DE10141755A1

DE10141755A1 - Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung

Info

Publication number: DE10141755A1
Application number: DE10141755A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mohr; Thomas Klingenberg; Rudolf Gruenewald; Michael Kramer
Original assignee: SAECHSISCHES INST fur DIE DRU; ELTOSCH Torsten Schmidt GmbH
Current assignee: SAECHSISCHES INST fur DIE DRU; ELTOSCH Torsten Schmidt GmbH
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: DE10141755B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung von Farben und/oder Lacken und/oder Beschichtungen auf Substraten an Druck- und/oder Beschichtungsmaschinen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung zu schaffen, bei dem bei einfacher Handhabbarkeit der Inertgasverbrauch gesenkt werden kann, ohne das Gummituch der Trocknungsstrahlung auszusetzen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Trocknungssystem, welches aus Inertisierungskammer (6) und Strahlermodul (1) besteht, konstruktiv so ausgestaltet wird, dass die Inertisierungskammer (6) gegenüber dem bogenführenden Zylinder (4) und das Einlaufelement (8) die Inertisierungskammer (6) gegenüber dem Zylinderspalt zwischen bogenführenden Zylindern (4) und dem, in Papierlaufrichtung betrachtet, dem Trocknungssystem vorgelagerten Zylinder (5) abdichtet und am Grundkörper (7) der Inertisierungskammer (6) ein für die Trocknungsstrahlung durchlässiger Bereich ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung von Far ben und/oder Lacken und/oder Beschichtungen auf Substraten an Druck- und/oder Beschichtungsmaschinen.

Beim Transport frisch bedruckter Bögen oder Bahnen durch Druckmaschinen ergibt sich häufig das Problem der unerwünschten Ablagerung noch nicht getrock neter Druckfarbe an bogenführenden Maschinenteilen oder folgenden Druckpro dukten. Diese Prozesse führen für die betroffenen Druckprodukte zumeist zu mas siven Qualitätsbeinträchtigungen. Um dem entgegenzuwirken, werden zwischen den Druckwerken oder in der Auslage Trockner angeordnet.

Zur chemischen Trocknung von Druckfarben, auch als Druckfarbenhärtung be zeichnet, kommen dabei Strahlungstrockner zum Einsatz. Der Trocknungsvorgang wird dadurch bewirkt, dass die zu trocknende Druckfarbe, die ihrerseits Fotoinitia toren enthält, mit der von den Strahlungstrocknern emittierten Strahlung beauf schlagt wird. Das führt zu Vernetzungsreaktionen (Photopolymerisation) zwischen den Molekülen der Druckfarbe - dem "Härtungsprozess". Um den Vernetzungspro zess zu fördern ist es notwendig, Wechselwirkungen der Photoinitiatoren mit dem in der Luft enthaltenem Sauerstoff, wie z. B. in Form störender Oxidationen weitge hend zu vermeiden. Dazu wird in der Trocknungszone eine Inertgasatmosphäre geschaffen und aufrechterhalten. Der Luftsauerstoff wird von dem Inertgas ver drängt, das mit den Photoinitiatoren nicht reaktiv ist. Das ermöglicht den Einsatz geringerer Mengen vergleichsweise teurer Photoinitiatoren bei geringer Strahlerleistung und hilft die Ozonbildung und die Erwärmung des Bedruckstoffs und der Ma schine zu reduzieren. Das erlaubt, die Strahlerleistung zu reduzieren und weniger Wärme in die Maschine einzutragen.

Als Strahler kommen für die obengenannten Trocknungsprozesse UV-Strahler oder sogenannte Excimer-UV-Strahler zum Einsatz. Als Inertgas findet zumeist Stickstoff Verwendung. Bei der angestrebten Inertisierung soll der verbleibende Sau erstoffanteil möglichst auf einen Wert unter einem Prozent gesenkt werden. Dazu kommen häufig haubenförmige Anordnungen zum Einsatz, die den Trockungsstrah ler umschließen und den Inertisierungsraum gegenüber der ihn umgebenden Atmo sphäre abdichten.

