DE102004057478A1

DE102004057478A1 - Sprühdose und Verfahren zum Bestäuben von druckfrischen Druckprodukten

Info

Publication number: DE102004057478A1
Application number: DE102004057478A
Authority: DE
Inventors: Rainer Haas; Nicolas Martin; Jürgen Ehrhard; Detlev Berlingen; Claudius Haas
Original assignee: Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
Current assignee: Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-11-20
Also published as: US7607391B2; JP2006142284A; CN1775374A; CN1775374B; US20060107857A1; DE102004057478B4; JP4819473B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse für einen Puderbestäuber zum Bestäuben von druckfrischen Druckprodukten mit einem Anschluss für einen ein Puder-Luft-Gemisch zuführenden Schlauch, einer Verteilkammer und wenigstens zwei von der Verteilkammer fächerartig abzweigenden Düsenkanälen, wobei der Öffnungswinkel der den Fächer begrenzenden äußeren Düsenkanäle einen Winkelbereich von 5° bis 20°, insbesondere einen Winkelbereich von 8° bis 15°, und in bevorzugter Weise 12°, einschließt. Außerdem betrifft die Erfindung eine Sprühstange mit derartigen Sprühdüsen sowie einen Puderbestäuber mit derartigen Sprühdüsen sowie ein Verfahren zum Bestäuben von druckfrischen Druckprodukten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse für einen Puderbestäuber zum Bestäuben von druckfrischen Druckprodukten. Die Sprühdüse ist versehen mit einem Anschluss für einen ein Puder-Luft-Gemisch zuführenden Schlauch, einer Verteilkammer und wenigstens zwei von der Verteilkammer fächerartig abzweigenden Sprühkanälen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Bestäuben von druckfrischen Druckprodukten.

Es ist bekannt, dass druckfrische Druckprodukte, zum Beispiel Druckbogen, bei denen die Druckfarbe noch feucht ist, nicht abgestapelt werden können, da dadurch die Druckfarbe verschmiert würde. Daher werden diese Druckbogen mit Puder bestäubt, wobei die Puderpartikel Abstandshalter zwischen den Druckbogen bilden, so dass die Bogen nicht direkt aufeinander liegen und die Druckfarbe abtrocknen kann. Beim Bestäuben der Druckbogen ist darauf zu achten, dass möglichst der gesamte Puder auf der Oberfläche des Druckbogens zu liegen kommt und möglichst wenig Puder in die Umgebung gelangt. Daher sind Bestäubungsanlagen in der Regel mit Absauganlagen ausgerüstet, die den nicht am Bogen anhaftenden Puder absaugen. Die derzeit verwendeten Sprühdüsen besitzen einen Sprühwinkel von etwa 90° und es sind bis zu zwölf derartiger Sprühdüsen an einer Sprühstange mit cirka 1 m Länge befestigt, um mit diesen Sprühdüsen den Druckbogen möglichst lückenlos zu bestäuben. Es hat sich gezeigt, dass der Druckbogen zwar bestäubt wird, dass aber relativ viel Puder in die Umgebung gelangt. Wird der Sprühdruck des Puder-Luft-Gemisches erhöht, dann ist festzustellen, dass der Puder von der Oberfläche des Druckbogens abprallt und noch mehr Puder in die Umgebung abgegeben wird. Daher verbietet sich die Erhöhung des Sprühdruckes des Puder-Luft-Gemisches. Das Puder-Luft-Gemisch wird mit relativ geringem Druck ausgeblasen, was aber zur Folge hat, dass die geringste Luftbewegungen den Puder-Luft-Strom stören.

