below 50 kV. Only low electrical power is required, so that, carried out with high voltages, no undesirable spark discharges are to be feared, even with fluctuating air humidity. Because of the low currents required for the electrostatic charging, only relatively simple shielding measures are required for the parts carrying the high voltage, without the safety for a maintenance person being impaired thereby.
  • the penetration behavior of the dampening solution can be additionally influenced and kept constant for a given dampening solution. This enables good and even rewetting to be achieved.
  • the method according to the invention can advantageously be carried out using a device according to claim 13, claims 14 to 16 relating to expedient embodiments of this device.
  • a device for moistening a material web can be retrofitted in a particularly favorable manner into an already existing material web processing machine, since already existing transport and guide rollers can be used for the device according to the invention in this machine.
  • the cooling rollers can be used as guide elements of the device according to the invention without major changes to the cooling station being necessary to install the device according to the invention can.
  • the device according to the invention can be made extremely space-saving.
  • the uniform formation of the dampening solution film and its transfer to the material web surface can be achieved particularly well by designing the device according to claims 20 to 25.
  • a material web 10 to be moistened is guided over an electrically conductive, preferably driven roller 11 serving as a guide element and thereby moved in the direction of arrow B.
  • an application device 12 for applying a dampening solution film to the material web 10 which has a spraying device 13 and a roller arrangement with a first and a second roller 14 and 15, respectively.
  • a charging rod 16 of a charging device is arranged, which extends parallel to the longitudinal direction of the electrically conductive roller 11 and interacts with it in the manner of a capacitor in order to electrostatically charge the material web 10 after it has reached the area of the Application device for the dampening solution has left.
  • the charging rod 16 is connected to a high voltage source U and the electrically conductive roller 11 to ground.
  • the spraying device 13 has a multiplicity of turntables 17 which are arranged next to one another in a row parallel to the first roller 14. As shown in FIG. 4, the turntables 17 are attached to a preferably lower end of a drive shaft 18 and have a central pot area 19, which is adjoined by a flat spray flange 20 which extends radially outwards. To drive the turntable 17 their respective drive shafts 18 are connected to a motor 21 in a suitable manner, not shown in detail.
  • an aperture 22 is arranged between the turntables 17 arranged in series and the first roller 14 of the application device 12, which has a passage opening 23 in the area of each turntable 17 for spraying onto the first roller 14 Has dampening solution.
  • the turntable with the assigned aperture areas form individual sectors, which are advantageously individually controllable, so that different sections of the material web can be rewet in the desired manner depending on the requirements.
  • the first roller 14 is provided with a water-friendly, that is to say well wettable, surface.
  • Suitable materials for the surface of the first roller 14 are e.g. Glass, ceramics and chrome.
  • chromium is preferably used because the roller 14 must be designed for very high speeds.
  • a pneumatic cylinder arrangement 26 or another suitable pressing force generating device acts on the bracket arrangement 24.
  • the material of the rubber roller (15) has a Shore hardness of 30 ° to 70 ° Shore, in particular about 50 ° Shore.
  • the force F is then chosen so that a surface contact pressure of about 0.9 to 2.5 dN / cm 2 , in particular 1.7 dN / cm 2 results.
  • the charging bar 16 of the charging device which extends parallel to the conductive roller 11, has, as shown in FIG. 5, a plurality of needle electrodes 27 which are arranged in a row at a distance from one another.
  • the needle electrodes 27 are preferably aligned in the radial direction to the roller 11 and thus perpendicular to the material web plane or to the tangential plane to the material web.
  • a constant temperature dampening solution for example water or water mixed with surfactants or other chemical substances, is supplied to the pot area 19 of the turntable 17 of the application device 13.
  • a high speed for example at 5000 rpm. with a turntable diameter of approximately 80 mm.
  • dampening solution droplets become or aerosols with a diameter of about 50 microns to 75 microns, preferably from 60 microns to 65 microns, flung from the edge of the turntable.
  • the device described for rewetting a printed paper web in web offset printing can be used in a particularly advantageous manner.
  • a continuous paper web is drawn off from supply rolls at very high speeds, for example at speeds in the range of 5-8 m / s, and printed in four consecutive printing units in four-color printing, for example. Then the printed paper web is in a drying station at temperatures dried at approx. 200 ° C to solidify the printing inks so that they can no longer be damaged in the subsequent processing. The drying process is then followed by cooling of the printed paper web, which serves to quench the heated and dried printing inks.
  • the paper web is also dried out, so that it only has a low residual moisture of approx. 3-5% after drying.
  • the paper web is relatively brittle, so that it is difficult to process in the subsequent operations, such as folding, cutting and stapling, and tends to be damaged.
  • uncontrolled changes in the dimensions of the paper web being processed occur when the paper absorbs moisture from the environment after the final processing operations. This leads to poor quality or unattractive printed products.
  • the device for moistening a moving material web described with reference to FIG. 1 can be arranged in a cooling station of a web offset printing press.