Eine solche Anordnung ist aus der Druckschrift DE-U 297 07 190 U1 bekannt, die eine Inertisierungseinrichtung für Strahlungseinrichtungen zur Trocknung und/oder Härtung von Druckfarben und/oder Lacken innerhalb von Druckma schinen, insbesondere mit Excimer arbeitenden Bogendruckmaschinen, darstellt. Der Inertisierungsraum ist sowohl seitlich, wie auch im Bereich des Ein- und Auslauf spaltes zum bogenführenden Zylinder abgedichtet, wozu im Bereich des Ein- und Auslaufspaltes im Abstand zum Zylinder einstellbare, an den Greiferstellen ausge klinkte Dichtleisten vorgesehen sind. Nachteilig ist an dieser Lösung, dass der an seiner Vorderkante zwangsgeführte Bogen sich im Bereich der Hinterkante in Ab hängigkeit von Biegesteifigkeit und Umfangsgeschwindigkeit vom bogenführenden Zylinder abhebt und es dort zu Abschmiererscheinungen an Teilen der Inertisie rungseinrichtung kommen kann. Wird, um dem entgegenzuwirken, ein großer Ab stand zwischen Dichtleisten und Zylinder eingestellt, hat dies nachteiligen Einfluss auf den erreichbaren Inertisierungsgrad im Inertisierungsraum.

Die Druckschrift DE 198 57 984 A1 offenbart einen mit Excimer-Strahler arbeiten den Trockner zur Trocknung und/oder Härtung von Lacken und/oder Farben auf Bogen in Druckmaschinen. Der Excimer-Strahler und mindestens ein Inertgasbläser werden dazu von einer Glocke umgeben, wobei die Glocke an beiden Seiten zum bogenführenden Zylinder und mindestens zu einem weiteren Zylinder abgedichtet ist. An der vorgenannten Lösung erweist sich als nachteilig, dass der dem Druckzy linder benachbarte Gummituchzylinder der Trocknungsstrahlung ausgesetzt ist und an beiden Seiten des benachbarten Zylinders zusätzliche, abzudichtende Bereiche entstehen. Unter der Einwirkung, der von den genannten UV-Excimer Strahlern emittierten Strahlung, ergeben sich Veränderungen der physikalischen Eigenschaften des Gummituchs, was zu dessen frühzeitigem Verschleiß führt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung zu schaffen, bei dem bei einfacher Handhabbarkeit der Inertgasverbrauch gesenkt werden kann, ohne das Gummituch der Trocknungsstrahlung auszusetzen. Diese Aufgabe wird erfin dungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass der Inertgas verbrauch am wirksamsten durch eine Verkürzung der abzudichtenden Seitenlän gen des Inertisierungsbereichs und eine Verringerung des Abstandes zwischen be wegten Zylindern und gegenüber diesen abzudichtenden, unbeweglichen Elementen des Inertisierungsbereiches, gesenkt werden kann. Demgegenüber besteht die For derung, einen möglichst langen Inertisierungsweg zu schaffen und einen abschmier freien Bogenlauf zu gewährleisten. Dazu wird der Einlaufbereich der Inertisie rungskammer konstruktiv so gestaltet, dass er möglichst nah an den Spalt zwischen bogenführendem Zylinder und vorgelagertem Zylinder heranreicht. Das hat den Vorteil, dass ein kleiner Dichtungsspalt in der Einlaufzone eingestellt werden kann. Zudem entfällt die Notwendigkeit den Inertisierungsbereich auch seitlich gegenüber dem vorgelagertem Zylinder abzudichten, was eine weitere Reduzierung des Inert gasverbrauchs bewirkt.

Zudem ist von der Inertisierungskammer des erfindungsgemäßen Trocknungs systems zur Strahlungstrocknung nur ein vergleichsweise kleiner Inertgasraum um schlossen, wodurch sich die Anlaufzeit bis zur Einstellung des geforderten Inertisie rungsgrades im Inneren der Inertisierungskammer verkürzen lässt.

