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: NL7805658A; FR2394046B1; GB1602979A; LU79785A1; FR2394046A1; DE2726222A1; DE2726222B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Lösungsmittel enthaltenden Farben, Lacken oder Klebern auf Druckträgern mit einem strömenden Trockenmedium. The invention relates to a method and an apparatus for drying solvent-containing paints, varnishes or adhesives on print media with a flowing drying medium.

Bekannte Vorrichtungen zum Trocknen von Druckfarben auf Papierbahnen arbeiten mit Luftumwälzung und Zuführung von Heissluft. Dabei wird die Heissluft mit der Known devices for drying printing inks on paper webs work with air circulation and supply of hot air. The hot air with the

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. Brought the surface of the printed web into contact so that the solvent evaporates and is removed with the hot air. The hot air not only heats up the color of the printed product, but also the print medium, the paper, and removes moisture from the paper due to the low water vapor partial pressure in the atmosphere of the dryer. The paper, which still has a normal moisture content of about 5 to 6% by weight at the inlet of the dryer, shrinks during drying and releases so much moisture that the content at the outlet of the dryer is only 0.5 to 1.5% by weight .-%. During storage at a room temperature of 20 to 30 ° C and normal relative humidity of 50 to 65%, the paper adsorbs moisture from the atmosphere until the equilibrium moisture content of 5 to 6% by weight is almost reached again. The paper swells, it grows out, as the expert says. Water release and absorption is a reversible process for unprinted paper. In the case of printed papers, however, the water is removed zonally when drying with hot air and depends on the strength of the paint application. Color-free zones dry out more than ink-covered zones, and in the latter, in turn, the zones with thin paint application dry out more than zones with thick paint application. The absorption of water in the print product from the atmosphere after drying therefore "creates waves and considerably reduces the quality of the print product. Overdrying can also occur with other print media like paper and can lead to the same or similar disadvantages.

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. The object of the invention is a method and an apparatus for drying paints, varnishes, adhesives and the like. to create on print media with which overdrying of the print media is avoided and the drying process can be accelerated.

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. This object is achieved by a method of the type described in the introduction, which is characterized in that hot steam with a temperature of 100 to 180 ° C. and a pressure of 1 bar is used as the drying medium. The temperature is preferably 150-170 ° C., the residence time of the printed product in the area of influence of the drying medium being 0.5 to 3 seconds, preferably 1 second. It is particularly advantageous if a thin layer of water condensate is deposited on the printed product due to the temperature gradient to the drying medium after the first contact with the drying medium. The condensate prevents overdrying of the paper and at the same time ensures particularly good heat transfer from the drying medium to the ink application of the printed product. Furthermore, it has surprisingly been found that the solvent evaporation, apparently catalytically influenced by the water vapor condensate film, takes place much faster and the drying takes place unusually quickly. It is possible that this is a distillation effect that accelerates the mass transfer of the solvent-condensate atmosphere.

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- The condensate evaporates again with increasing heat transfer and increasing temperature in the coloring, varnish or adhesive layer and is completely evaporated at the exit of the dryer or after drying has ended. The ink, varnish or adhesive has dried and the print medium points in all The desired equilibrium moisture content of 5 to 6% by weight when using normal paper types as a print carrier, because the condensate film in combination with the hot steam prevents over-drying, whereby an imbalance arises for a short time. The use of hot

5 5

. 10 . 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

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. steam to dry was by no means obvious. Rather, it is absurd to increase solvents by increasing the water content in the dry medium and thus reducing the water absorption capacity of the dry medium. May contain water from the paint, the lacquer or the 5 want to drive out faster.

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. When drying printed paper webs in the web offset process, it is particularly advantageous if the paper web is exposed to a flow of drying medium at a speed of 25 to 30 m / s and maintains a negative pressure of 1 to 5, preferably 2 to 3 mm water column in the dryer and a temperature of the drying medium is selected which is below, preferably 50 to 100 ° C below the boiling point of the solvent to be driven off. The paper web runs into the dryer at a temperature of around 20 to 30 ° C and remains in the influence of the drying medium until the dye, varnish or adhesive layer has reached the desired temperature and the solvent has been completely expelled . The favorable drying conditions with regard to temperature and the water content of the paper web when it enters the dryer, the temperature and the hot steam content of the drying medium, the negative pressure and the flow rate as well as the residence time and outlet temperature of the paper web can be empirically determined in a simple manner will. In any case, the drying of the paint, varnish or glue should be finished before the drying of the paper begins.