  • application devices 12 for applying dampening solution are arranged on at least one or preferably on two or more cooling rollers 11 of a cooling station of the printing press, of which only the first four cooling rollers 11 of, for example, a total of eight cooling rollers are shown.
  • two applicators 12 for dampening solution are assigned to these two cooling rollers, each of which brings about an opposite deflection of the paper web 10, so that both surfaces of the paper web 10 are moistened one after the other.
  • the application devices 12 are therefore preferably arranged on the inlet-side cooling rollers 11 in order to achieve rewetting of the paper web as soon as possible after drying.
  • the first application device can e.g. be arranged on the second cooling roller 11, as shown in dashed lines in FIG. 2.
  • the arrangement of the application devices 12 on the input side enables the use of a constant temperature dampening solution, which has a lower temperature than the paper web in this area, e.g. 15 ° C, additional cooling of the printed paper web.
  • 12 spreader rollers 28 can subsequently be provided on an application device, as shown in broken lines in FIG. 2, in order to avoid shrinking of the paper web in the transverse direction.
  • a major advantage of the device described is that it can be easily converted into a device Finished cooling station can be installed, the cooling rollers 11 being used as conductive rollers, which interact with the respective charging bar 16 and the second roller 15 of the roller arrangement.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befeuchten einer bedruckten und anschließend thermisch getrockneten, bewegten Materialbahn gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 13.
  • Bei der Bearbeitung und Verarbeitung von flächigen, insbesondere bahnförmigen Materialien, ist es häufig erforderlich, daß das zu bearbeitende Material vor einem weiteren Bearbeitungsschritt angefeuchtet wird. Insbesondere bei bedruckten und anschließend thermisch getrockneten Bedruckstoffen, wie z. B. Papier- oder Gewebebahnen, ist ein Rückbefeuchten erforderlich.
  • Beim Rollenoffset-Druck werden beispielsweise Papierbahnen mit hoher Geschwindigkeit bedruckt und anschließend zum Trocknen und Verfestigen der Druckfarben einem thermischen Trocknungsprozeß unterworden. Dabei ist es erforderlich, die bedruckte Papierbahn vor der abschließenden Bearbeitung anzufeuchten, um die ursprüngliche Papierfeuchtigkeit und damit die für die abschließende Bearbeitung erforderliche Elastizität und Maßhaltigkeit des Papiers zu gewährleisten. Dies ist deshalb erforderlich, weil trockenes Papier sehr spröde ist und daher beim Falzen oder Schneiden leicht bricht oder reißt. Außerdem dehnt sich trockenes Papier, wenn es aus der Luft Feuchtigkeit aufnimmt, aus, wodurch es z. B. bei geleimten Zeitschriften oder dergleichen zu einer unschönen Wellung der fertigen Zeitschriften und zu einem ungleichmäßigen "Auswachsen" der einzelnen Seiten in den Schnittbereichen kommt.
  • Bei einem bekannten Verfahren zum Anfeuchten von bahnförmigem Material (DE 31 15 958 C2) wird eine Materialbahn, bevor auf sie in einer Befeuchtungsstation ein Feuchtmittel aufgetragen wird, einer Corona-Behandlung unterworfen, wodurch eine Vielzahl von adhäsiven Haftzentren für die Anhaftung der Feuchtmittelpartikel geschaffen werden sollen. Als Befeuchtungsstation wird dabei ein Feuchtmittelbad oder eine nicht näher beschriebene Sprühvorrichtung verwendet.
  • Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Befeuchten von bewegten Materialbahnen, insbesondere von Papierbahnen (DE 38 23 739 A1), wird die Papierbahn mit ihrer einen Seite in Anlage an einem Endlosband vorbeigeführt, dessen Oberseite eine an Hochspannung liegende leitfähige Beschichtung trägt. Zur Bildung von Feuchtmittel-Aerosolen ist ein leitfähiger Zerstäuber vorgesehen, der auf der anderen Seite der Papierbahn mit Abstand zu dieser angeordnet ist. Zwischen dem Zerstäuber und der leitfähigen Beschichtung wird ein starkes elektrisches Feld aufgebaut, durch das die Aerosole polarisiert und anschließend so beschleunigt werden, daß sie nicht nur die Papierbahn benetzen, sondern auch in deren Poren eindringen.
  • Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist es, daß bei relativ hohen Leistungen mit Hochspannungen im Bereich von 50 kV gearbeitet werden muß, so daß die Befeuchtungsvorrichtung sehr empfindlich gegen Luftfeuchtigkeitsschwankungen ist, da es bei zu hoher Luftfeuchtigkeit zu Funkenentladungen kommen kann, die eine Beschädigung der Papierbahn bewirken. Außerdem sind aus Sicherheitsgründen aufwendige Abschirmmaßnahmen vorzusehen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diese bekannte Vorrichtung relativ viel Platz benötigt, so daß sie nicht nachträglich an bestehende Druckmaschinen oder andere Bearbeitungsmaschinen angebaut werden kann.