Um den Puder besser am Druckbogen anhaften zu lassen, sind mitunter Ionisationsanlagen vorgesehen, die den Druckbogen elektrostatisch neutralisieren. Zudem herrscht bei diesen Bestäubungsanlagen um die Sprühdüsen ein elektrostatisches Feld, wodurch sowohl der Puder als auch die Tragluft völlig neutralisiert wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich der Druckbogen und der Puder, da beide elektrostatisch neutral sind, nicht abstoßen. Als Ergebnis hiervon wird eine bessere Verteilung des Puders auf dem Bogen erzielt und es wird weniger Puder verbraucht, da weniger Puder in die Umgebung abwandert. Jedoch ist der Aufwand hierfür wegen der Installation einer Ionisationsanlage relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sprühdüse bereitzustellen, mit der mit geringem Aufwand der Puderverbrauch gesenkt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Sprühdüse der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Öffnungswinkel der den Fächer begrenzenden äußeren Düsenkanälen im Bereich von 5° bis 20°, insbesondere im Bereich von 8° bis 15°, und vorzugsweise bei 12° liegt. Diese Aufgabe wird außerdem mit einem Verfahren zum Bestäuben von druckfrischen Druckprodukten gelöst.

Die Sprühdüse gemäß dieser Erfindung besitzt also einen wesentlich schmäleren Sprühstrahl für das Puder-Luft-Gemisch als herkömmlich Düsen. Der Sprühstrahl besitzt nicht mehr einen Öffnungswinkel von 90°, wie zum Beispiel beim Stand der Technik, sondern lediglich einen Öffnungswinkel von maximal 20°. Als besonders vorteilhaft haben sich 12° ergeben. Es wurde erkannt, dass bei sehr breiten Sprühstrahlen, das heißt bei Sprühstrahlen mit einem sehr großen Öffnungswinkel, die im Außenbereich sich befindenden Puderteilchen relativ flach auf die Oberfläche des Druckbogens auftreffen und wieder abprallen, da die Geschwindigkeitskomponente in waagerechter Richtung relativ groß ist. Bei einem Sprühstrahl, bei dem die Puderteilchen sehr steil auf die Oberfläche des Druckbogens auftreffen, ist die in waagerechter Richtung verlaufende Geschwindigkeitskomponente (F_W) relativ klein. So beträgt sie zum Beispiel bei einem Öffnungswinkel von 12° etwa 10% (tan 6°) der senkrecht auf die Oberfläche des Druckbogens wirkenden Kraftkomponente (F_S). Da die Puderteilchen eine sehr geringe in waagerechter Richtung verlaufende Kraftkomponente aufweisen, können sie mit einem höheren Druck ausgeblasen werden, ohne dass man Gefahr läuft, dass sie von der Oberfläche des Druckbogens abprallen.

Die Düsen sind so ausgerichtet und/oder dimensioniert, dass die Strahlen, wenn sie auf dem Bogen auftreffen, sich seitlich abstützen und verschmelzen, indem sie sich gerade noch berühren, aber nicht überlappen. Zwischen den einzelnen Strahlen bestehen keine Lücken. Dadurch wird verhindert, dass die Strahlen seitlich wegblasen und den Puder aufwirbeln. Die Strahlen können nur in Transportrichtung, d.h. nach vorne oder nach hinten ausweichen.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Düsenkanal orthogonal zum zu bestäubenden Druckprodukt liegt. Der diesem Düsenkanal entströmende Puder gelangt direkt senkrecht auf den Druckbogen und bleibt vollständig auf diesem liegen.

Mit Vorzug sind die Düsen symmetrisch zur Vertikalen angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein gleichmäßiges Sprühbild erzeugt wird und dass die Druckbogen über ihre gesamte Breite gleichmäßig mit Puder bestäubt werden.

Mit Vorzug weisen die Düsenkanäle einen Kreisquerschnitt oder einen davon abweichenden Querschnitt, insbesondere einen rechteckförmigen oder ovalen Querschnitt auf, bei dem die größere Dimension sich quer zur Transportrichtung des Druckproduktes erstreckt. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass mit mehreren, nebeneinander angeordneten Sprühdüsen ein Pudervorhang erzeugt werden kann, der sich über die gesamte Breite des Druckbogens erstreckt, der jedoch relativ dünn ist. Der Öffnungswinkel des Fächers in Transportrichtung des Druckbogens ist nahezu 0°, wohingegen der Öffnungswinkel quer zur Transportrichtung bis zu 20° betragen kann und insbesondere die oben erwähnten 12° aufweist. Durch den linienförmigen Puderauftrag wird quasi ein Pudervorhang mit geringer Ausdehnung in der Breite geschaffen. Die aus den Düsen austretenden Strahlen treffen sehr steil auf den Bogen auf. Durch die starke Umlenkung der Strahlen auf der Bogenoberfläche kommt es zu einer Trennung zwischen der Transportluft und den Puderteilchen.