Durch die geringe Höhe des Inertisierungsraumes im Vergleich zu der Länge des Inertisierungsweges in Bogenlaufrichtung, ergeben sich bei Inertgasbeaufschla gung der Düsen günstige, strömungsdynamische Verhältnisse im Inertisierungs raum. Die kompakte Bauweise des Trocknungssystem erweist sich in Anbetracht der Raumverhältnisse zwischen den Druckwerken gängiger Druckmaschinen als weiterer Vorteil. Durch die modulare Ausbildung von Strahlereinheit und Inertisie rungseinheit wird weiter die Handhabbarkeit des Trocknersystems insbesondere bei Umrüstung der Druckmaschine erleichtert.

Anhand des nachfolgend ausgeführten Ausführungsbeispiels wird die Erfin dung näher erläutert.

Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1 die Seitenansicht des Trock nungssystems zur Strahlungstrocknung in Einbaulage mit dem bogenführenden Zy linder und dem Gummituchzylinder.

Das Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung ist dem bogenführenden Zylin der 4 zugeordnet. Es besteht aus dem Strahlermodul 1 und der Inertisierungskam mer 6.

Im Strahlermodul 1 wird die zur Trocknung/Härtung der Druckfarbe benötigte Strahlung erzeugt. Diese wird im Inneren des Strahlermoduls 1 vom Strahler 2 er zeugt und mittels des Reflektors 3 in Richtung des zu trocknenden Druckprodukts reflektiert. Der Strahlermodul 1 beinhaltet, in der Figur nicht dargestellt, auch eine Einrichtung zur Kühlung des Strahlers 2. Als Strahler 2 können herkömmliche UV-Strahler oder spezielle UV-Excimerstrahler verwendet werden. Andere Strahlertypen sind ebenfalls einsetzbar.

Die Inertisierungskammer 6 wird durch das Einlaufelement 8, den Grundkörper 7 und das Auslaufelement 9 gebildet. Sie ist in Form einer Haube ausgeführt, die allseitig abgedichtet ist und zusammen mit den angrenzenden Maschinenelemen ten einen gegenüber der Umgebung weitgehend abgeschlossenen Gasraum bildet.

Die nicht dargestellten, seitlichen Dichtungen und eine am äußeren Ende des Auslaufelements 9 ausgebildete Dichtung dichten die Inertisierungskammer 6 ge genüber dem bogenführender Zylinder 4 ab. Als bogenführender Zylinder 4 ist im Ausführungsbeispiel der Druckzylinder vorgesehen; die Anordnung an einem Transferzylinder ist ebenfalls möglich. Die seitliche Abdichtung kann zu den Schmitzringen erfolgen, soweit solche vorgesehen sind und erfolgt ansonsten ge genüber der Mantelfläche des bogenführender Zylinders 4. Die Dichtung am Aus laufelement 9 weist einen bestimmten Abstand zum bogenführenden Zylinder 4 auf, so dass der Greifer hindurchgeführt werden und das Druckbild auf dem auslaufen den Druckbogen nicht beschädigt wird. Bei anderen, vorteilhaften Ausführungs formen kann die Dichtung am Auslaufelement 9 auch einstellbar ausgeführt wer den, so dass der Dichtungsspalt entsprechend der Bedruckstoffeigenschaften ein stellbar ist.

Das Einlaufelement 8 ist so konstruiert, dass es möglichst weit in den Spaltbe reich der sich zwischen dem bogenführenden Zylinder 4 und dem benachbarten, in Papierlaufrichtung betrachtet, dem Trocknungssystem vorgelagerten Zylinder 5 bil det, hineinragt.

Den vorgelagertem Zylinder 5 bildet im Ausführungsbeispiel ein Gummituch zylinder. Zwischen der Oberfläche des bogenführenden Zylinders 4 und der am Einlaufelement 8 angeordneten Dichtung verbleibt ein Spalt. Dieser ist so gewählt, dass die nach Verlassen des Druckspaltes bei dicken Bedruckstoffen hochschnellende Druckbogenhinterkante ungehindert die Dichtung passieren kann, wenn sie in die Inertisierungskammer 6 einläuft. Das Einlaufelement 8 ist dabei so geformt, dass es die Oberfläche des vorgelagerten Zylinders 5 vor der Trocknerstrahlung abschirmt.

Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführung ist die Dichtung am Einlauf element 8 einstellbar ausgebildet, so dass die Breite des entstehenden Spaltes verän dert werden kann.

Zudem können auch serienmäßig vorhandene Maschinenelemente in das Ein laufelement 8 integriert werden. Zur Vereinfachung des Einbaus ist insbesondere bei Trocknungssystemen für große Formate eine zweiteilige Ausführung des Ein laufelements 8 vorgesehen, wobei beide Teile gegeneinander abgedichtet sind.

Im Inneren der Inertisierungskammer 6 befindet sich das Düsensystem. Dieses ist über mit Kupplungen versehene Zuleitungen mit einer zentralen Inertgasversor gung verbunden. Als Inertgas findet Stickstoff Verwendung, der mit Überdruck über das Düsensystem in das Innere der Inertisierungskammer 6 geblasen wird und dort die sauerstoffhaltige Luft verdrängt. Das Düsensystem kann aus einer oder mehreren Düsenreihen oder Einzeldüsen (erste Düsenreihe 11, zweite Düsenreihe 12, Schlitzdüse 13) bestehen. Die Düsenreihen 11 und 12 werden aus, in Zylinder achsrichtung nebeneinander angeordneten Schlitz- oder Punktdüsen gebildet. Falls entsprechende Baugrößen zur Verfügung stehen, ist auch statt mehrerer, nebenein ander angeordneter Schlitzdüsen die Verwendung einer durchgängigen Schlitzdüse möglich. Als erforderlich hat sich in der Praxis die Verwendung von mindestens 2 Düsenreihen bzw. zwei sich über die Breite der Inertisierungskammer 6 erstrecken den Schlitzdüsen 13 erwiesen. Durch Einsatz zusätzlicher Düsenreihen kann das Inertisierungsergebnis weiter verbessert werden. In der Figur sind die erste Düsen reihe 11, die zweite Düsenreihe 12 und die Schlitzdüse 13 in der Seitenansicht dar gestellt. Die erste Düsenreihe 11 wird bei der dargestellten Anordnung aus neben einander angeordneten Punktdüsen gebildet. Die zweite Düsenreihe 12 bilden zwei, in Zylinderrichtung nebeneinander angeordnete Schlitzdüsen. Bei der Schlitzdüse 13 handelt es sich um eine durchgängige Düse. Die erste Düsenreihe 11 ist bezüglich der Richtung des Inertgasaustritts rechtwinklig zur Mantelfläche des bogenführen den Zylinders 4 ausgerichtet. Die Schlitzdüse 13 ist so ausgerichtet, dass das Inertgas im Winkel von 77,7° zur Mantelfläche des bogenführenden Zylinders 4 und gegen läufig der Drehrichtung 15 des bogenführenden Zylinders 4 austritt. Alle Düsen des Düsensystems sind außerhalb des Bestrahlungsbereichs angeordnet, damit der Strahlenweg nicht beeinflusst wird.

Durch zusätzliche Dichtungselemente zwischen den Düsenreihen kann der Innenraum der Inertisierungskammer 6 zudem in kleinere Kammern un terteilt sein, in denen sich, beginnend von der Dichtung am Einlaufelement 8, eine stufenweise Inertisierung vollzieht. Günstig ist dabei die Unterteilung des Innen raums in eine mit Punktdüsen versehene Vorkammer und eine Hauptkammer, an deren Einlaufseite eine Schlitzdüse angeordnet ist.

Die Inertisierungskammer 6 und der Strahlermodul 1 bilden selbständige Bau einheiten, die miteinander lösbar verbunden sind. Als Befestigungselemente sind dazu Schnellverschlusskupplungen vorgesehen. Dadurch wird der schnelle Aus tausch verschiedener Strahlertypen, wie auch der Wechsel des Einsatzortes der je weiligen Strahler an der Druckmaschine möglich, wenn bereits mehrere Inertisie rungskammern 6 eingebaut sind.