  • Bei einer anderen, bekannten Vorrichtung (DE 40 21 296 A1) ist zum Aufbringen eines Feuchtmittels auf eine Materialbahn eine Auftragswalze vorgesehen, die von einer in ein Feuchtmittelbad eintauchenden Schöpfwalze benetzt wird. Zum Befeuchten einer Materialbahn wird die Auftragswalze so gegen eine Material- oder Papierbahn geschwenkt, daß sie diese aus ihrem Transportweg auslenkt. Hierdurch wird erreicht, daß die sich über die Auftragswalze bewegende Materialbahn den darauf befindlichen Feuchtmittelfilm mehr oder weniger abschleift.
    Da bei dieser Vorrichtung die Materialbahn ungleichmäßig an der Auftragswalze anliegt, ist ein gleichmäßiges Einpressen des Feuchtmittels durch eine bedruckte Oberfläche der Materialbahn nicht möglich. Außerdem läßt sich auch nicht die nötige exakte Dosierung des Feuchtmittels erzielen.
  • Aus CH-A 467 159 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, durch die eine Übertragung eines Feuchtmittels auf die bedruckte Seite einer Materialbahn in ähnlicher Weise bewerkstelligt wird. Hier wird die Material- bzw. Papierbahn nach dem Bedrucken zunächst thermisch getrocknet, danach gekühlt und dabei über ein gekühltes Führungselement in Form einer rotierenden Kühlwalze geführt. Während der Kühlphase wird die Papierbahn auf einer Bahnflachseite mit einem Feuchtmittel- bzw. Wasserfilm zur Bahnrückfeuchtung benetzt. Hierzu wird der Wasserfilm zunächst auf einer Übertragungswalze einer Walzenanordnung aufgebracht und dann von dieser auf den Umfang der Kühlwalze aufgewalzt. Zu diesem Zweck umschlingt die Papierbahn unter Eigenspannung die Kühlwalze derart, daß ein Großteil ihres Walzenumfanges zum Abrollen der Übertragungswalze freiliegt.
  • Außerdem erfolgt die Befeuchtung der Übertragungswalze über eine das Wasser aus einem Wassertrog schöpfende Walzenanordnung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, thermisch getrocknete und bedruckte Materialbahnen, insbesondere Papierbahnen, bei sehr hoher Transportgeschwindigkeit bzw. in Minimalzeit von ihrer Bahnflachseite aus rückzufeuchten, um den durch den Trockungsprozeß herbeigeführten Feuchtigkeitsverlust mit all seinen Nachteilen für die Weiterverarbeitung der Materialbahn (Falten und Falzen bei Papierbahnen) weitgehend zu kompensieren.
  • Ausgehend von einem Verfahren und einer Vorrichtung der vorstehend erläuterten, bekannten Art wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruchs 1 sowie des Vorrichtungsanspruches 13 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird also eine Materialbahn, nachdem sie getrocknet wurde, wenigstens auf einer Seite mit Feuchtmittel benetzt, das gleichzeitig in die Bahn eingepreßt wird. Das Auftragen und Einpressen des Feuchtmittels erfolgt dabei zum frühestmöglichen Zeitpunkt, während der Kühlphase, also sobald die Druckfarbe so fest ist, daß sie beim Einpressen des Feuchtmittels nicht mehr abschmiert und damit eine Beeinträchtigung des Druckbildes ausgeschlossen ist. Beim Aufbringen des Feuchtmittels während der Kühlphase wird die Aufnahme des Feuchtmittels in die Materialbahn, die insbesondere eine Papierbahn ist, durch deren Abkühlverhalten unterstützt.
  • Aus der US A 30 66 046 ist es zwar bekannt, die Aufbringung eines Feuchtmittels auf eine Materialbahn mittels eines einen Walzenspalt bildenden Walzenpaares vorzunehmen, jedoch wird der im Spalt ausgeübte Druck zur Feindosierung des Feuchtmittels verwendet. Die Auftragwalze ist umfangseitig mit einer saugfähigen Gummischicht ausgestattet, auf die ein textiles Gewebe aufgebracht ist, dessen Fäden nicht absorbierend ausgebildet sind. Das zur Befeuchtung dienende Wasser wird in der Gummischicht gespeichert und bei Andrücken der Papierbahn an die Auftragwalze aus dieser zum Benetzen der Papierbahn herausgedrückt, wobei es hierzu in die Zwischenräume der Gewebefäden hineinverdrängt wird.
  • Aus der US-A 3,647,525 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei denen gleichfalls zur Aufbringung eines Feuchtmittels auf der Materialbahn diese durch einen in der Weite veränderlichen Walzenspalt hindurchgeführt und dadurch das Feuchtmittel dosiert in diese eingebracht wird.