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. The method according to the invention is also suitable for conditioning paper webs in the event of overdrying, where the dry paper webs are briefly exposed to a hot steam flow or unprinted.

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. The invention further relates to a drying device for carrying out the method according to the invention, comprising a dryer tunnel and a blower for the drying medium, characterized by a channel system with channels which have outlet slots for the drying medium. Embodiments according to the invention define the dependent claims.

Anhand der Zeichnung wird die erfindungsgemässe Vor- 40 richtung beispielsweise näher erläutert. The device according to the invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawing.

Der Trockner besteht aus dem Trocknertunnel 1, dem Gebläse 2, dem Kanalsystem 3 mit den Kanälen 4 oder 5 mit The dryer consists of the dryer tunnel 1, the blower 2, the duct system 3 with the ducts 4 or 5

638 408 638 408

Schlitzen 6 sowie Rohrleitungen 7 zur Zu- und Abführung des Trockenmediums sowie einem Wärmetauscher 8. Slots 6 and pipes 7 for supplying and removing the dry medium and a heat exchanger 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. The paper web 9 is guided through the dryer by conventional means of transport (not shown). A bundled dry medium jet 10 is directed onto the paper web 9 through the channels 4 or 5 through each slot 6.

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. The drying medium is circulated, with the fan 2 sucking off the drying medium with solvent vapors from the dryer and feeding it to a condenser 11. The solvents are precipitated in the condenser 11 and discharged via the line 12, while the water vapor remains in the drying medium. Instead of the condenser 11, a bypass system 14 can be used with which part of the drying medium is led out of the circuit in order to reduce the concentration of the solvent content in the drying medium. The drying medium then gets into the heat exchanger 8, is brought there to the desired temperature and, if necessary, enriched with water vapor via the line 13. It is then fed to the channel system 3 and passed onto the paper web via the channels 4 or 5. For paper webs printed on both sides, a channel system (not shown) with corresponding pipelines is arranged below the paper web 9. The channel shape 5 has been found to be particularly suitable for bundling the dry medium into a jet.

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. The condensate film on the paper web very likely causes the paper web to absorb moisture for a short time, which is removed again after the evaporation of the solvent and the condensate film, so that the paper web at the dryer outlet contains the usual moisture. This is achieved in particular by rapidly heating the paper web to about 100 ° C., for which the condensate film is used, briefly overheating to about 130 ° C. and then cooling the paper web relatively slowly. Depending on the temperature control in the paper web, the temperature control in the drying medium is to be set, it having proven advantageous to choose temperature differences of 20 to 60 ° C. at running speeds of the paper web of 30 to 150 m / min.

s s

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

638408

2nd

PATENT CLAIMS

1. A process for drying paints, varnishes or adhesives on printing media, characterized in that hot steam with a temperature of 100 to 180 ° C and a pressure of 1 bar is used as the drying medium.

2. The method according to claim 1, characterized in that the printing medium consist of paper or cardboard.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the residence time of the printed product in the influence of the drying medium is 0.5 to 3 seconds, preferably 1 second.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a water condensate film is deposited in a thin layer on the printed product after the first contact with the drying medium, which again with increasing heat transfer and increasing temperature in the ink, lacquer or adhesive layer evaporates.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the printed product of a dry medium flow at a speed of 25 to

30 m / s is exposed.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the drying is carried out with a negative pressure of 1 to 5, preferably 3 to 5 mm water column.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a temperature of the drying medium is selected which is 50 to 100 ° C below the boiling point of the solvent to be driven out.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the printed product has a temperature of 20 to 30 ° C at the beginning of drying.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the drying medium is circulated.

10. Drying device for performing the method according to claim 1, comprising a dryer tunnel and a blower (2) for the drying medium, characterized by a channel system (3) with channels which have outlet slots (6) for the drying medium.

11. The device according to claim 10, characterized in that it has pipes (7) for supplying and discharging the dry medium and a heat exchanger (8).

12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized by a condenser (11) with a pipe (12).

13. The apparatus of claim 10 or 11, characterized by a bypass system (14) for the partial removal of the drying medium.

14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized by a pipeline (13) for the supply of water vapor.

15. Application of the method according to claim 1 for the conditioning of paper webs.