Bezugszeichenliste

1

Strahlermodul

2

Strahler

3

Reflektor

4

bogenführender Zylinder

5

vorgelagerter Zylinder

6

Inertisierungskammer

7

Grundkörper

8

Einlaufelement

9

Auslaufelement

10

Bogenleiteinrichtung

11

erste Düsenreihe

12

zweite Düsenreihe

13

Schlitzdüse

14

Schnellverschlusskupplung

15

Drehrichtung

Claims

1. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung von Farben und/oder La cken und/oder Beschichtungen auf Substraten an Druck- und/oder Be schichtungsmaschinen, bestehend aus einem Strahlermodul (1) und einer Inertisierungskammer (6), wobei die Inertisierungskammer (6) aus einem Grundkörper (7), einem Düsensystem, seitlichen Dichtungselementen sowie einem Einlauf- und einem Auslaufelement (8, 9) besteht, die seitli chen Dichtungselemente sowie das Auslaufelement (9) die Inertisie rungskammer (6) gegenüber dem bogenführenden Zylinder (4) und das Einlaufelement (8) die Inertisierungskammer (6) gegenüber dem Zylin derspalt zwischen bogenführendem Zylinder (4) und dem, in Papierlauf richtung betrachtet, dem Trocknungssystem vorgelagerten Zylinder (5) abdichtet und am Grundkörper (7) der Inertisierungskammer (6) ein für die Trocknungsstrahlung durchlässiger Bereich ausgebildet ist.

2. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei das Strahlermodul (1) und die Inertisierungskammer (6) lösbar miteinander verbunden sind.

3. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 2, wobei die Verbindung mittels Schnellverschlusskupplung (14) erfolgt.

4. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als Düsensystem mindestens zwei quer zur Bogenlaufrichtung und parallel zueinander verlaufende Düsenreihen (11, 12) vorgesehen sind.

5. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als Düsensystem eine, aus nebeneinander angeordneten Punktdüsen beste hende Düsenreihe (11) sowie eine parallel zu dieser verlaufende Schlitz düse (13) vorgesehen ist.

6. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 4, wobei zwischen den Düsenreihen (11, 12) und/oder der Schlitzdüse (13) ge genüber dem bogenführenden Zylinder (4) dichtende Dichtungselemente vorgesehen sind, die den Innenraum der Inertisierungskammer (6) in kleinere Räume unterteilen.

7. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als für die Trocknungsstrahlung durchlässiger Bereich eine Quarzglasscheibe auf der dem Strahler (2) zugewandten Seite der Inertisierungskammer (6) ausgebildet ist.

8. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als bogenführender Zylinder (4) ein Druckzylinder und als vorgelagerter Zy linder (5) ein Gummituchzylinder vorgesehen ist.

9. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei am Einlauf- und/oder Auslaufelement (8, 9) Lamellendichtungen vorgesehen sind.

10. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei die seitlichen Dichtungen als Labyrinthdichtungen ausgeführt sind.

11. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei ei ne, sich vom Einlaufelement (8) bis Auslaufelement (9) erstreckende Bo genleiteinrichtung (10) vorgesehen ist.

12. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 11, wobei die Bogenleiteinrichtung (10) quer zur Laufrichtung des Druckbogens ver stellbar ausgebildet ist.

13. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 11, wobei an der Bogenleiteinrichtung (10) Inertgasaustritte ausgebildet sind.

14. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei als Grundkörper (7) ein in den Wandungen hohler, kühlmitteldurchspülba rer Rahmen vorgesehen ist.

15. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei an der Inertisierungskammer (6) Befestigungselemente zur werkzeuglosen Befestigung des Trocknungssystems an der Druckmaschine oder Be schichtungsmaschine vorgesehen sind.

16. Trocknungssystem zur Strahlungstrocknung nach Anspruch 1, wobei das Innere der Inertisierungskammer (6) mit einer, die Trocknerstrahlung ab sorbierenden Schicht versehen ist.