  • Das Eindringen des Feuchtmittels in die Materialbahn kann vorteilhaft dadurch unterstützt werden, daß gemäß Anspruch 2 die mit dem Feuchtmittel benetzte Materialbahn anschließend durch ein elektrisches Hochspannungsfeld geführt und damit elektrostatisch aufgeladen wird. Insbesondere wird der Feuchtmittelfilm, der nach dem Auftragen noch gewisse Unregelmäßigkeiten aufweisen kann, derart ausgeglichen, daß er über die gesamte Breite der Materialbahn gleichmäßig ausgebildet ist und gut an der Materialbahn haftet. Demzufolge wird verhindert, daß sich kleine Feuchtmitteltröpfchen aus dem auf die Materialbahn aufgebrachten Feuchtmitteiflim lösen können, und zwar selbst dann nicht, wenn die Materialbahnen, wie beispielsweise Papierbahnen beim Rollenoffsetdruck, mit hohen Transportgeschwindigkeiten bewegt werden.
  • Insbesondere beim Rallenoffsetdruck ist dies von Vorteil, da es hier erforderlich ist, eine bedruckte und anschließend getrocknete Papierbahn rückzufeuchten, in die das Feuchtmittel infolge der Beschichtung mit getrockneter und gegebenenfalls abgeschreckter Druckfarbe relativ langsam eindringen kann. Die gleichmäßige Verteilung und Anhaftung des Feuchtmittelfilms an der Papierbahn hat dabei zur Folge, daß das Druckbild durch den Feuchtmittelfilm nicht beeinträchtigt wird und daß das Feuchtmittel genügend Zeit hat, um durch die Druckfarbe hindurch in die Papierbahn einzudringen.
  • Da das Anfeuchten bereits zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, zu dem die Druckfarbe schon eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen das Einpressen des Feuchtmittels aufweist, aber noch nicht ihre endgültige Festigkeit erreicht hat, kann das Feuchtmittel besser durch die Druckfarbe in das noch relativ warme Papier eindringen. Demzufolge besitzt das Papier bereits während der folgenden Behandlung eine verbesserte Elastizität.
  • Hierbei ist es günstig, die elektrostatische Aufladung der Materialbahn gemäß Anspruch 3 zu gestalten.
  • Zur Bildung des Feuchtmittelfilmes ist es vorteilhaft, gemäß Anspruch 4 zu verfahren.
  • Weitere, mögliche Verfahrensschritte zur Befeuchtung der Materialbahn sind in den Ansprüchen 5 bis 7 aufgezeigt.
  • Des weiteren kann es, insbesondere um die elektrischen Eigenschaften des Feuchtmittels zu beeinflussen, günstig sein, hierfür gemäß Anspruch 8 Wasser gegebenenfalls mit Zusätzen zu verwenden, wie sie in Anspruch 9 aufgeführt sind.
  • Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 wird die elektrostatische Aufladung vorteilhaft mit einer Hochspannung unterhalb von 50 kV durchgeführt. Dabei sind nur geringe elektrische Leistungen erforderlich, so daß, mit Hochspannungen durchgeführt, auch bei schwankenden Luftfeuchtigkeiten keine unerwünschte Funkenentladungen zu befürchten sind. Wegen der für die elektrostatische Aufladung benötigten geringen Ströme sind für die Hochspannung führenden Teile nur relativ einfache Abschirmmaßnahmen erforderlich, ohne daß die Sicherheit für eine Wartungsperson dadurch beeinträchtigt wird.
  • Im Falle einer Ausgestaltung des Verfahrens nach den Ansprüchen 11 und 12 läßt sich das Eindringverhalten des Feuchtmittels zusätzlich beeinflussen und bei einem gegebenen Feuchtmittel konstant halten. Damit läßt sich ein gutes und gleichmäßiges Rückbefeuchten erzielen.
  • Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorteilhaft mit einer Vorrichtung nach Anspruch 13 zu bewerkstelligen, wobei die Ansprüche 14 bis 16 zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Vorrichtung zum Gegenstand haben. Eine derart gestaltete Vorrichtung zum Anfeuchten einer Materialbahn läßt sich in besonders günstiger Weise nachträglich in eine bereits bestehende Materialbahn-Verarbeitungsmaschine einbauen, da in dieser Maschine bereits vorhandene Transport- und Führungswalzen gleichzeitig für die erfindungsgemäße Vorrichtung genutzt werden können.
  • Beispielsweise lassen sich in einer Rollenoffsetmaschine die Kühlwalzen, über die die bedruckte und getrocknete Papierbahn nach dem Trocknen zum Abschrecken der Druckfarbe geführt wird, als Führungselemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung nutzen, ohne daß größere Änderungen der Kühlstation erforderlich sind, um den Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung vornehmen zu können.
  • Durch eine Ausbildung der Aufladevorrichtung nach Anspruch 17 läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst raumsparend gestalten.
  • Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 18 und 19 ermöglichen eine besonders genaue und gleichmäßige Einstellung der Feuchtmittelmenge in bezug auf die Größe der zu benetzenden Bahnoberfläche. Dies ist insbesondere beim Rück- oder Anfeuchten von bedruckten und getrockneten Papierbahnen erforderlich, da hierbei zum Anfeuchten der Materialbahn ca. 0,5 bis 6 ml auf 1 m2 Materialbahn gleichmäßig aufgetragen werden müssen. Dabei ist es erforderlich, diese Feuchtmittelmenge pro Fläche sehr genau einzuhalten, da zuviel Feuchtmittel zu Flecken oder anderen Beschädigungen der bedruckten Oberfläche führen kann, während bei zu wenig eingebrachtem Feuchtmittel die Sprödigkeit der getrockneten Papierbahn nicht hinreichend beseitigt wird.
  • Die gleichmäßige Ausbildung des Feuchtmittelfilms und seine Übertragung auf die Materialbahn-Oberfläche läßt sich besonders gut durch Ausgestaltungen der Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 bis 25 erreichen.
  • Für das gezielt gesteuerte und/oder gleichmäßige Aufsprühen des Feuchtmittels zur Bildung des Feuchtmittelfilms sind die Ausgestaltungen nach Anspruch 26 und 27 zweckmäßig. Dabei ist es weiter vorteilhaft, daß bei erhöhten Transportgeschwindigkeiten der Materialbahn, zu deren Kühlung dann auch eine erhöhte Anzahl von Kühlwalzen erforderlich ist, auch mehr Kühlwalzen bereitstehen, an denen erfindungsgemäße Vorrichtungen zum Anfeuchten angeordnet werden können.
  • Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Anfeuchten einer bewegten Materialbahn,
    Figur 2
    eine schematische vereinfachte Darstellung einer Kühlwalzenanordnung einer Rollenoffsetmaschine mit daran angeordneten Vorrichtungen nach Fig. 1,
    Figur 3
    eine schematische, vereinfachte Draufsicht auf eine Feuchtmittelaufsprühvorrichtung mit zugeordneter Walze, wie sie in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet wird,
    Figur 4
    einen Drehteller für die Aufsprühvorrichtung nach Fig. 3, und
    Figur 5
    eine schematische Teildarstellung eines Aufladestabes für die Vorrichtung nach Fig. 1.
  • In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, wird eine anzufeuchtende Materialbahn 10 über eine als Führungselement dienende elektrisch leitende, vorzugsweise angetriebene Walze 11 geführt und dabei in Richtung des Pfeils B bewegt. Radial neben der Walze 11 ist eine Auftragvorrichtung 12 zum Auftragen eines Feuchtmittelfilms auf die Materialbahn 10 angeordnet, die eine Aufsprüheinrichtung 13 und eine Walzenanordnung mit einer ersten und einer zweiten Walze 14 bzw. 15 aufweist.
  • In Bewegungsrichtung B der Materialbahn 10 hinter der Auftragvorrichtung 12 ist ein Aufladestab 16 einer Aufladevorrichtung angeordnet, der sich parallel zur Längsrichtung der elektrisch leitendenden Walze 11 erstreckt und mit dieser nach Art eines Kondensators zusammenwirkt, um die Materialbahn 10 elektrostatisch aufzuladen, nachdem sie den Bereich der Auftragvorrichtung für das Feuchtmittel verlassen hat. Hierzu ist der Aufladestab 16 an eine Hochspannungsquelle U und die elektrisch leitende Walze 11 an Masse angeschlossen.
  • Die Aufsprühvorrichtung 13 besitzt, wie in Fig. 3 angedeutet, eine Vielzahl von Drehtellern 17, die in einer zur ersten Walze 14 parallelen Reihe nebeneinander angeordnet sind. Die Drehteller 17 sind dabei, wie Fig. 4 zeigt, an einem vorzugsweise unteren Ende einer Antriebswelle 18 angebracht, und besitzen einen zentralen Topfbereich 19, an den sich ein sich radial nach außen erstreckender, flacher Sprühflansch 20 anschließt. Zum Antrieb der Drehteller 17 sind ihre jeweiligen Antriebswellen 18 in geeigneter, nicht näher dargestellter Weise, mit einem Motor 21 verbunden.
  • Um einen definierten Sprühbereich für jeden Drehteller 17 der Aufsprühvorrichtung 13 festzulegen, ist zwischen den in Reihe angeordneten Drehtellern 17 und der ersten Walze 14 der Auftragvorrichtung 12 eine Blende 22 angeordnet, die im Bereich jedes Drehtellers 17 eine Durchlaßöffnung 23 für auf die erste Walze 14 aufzusprühendes Feuchtmittel aufweist. Die Drehteller mit den zugeordneten Blendenbereichen bilden dabei einzelne Sektoren, die vorteilhafterweise individuell steuerbar sind, so daß unterschiedliche Abschnitte der Materialbahn je nach den Erfordernissen in gewünschter Weise rückbefeuchtet werden können.
