CH638408A5

CH638408A5 - Method and appliance for drying inks, coatings or adhesives on print carriers

Info

Publication number: CH638408A5
Application number: CH633278A
Authority: CH
Inventors: Ernst Dipl Ing Dudziak
Original assignee: Mohn Reinhard Gmbh
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1978-06-09
Publication date: 1983-09-30
Also published as: DE2726222A1; NL7805658A; DE2726222B2; LU79785A1; FR2394046A1; FR2394046B1; GB1602979A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Lösungsmittel enthaltenden Farben, Lacken oder Klebern auf Druckträgern mit einem strömenden Trockenmedium.

Bekannte Vorrichtungen zum Trocknen von Druckfarben auf Papierbahnen arbeiten mit Luftumwälzung und Zuführung von Heissluft. Dabei wird die Heissluft mit der

Oberfläche der bedruckten Bahn in Kontakt gebracht, so dass das Lösungsmittel verdunstet und mit der Heissluft abgeführt wird. Durch die Heissluft wird jedoch nicht nur die Farbe des Druckerzeugnisses, sondern auch der Druckträger, das Papier, aufgeheizt und aufgrund des niedrigen Wasserdampfpartialdruckes in der Atmosphäre des Trockners dem Papier Feuchtigkeit entzogen. Das Papier, das am Einlauf des Trockners noch einen normalen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 bis 6 Gew.-% aufweist, schrumpft beim Trocknen und gibt so viel Feuchtigkeit ab, dass der Gehalt am Auslauf des Trockners nur noch 0,5 bis 1,5 Gew.-% beträgt. Während der Lagerung bei einer Raumtemperatur von 20 bis 30 °C und normaler relativer Luftfeuchtigkeit von 50 bis 65% adsorbiert das Papier aus der Atmosphäre Feuchtigkeit, bis die Ausgleichsfeuchte von 5 bis 6 Gew.-% nahezu wieder erreicht ist. Dabei quillt das Papier, es wächst aus, wie der Fachmann sagt. Die Wasserabgabe und -aufnähme ist bei unbedruckten Papieren ein reversibler Vorgang. Bei bedruckten Papieren erfolgt der Wasserentzug beim Trocknen mit Heissluft jedoch zonal unterschiedlich und ist abhängig von der Stärke des Farbauftrages. Farbfreie Zonen trocknen stärker aus als farbbedeckte Zonen, und bei letzteren wiederum trocknen die Zonen mit dünnem Farbauftrag stärker aus als Zonen mit dickem Farbauftrag. Die Wasseraufnahme des Druckerzeugnisses aus der Atmosphäre nach dem Trocknen erzeugt "daher Wellenbildung und mindert die Qualität des Druckerzeugnisses erheblich. Die Übertrocknung kann ebenso bei anderen Druckträgern wie beim Papier auftreten und zu den gleichen oder ähnlichen Nachteilen führen.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Farben, Lacken, Klebern u.dgl. auf Druckträgern zu schaffen, mit denen eine Übertrocknung des Druckträgers vermieden wird und der Trockenvorgang beschleunigt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, das sich dadurch auszeichnet, dass als Trockenmedium Heissdampf mit einer Temperatur von 100 bis 180 °C mit einem Druck von 1 bar verwendet wird. Vorzugsweise beträgt die Temperatur 150-170 °C, wobei die Verweilzeit des Druckerzeugnisses im Einflussbereich des Trockenmediums 0,5 bis 3 Sekunden, vorzugsweise I Sekunde, beträgt. Es ist besonders vorteilhaft, wenn sich auf dem Druckerzeugnis aufgrund des Temperaturgefälles zum Trok-kenmedium nach dem ersten Kontakt mit dem Trockenmedium ein Wasserkondensatfilm in dünner Schicht niederschlägt. Das Kondensat verhindert eine Übertrocknung des Papiers und sorgt gleichzeitig für einen besonders guten Wärmeübergang vom Trockenmedium zum Farbauftrag des Druckerzeugnisses. Ferner hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass die Lösungsmittelverdampfung offenbar kata-lytisch vom Wasserdampfkondensatfilm beeinflusst sehr viel schneller vor sich geht und dadurch die Trocknung ungewöhnlich schnell erfolgt. Es ist möglich, dass es sich dabei um einen Destillationseffekt handelt, mit dem der Stoffübergang Lösungsmittel-Kondensat-Atmosphäre beschleunigt wird.