Mit Vorzug entspricht die Länge des Düsenkanals das Vier- bis Achtfache, insbesondere das Fünf- bis Sechsfache des Durchmessers beziehungsweise dessen größter Querschnittsabmessung. Durch den relativ langen Düsenkanal beruhigt sich das in der Verteilkammer aufgewirbelte Puder-Luft-Gemisch und die Puderteilchen werden in Richtung des Düsenkanals beschleunigt und es wird ihnen die Richtung des Düsenkanals aufgeprägt. Der Transport des Puders von der Düse zum Bogen erfolgt über einen Rundstrahl vorzugsweise mit Stützluft.

Eine optimale und gleichmäßige Verteilung des Puder-Luft-Gemisches auf alle Düsenkanäle wird dadurch erzielt, dass die Verteilkammer, beziehungsweise deren Querschnitt, eine Glockenform aufweist. Die Zufuhr des Puder-Luft-Gemisches aus dem Anschluss erfolgt im oberen Bereich der Verteilkammer, die sich in Richtung der offenen Seite erweitert. Die Düsenkanäle zweigen von der offenen Seite der Glocke ab. Dabei ist der Übergang vom Anschluss in die Verteilkammer scharfkantig ausgeführt, wodurch aufgrund der Abrisskante tolerierbare Verwirbelungen erzeugt werden.

Eine Verbesserung der Umlenkung aus dem waagerecht heranführenden Anschluss in die nahezu senkrecht ausgerichteten Düsenkanälen wird dadurch erzielt, dass die dem Anschluss gegenüber liegende Begrenzungswand der Verteilkammer derart geneigt ist, dass das Puder-Luft-Gemisch in Richtung der Düsenkanäle abgelenkt wird. Zum einen durch die Glockenform, und insbesondere durch die Schrägstellung der Rückwand werden Anbackungen von Puder in der Verteilkammer vermieden.

Mit Vorzug sind die Verteilkammer und die Düsenkanäle in einer Düsenplatte vorgesehen. Diese Düsenplatte kann als Frästeil einfach hergestellt werden beziehungsweise besteht sie aus Kunststoff und wird spritzgegossen. Zur Vermeidung von elektrostatischen Aufladungen kann der Kunststoff elektrisch leitend sein und liegt an Masse.

An die Düsenplatte ist bevorzugt ein den Anschluss bildender Stutzen angeschraubt. Dabei weist der Stutzen ein Gewinde für eine Überwurfmutter auf. Durch verschieden ausgestaltete Stutzen können unterschiedliche Schläuche für das Puder-Luft-Gemisch angeschlossen werden, beziehungsweise kann die Sprühdüse an unterschiedliche Sprühstangen für unterschiedliche Druckmaschinen angeschlossen werden. Die Kombinationsmöglichkeit ist daher vielfältig.

Die Erfindung betrifft auch eine Sprühstange mit einer Breite von cirka 1 m und wenigstens 16, insbesondere 24 Aufnahmen für Sprühdüsen gemäß den obigen Merkmalen. Da der Sprühkegel beziehungsweise der fächerförmige Sprühstrahl schmäler gestaltet ist, werden mehr Sprühdüsen als beim Stand der Technik nebeneinander an einer Sprühstange angeordnet, so dass der Druckbogen lückenlos bestäubt wird.