  • Um sicherzustellen, daß das auf die erste Walze 14 aufgesprühte Feuchtmittel auf deren Walzenoberfläche einen erforderlichen gleichmäßigen oder gezielt eingestellten Feuchtmittelfilm ausbildet, ist die erste Walze 14 mit einer wasserfreundlichen, also gut benetzbaren Oberfläche versehen. Geeignete Materialien für die Oberfläche der ersten Walze 14 sind dabei z.B. Glas, Keramik und Chrom. Hierbei wird jedoch Chrom bevorzugt eingesetzt, da die Walze 14 für sehr hohe Umlaufgeschwindigkeiten ausgelegt sein muß.
  • Die zweite Walze 15, die mit der ersten Walze 14 in Eingriff steht, um den auf die erste Walze 14 aufgebrachten Feuchtmittelfilm zu übernehmen und auf die Materialbahn 10 zu übertragen, ist über eine Bügelanordnung 24 um die senkrecht auf der Zeichenebene stehende Längsachse 25 der Walze 14 schwenkbar angeordnet. Um die Walze 15, die eine geschliffene Oberfläche aufweist und aus Gummi oder einem gummielastischen Kunststoff besteht, mit einer Kraft F gegen die über die Walze 11 geführte Materialbahn B zu drücken, greift an der Bügelanordnung 24 eine Pneumatikzylinder-Anordnung 26 oder eine andere geeignete Andruckkrafterzeugungs-Vorrichtung an.
  • Das Material der Gummiwalze (15) besitzt dabei eine Shore-Härte von 30° bis 70° Shore, insbesondere etwa 50° Shore. Die Kraft F wird dann so gewählt, daß sich ein Flächenanpreßdruck von etwa 0,9 bis 2,5 dN/cm2, insbesondere von 1,7 dN/cm2 ergibt.
  • Der Aufladestab 16 der Aufladevorrichtung, der sich parallel zur leitenden Walze 11 erstreckt, weist, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Vielzahl von Nadelelektroden 27 auf, die in einer Reihe mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Nadelelektroden 27 sind dabei vorzugsweise in Radialrichtung zur Walze 11 und damit senkrecht zur Materialbahnebene bzw. zur Tangentialebene an die Materialbahn ausgerichtet.
  • Das Anfeuchten einer bewegten Materialbahn wird mit der beschriebenen Vorrichtung wie folgt durchgeführt:
  • Zunächst wird ein konstant temperiertes Feuchtmittel, z.B. Wasser oder mit Tensiden oder anderen chemischen Stoffen versetztes Wasser, dem Topfbereich 19 der Drehteller 17 der Aufbringvorrichtung 13 zugeführt. Zum Absprühen von Feuchtmitteltröpfchen wird der Drehteller 17 mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht, z.B. mit 5000 Upm. bei einem Drehteller-Durchmesser von etwa 80 mm. Infolge der daraus resultierenden hohen Umfangsgeschwindigkeit und je nach der Oberflächenspannung des Feuchtmittels und der Benetzbarkeit des Drehtellermaterials werden Feuchtmitteltröpfchen oder -Aerosole mit einem Durchmesser von etwa 50 µm bis 75 µm, vorzugsweise von 60 µm bis 65 µm, vom Drehtellerrand abgeschleudert. Diese Aerosole werden auf die erste Walze 14 aufgesprüht und bilden dort einen genau dosierbaren Feuchtmittelfilm, der von der zweiten Walze 15 abgenommen und auf die die leitende Walze 11 umlaufende bewegte Materialbahn 10 übertragen wird. Bei der Übertragung des Feuchtmittelfilms von der gummielastischen Walze 15 auf die Materialbahn 10 wird der Feuchtmittelfilm zwischen der Materialbahn 10 und der Walze 15 aufgeteilt. Nach dem Befeuchten oder Benetzen der Materialbahn 10 mit Feuchtmittel läuft diese unter dem Aufladestab 16 hindurch, wodurch eine Aufladung der benetzten Materialbahn 10 erfolgt. Diese elektrostatische Aufladung bewirkt zunächst, daß sich die benetzte Materialbahn 10 dicht und glatt an die leitende Walze 11 anlegt. Gleichzeitig wird durch die elektrostatische Aufladung eine Vergleichmäßigung des auf die Materialbahn 10 aufgetragenen Feuchtmittelfilms bewirkt, so daß der Feuchtmittelfilm auch bei sehr hohen Transportgeschwindigkeiten der Materialbahn sicher an dieser haftet und gleichmäßig in die Materialbahn eindringen kann.
  • In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die beschriebene Vorrichtung zum Rückfeuchten einer bedruckten Papierbahn beim Rollenoffsetdruck einsetzen.