Das Kondensat verdampft wieder mit zunehmendem Wärmeübergang und zunehmender Temperaturerhöhung in der Färb-, Lack- oder Klebstoffschicht und ist am Ausgang des Trockners bzw. nach Beendigung des Trocknens vollkommen verdampft Die Farbe, der Lack oder der Kleber ist getrocknet, und der Druckträger weist in allen Bereichen die gewünschte Ausgleichsfeuchte von 5 bis 6 Gew.-% bei Verwendung normaler Papiersorten als Druckträger auf, weil der Kondensatfilm im Zusammenwirken mit dem Heissdampf eine Übertrocknung verhindert, wobei sich kurzfristig ein Ungleichgewicht einstellt. Die Verwendung von Heiss-

5

. 10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

dampf zum Trocknen lag keineswegs nahe. Vielmehr ist es widersinnig, durch Erhöhung des Wassergehaltes im Trok-kenmedium und damit Verminderung der Wasseraufnahmekapazität des Trockenmediums Lösungsmittel, die u.a. Wasser enthalten können, aus der Farbe, dem Lack oder 5 dem Kleber schneller austreiben zu wollen.

Beim Trocknen von bedruckten Papierbahnen im Rollenoffsetverfahren ist besonders vorteilhaft, wenn die Papierbahn einer Trockenmediumströmung mit einer Geschwindigkeit von 25 bis 30 m/s ausgesetzt und im Trockner ein 10 Unterdruck von 1 bis 5, vorzugsweise 2 bis 3 mm Wassersäule aufrechterhalten sowie eine Temperatur des Trockenmediums gewählt wird, die unterhalb, vorzugsweise 50 bis 100 °C unter der Siedetemperatur des auszutreibenden Lösungsmittels liegt. Die Papierbahn läuft mit einer Tempera- 15 tur von etwa 20 bis 30 °C in den Trockner ein und verweilt so lange im Einflussbereich des Trockenmediums, bis die Färb-, Lack- oder Klebstoffschicht die gewünschte Temperatur erreicht hat und das Lösungsmittel vollständig ausgetrieben worden ist. Dabei können die günstigen Trockenbedingun- 20 gen in bezug auf Temperatur und den Wassergehalt der Papierbahn beim Einlaufen in den Trockner, die Temperatur und den Heissdampfgehalt des Trockenmediums, den Unterdruck und die Strömungsgeschwindigkeit sowie Verweilzeit und Auslauftemperatur der Papierbahn empirisch auf einfa- 25 che Weise ermittelt werden. In jedem Fall soll die Trocknung der Farbe, des Lackes oder des Klebers beendet sein, bevor die Austrocknung des Papiers beginnt.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich auch zur Konditionierung von Papierbahnen bei Übertrocknung, wo- 30 bei die trockenen Papierbahnen bedruckt oder unbedruckt kurzzeitig einer Heissdampfströmung ausgesetzt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Trockenvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, umfassend einen Trocknertunnel und ein Gebläse für 35 das Trockenmedium, gekennzeichnet durch ein Kanalsystem mit Kanälen, die Austrittsschlitze für das Trockenmedium aufweisen. Erfindungsmässige Ausführungsformen definieren die abhängigen Ansprüche.

Anhand der Zeichnung wird die erfindungsgemässe Vor- 40 richtung beispielsweise näher erläutert.

Der Trockner besteht aus dem Trocknertunnel 1, dem Gebläse 2, dem Kanalsystem 3 mit den Kanälen 4 oder 5 mit

638 408

Schlitzen 6 sowie Rohrleitungen 7 zur Zu- und Abführung des Trockenmediums sowie einem Wärmetauscher 8.

Die Papierbahn 9 wird mit üblichen Transportmitteln (nicht dargestellt) durch den Trockner geführt. Dabei wird über die Kanäle 4 oder 5 durch jeden Schlitz 6 ein gebündelter Trockenmediumstrahl 10 auf die Papierbahn 9 gelenkt.