  • Beim Rollenoffsetdruck wird eine durchgehende Papierbahn von Vorratsrollen mit sehr hohen Geschwindigkeiten, beispielsweise mit Geschwindigkeiten im Bereich von 5-8 m/s, abgezogen und in z.B. vier aufeinanderfolgenden Druckwerken beim Vierfarbendruck bedruckt. Anschließend wird die bedruckte Papierbahn in einer Trockenstation bei Temperaturen von ca. 200°C getrocknet, um die Druckfarben zu verfestigen, so daß diese bei der nachfolgenden Verarbeitung nicht mehr beschädigt werden können. An den Trocknungsprozeß schließt sich dann eine Kühlung der bedruckten Papierbahn an, die zum Abschrecken der erwärmten und getrockneten Druckfarben dient.
  • Infolge des Trockenvorgangs für die Druckfarben wird auch die Papierbahn ausgetrocknet, so daß diese nach dem Trocknen nur noch eine geringe Restfeuchte von ca. 3-5 % aufweist.
  • Infolge dieser sehr geringen Restfeuchte des Papiers ist die Papierbahn relativ spröde, so daß sie sich bei den folgenden Arbeitsgängen, wie Falzen, Schneiden und Heften, schlecht verarbeiten läßt und zu Beschädigungen neigt. Außerdem treten unkontrollierte Änderungen der Abmessungen der verarbeiteten Papierbahn auf, wenn das Papier nach den abschließenden Bearbeitungsvorgängen aus der Umgebung wieder Feuchtigkeit aufnimmt. Dies führt zu qualitativ schlechten oder unschönen Druckereierzeugnissen.
  • Um der bedruckten und getrockneten Papierbahn vor der Endverarbeitung wieder ihre Ausgangsfeuchtigkeit zu verleihen, kann die anhand von Fig. 1 beschriebene Vorrichtung zum Anfeuchten einer bewegten Materialbahn in einer Kühlstation einer Rollenoffsetdruckmaschine angeordnet werden. Dazu werden, wie in Fig. 2 gezeigt, an wenigstens einer oder vorzugsweise an zwei oder mehr Kühlwalzen 11 einer Kühlstation der Druckmaschine, von der nur die ersten vier Kühlwalzen 11 von z.B. insgesamt acht Kühlwalzen dargestellt sind, Auftragvorrichtungen 12 zum Auftragen von Feuchtmittel angeordnet. Bei der Verwendung von zwei Auftragvorrichtungen 12 für Feuchtmittel werden diese zwei Kühlwalzen zugeordnet, die jeweils eine entgegengesetzte Umlenkung der Papierbahn 10 bewirken, so daß beide Oberflächen der Papierbahn 10 nacheinander befeuchtet werden.
  • Die Auftragvorrichtungen 12 werden dabei also bevorzugt an den eingangsseitigen Kühlwalzen 11 angeordnet, um ein Rückbefeuchten der Papierbahn möglichst unmittelbar nach dem Trocknen zu erreichen. Bei einer Kühlstation mit z.B. vier Kühlwalzen kann die erste Auftragvorrichtung z.B. an der zweiten Kühlwalze 11 angeordnet werden, wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt.
  • Die eingangsseitige Anordnung der Auftragvorrichtungen 12 ermöglicht durch die Verwendung von konstant temperiertem Feuchtmittel, das eine geringere Temperatur als die Papierbahn in diesem Bereich aufweist, z.B. 15°C, eine zusätzliche Kühlung der bedruckten Papierbahn.
  • Um eine unkontrollierte Änderung der Abmessungen der Papierbahn 10 insbesondere in Breitenrichtung nach dem Befeuchten zu verhindern, können anschließend an eine Auftragvorrichtung 12 Breitstreckwalzen 28 vorgesehen sein, wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist, um ein Schrumpfen der Papierbahn in Querrichtung zu vermeiden.
  • Obwohl in Fig. 2 im Anschluß an die in Bewegungsrichtung B der Papierbahn 10 letzte dort dargestellte Kühlwalze 11 keine derartigen Breitstreckwalzen gezeigt sind, können diese auch dort bei Bedarf vorgesehen werden.
  • Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, daß sie ohne großen Aufwand in eine bereits fertige Kühlstation eingebaut werden kann, wobei die Kühlwalzen 11 als leitende Walzen genutzt werden, die mit dem jeweiligen Aufladestab 16 und der zweiten Walze 15 der Walzenanordnung zusammenwirken.