Das Trockenmedium wird im Kreislauf geführt, wobei mit dem Ventilator 2 aus dem Trockner das mit Lösungsmitteldämpfen beaufschlagte Trockenmedium abgesaugt und einem Kondensator 11 zugeführt wird. Im Kondensator 11 werden die Lösungsmittel niedergeschlagen und über die Leitung 12 abgeführt, während der Wasserdampf im Trok-kenmedium verbleibt. Anstelle des Kondensators 11 kann ein Beipasssystem 14 verwendet werden, mit dem ein Teil des Trockenmediums aus dem Kreislauf geführt wird, um die Konzentration des Lösungsmittelgehaltes im Trockenmedium zu reduzieren. Das Trockenmedium gelangt dann in den Wärmetauscher 8, wird dort auf die gewünschte Temperatur gebracht und ggf. über die Leitung 13 mit Wasserdampf angereichert. Danach wird es dem Kanalsystem 3 zugeführt und über die Kanäle 4 oder 5 auf die Papierbahn geleitet. Für doppelseitig bedruckte Papierbahnen befindet sich unterhalb der Papierbahn 9 ein spiegelbildlich angeordnetes Kanalsystem (nicht dargestellt) mit entsprechenden Rohrleitungen. Zur Bündelung des Trockenmediums zu einem Strahl hat sich die Kanalform 5 als besonders geeignet herausgestellt.

Der Kondensatfilm auf der Papierbahn bewirkt sehr wahrscheinlich, dass die Papierbahn kurzzeitig Feuchtigkeit aufnimmt, die nach der Verdunstung des Lösungsmittels und des Kondensatfilms wieder entzogen wird, so dass die Papierbahn am Trocknerauslauf die übliche Feuchtigkeit enthält. Dies erreicht man insbesondere durch ein schnelles Aufheizen der Papierbahn auf etwa 100 °C, wozu der Kondensatfilm dient, ein kurzzeitiges Überhitzen bis auf etwa 130 °C und ein anschliessendes relativ langsames Abkühlen der Papierbahn. Entsprechend der Temperaturführung in der Papierbahn ist die Temperaturführung im Trockenmedium einzustellen, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, Temperaturunterschiede von 20 bis 60 °C bei Laufgeschwindigkeiten der Papierbahn von 30 bis 150 m/min zu wählen.

s

1 Blatt Zeichnungen

Claims

638408

2

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Trocknen von Farben, Lacken oder Klebern auf Druckträgern, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockenmedium Heissdampf mit einer Temperatur von 100 bis 180°C mit einem Druck von 1 bar verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckträger aus Papier oder Pappe bestehen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Druckerzeugnisses im Einflussbereich des Trockenmediums 0,5 bis 3 Sekunden, vorzugsweise 1 Sekunde, beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf dem Druckerzeugnis nach dem ersten Kontakt mit dem Trockenmedium ein Wasserkondensatfilm in dünner Schicht niederschlägt, der mit zunehmendem Wärmeübergang und zunehmender Temperaturerhöhung in der Färb-, Lack- oder Klebstoffschicht wieder verdampft.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerzeugnis einer Trockenmediumströmung mit einer Geschwindigkeit von 25 bis

30 m/s ausgesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen mit einem Unterdruck von 1 bis 5, vorzugsweise 3 bis 5 mm Wassersäule erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Trockenmediums gewählt wird, die 50 bis 100 °C unter der Siedetemperatur des auszutreibenden Lösungsmittels liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerzeugnis zu Beginn der Trocknung eine Temperatur von 20 bis 30 °C aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenmedium im Kreislauf geführt wird.
10. Trockenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend einen Trocknertunnel und ein Gebläse (2) für das Trockenmedium, gekennzeichnet durch ein Kanalsystem (3) mit Kanälen, die Austrittsschlitze (6) für das Trockenmedium aufweisen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Rohrleitungen (7) zur Zu- und Abführung des Trockenmediums sowie einen Wärmetauscher (8) aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Kondensator (11) mit einer Rohrleitung (12).
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch ein Beipasssystem (14) zum teilweisen Abzug des Trockenmediums.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch eine Rohrleitung (13) für die Zuführung von Wasserdampf.
15. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Konditionierung von Papierbahnen.