Claims (27)

  1. Verfahren zum Befeuchten einer bedruckten und anschließend thermisch getrockneten, bewegten Materialbahn (10), insbesondere Papierbahn, die nach dem Trocknen gekühlt und während der Kühlphase über ein gekühltes Führungselement (11) geführt und dabei auf wenigstens einer Seite mit einem Feuchtmittelfilm benetzt wird, der auf eine gegen das Führungselement (11) arbeitende Walze (15) einer Walzenanordnung (14, 15) aufgetragen und von dieser der Materialbahn (10) zugeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der durch Sprühen erzeugte und dosiert auf die Walze (15) aufzutragende Feuchmittelfilm mit einem definierten Druck durch Aufwalzen in die zwischen dem Führungselement (11) und der Walze (15) hindurchgeführten, noch warmen und trockenen Materialbahn (10) hineingepreßt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Feuchtmittel benetzte Materialbahn (10) anschließend durch ein elektrisches Hochspannungsfeld geführt und damit elektrostatisch aufgeladen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Aufladung der Materialbahn (10) über das elektrisch leitende Führungselement (11) vor deren Ablösen von diesem und im Aufbringbereich des Feuchtmittels erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuchtmittel zur Bildung eines Feuchtmittelfilmes auf eine weitere Walze (14) der Walzenanordnung (14, 15) aufgesprüht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (10) auf beiden Seiten mit Feuchtmittel benetzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten der Materialbahn (10) nacheinander benetzt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Feuchtmittels auf die Materialbahn (10) nacheinander in mehreren Schritten erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Feuchtmittel reines oder mit Zusätzen versetztes Wasser verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusätze zum Wasser Tenside oder andere chemische Stoffe verwendet werden, die die Oberflächenspannung und/oder die Diffusionseigenschaften und/oder die elektrischen Eigenschaften des Wassers beeinflussen.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Aufladung mit einer positiven oder vorzugsweise negativen Hochspannung im Bereich 10 kV bis ca. 45 kV durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuchtmittel vor dem Aufbringen auf die Materialbahn (10) konstant temperiert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuchtmittel auf einer Temperatur zwischen 15° C und 50° C gehalten wird.
  13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Feuchtmittel-Auftragvorrichtung (12), die ein die Materialbahn (10) führendes und gekühltes Führungselement (11), eine Feuchtmittel-Aufsprühvorrichtung (13) und wenigstens eine gegen das Führungselement (11) mit definiertem Druck arbeitende Walze (15) einer Walzenanordnung aufweist, wobei ein auf die Walze (15) dosiert aufzubringender Feuchtmittelfilm mittels der Feuchtmittel-Aufsprühvorrichtung (13) erzeugbar ist und der durch die Feuchtmittel-Aufsprühvorrichtung erzeugte Feuchtmittelfilm mit definiertem Druck in die zwischen dem gekühlten Führungselement (11) und der Walze hindurch geführte, noch warme Materialbahn einpressbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement eine angetriebene Kühlwalze (11) ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Walze (15) der Feuchtmittel-Auftragvorrichtung (12) eine weitere, mit dieser in direktem Eingriff stehende Walze (14) zum Übertragen des auf diese durch die Feuchtmittel-Aufsprühvorrichtung (13) aufgesprühten Feuchtmittelfilm zugeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in Bewegungsrichtung (B) der Materialbahn (10) hinter der Feuchtmittel-Auftragvorrichtung (12) eine Aufladevorrichtung zum elektrostatischen Aufladen der mit Flüssigkeit benetzten Materialbahn (10) angeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladevorrichtung eine an eine Hochspannungsquelle (U) angeschlossene Aufladeelektrodenanordnung (16, 27) aufweist, die der benetzten Oberfläche der Materialbahn (10) gegenüberliegt und die mit dem elektrisch leitenden, vorzugsweise an Masse liegenden Führungselement bzw. der Kühlwalze (11) zusammenwirkt.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladevorrichtung einen an eine Hochspannungsquelle (U) angeschlossenen Aufladestab (16) aufweist, der eine Vielzahl mit Abstand zueinander angeordneter, im wesentlichen senkrecht zur geführten Materialbahn (10) ausgerichteter Nadelelektroden (27) trägt.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladeelektrodenanordnung (16, 27) mit einem Abstand von 20 mm bis 40 mm zum Führungselement bzw. der Kühlwalze (11) angeordnet ist.
  20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Walze (14) eine wasserfreundliche Oberfläche aufweist.
  21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Walze (14) eine Keramik- oder vorzugsweise eine Chromoberfläche aufweist.
  22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (15) der Feuchtmittel-Auftragvorrichtung (12) aus Gummi oder aus einem gummielastischen Kunststoff besteht.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Shore-Härte der Walze (15) zwischen 30 und 70° Shore, vorzugsweise zwischen 45 und 55° Shore, insbesondere bei 50° Shore liegt.
  24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (15) so auf die Materialbahnoberfläche im Bereich des Führungselements (11) gepreßt ist, daß ein Flächendruck im Bereich von 0,9 dN/cm2 bis 2,5 dN/cm2 vorzugsweise im Bereich von 1,4 dN/cm2 bis 2,0 dN/cm2, insbesondere von 1,7 dN/cm2 resultiert.
  25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 - 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (15) und die weitere Walze (14) der Feuchtmittel-Auftragsvorrichtung (12) geschliffene Oberflächen aufweisen.
  26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtmittel-Aufsprühvorrichtung (13) über die Breite der Materialbahn (10) verteilt einzelne Sektoren aufweist, die vorzugsweise einzeln steuerbar sind.
  27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Feuchtmittel-Aufsprühvorrichtung (13) eine Drehteller-Aufsprühvorrichtung vorgesehen ist.
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