Die Erfindung betrifft auch einen Puderbestäuber zur Verwendung in einer Druckmaschine mit einer Sprühdüse mit den oben genannten Merkmalen. Mit diesem Puderbestäuber können Druckprodukte bestäubt werden, wobei der Puderverbrauch geringer ist, als beim Stand der Technik, da weniger Puder in die Umgebung vagabundiert.

Es sei noch erwähnt, dass angestrebt wird, dass dem Puder-Luft-Gemisch ein großer Impuls verliehen wird. Dies bedeutet, dass ihm eine große Geschwindigkeit aufgezwungen wird, oder dass die Masse erhöht wird. Eine größere Geschwindigkeit wird durch einen kleineren Strömungsquerschnitt der Sprühdüse erreicht. Querschnitte unter 4 mm Durchmesser erzeugen aber einen Strahl, der nicht stabil genug ist und daher von der Umgebungsluft leicht abgelenkt oder gestört wird. Ein zu größer Durchmesser bewirkt, dass zu viel Puder-Luft-Gemisch benötigt wird, was zu einem unverhältnismäßig großen Kompressor führt und zu einem zu großen Verbrauch an Puder-Luft-Gemisch. Eine Erhöhung der Masse kann mittels einer Druckerhöhung herbeigeführt werden. Die oben angegebenen Werte stehen für einen stabilen Strahl mit einem hohen Impuls.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Sprühstange mit daran angeordneten Sprühdüsen;
2 einen Längsschnitt II-II gemäß 1 durch eine Sprühdüse;
3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils III gemäß 2; und
4 einen Schnitt IV-IV gemäß 2 in verkleinertem Maßstab.
In der 1 ist eine Sprühstange 10 dargestellt, die sich quer, das heißt über die Breite eines Druckprodukts 12, insbesondere eines Druckbogens 14, erstreckt. Die Laufrichtung beziehungsweise Transportrichtung des Druckbogens 14 verläuft senkrecht zur Zeichenebene. An der Sprühstange 10, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Länge von 1 m besitzt, sind insgesamt sechzehn Sprühdüsen 16 befestigt, mit denen ein Puder-Luft-Gemisch auf die bedruckte Oberseite des Druckbogens 14 aufgesprüht wird. Die Sprühdüsen 16 sind untereinander im gleichen Abstand an der Sprühstange 10 befestigt und vorteilhaft einzeln ansteuerbar. Das Puder-Luft-Gemisch wird von den Sprühdüsen 16 in Form eines Sprühkegels 18 abgegeben, wobei einander benachbarte Sprühkegel 18 sich im Bereich des Druckbogens 14 berühren. Der Öffnungswinkel α des Sprühkegels 18 beträgt 12°.
Die 2 zeigt eine Sprühdüse 16 im Längsschnitt und es ist erkennbar, dass sie aus einer Düsenplatte 20 und einem Stutzen 22 aufgebaut ist. Der Stutzen 22 ist ein Drehteil und weist ein freies Ende 24 auf, auf welchen ein Schlauch aufgeschoben werden kann. Jede Sprühdüse wird mittels eines separaten Schlauches mit dem Puder-Luft-Gemisch versorgt. Dies hat den Vorteil, dass die Sprühdüsen 16 einzeln ansteuerbar sind. Hierdurch kann die Vorrichtung auch an unterschiedliche Formatbreiten angepasst werden.
An einer Schulter 26 ist ein Außengewinde 28 vorgesehen, auf welchen eine Überwurfmutter 30 aufschraubbar ist. Mit dieser Überwurfmutter 30 wird die Sprühdüse 16 an der Sprühstange 10 befestigt. Der Stutzen 22 ist mittels einer Stutzenplatte 32 an der Düsenplatte 20 angeschraubt, die hierfür zwei Durchbrüche 34 zur Aufnahme von Schrauben aufweist, die in in der Stutzenplatte 32 vorgesehene Gewindebohrungen eingeschraubt werden. Der Stutzen 22 weist einen in eine Verteilkammer 36 übergehenden Anschluss 38 auf. Diese Verteilkammer 36 ist deutlich in 4 erkennbar, insbesondere deren Glockenform, an deren offenen Seite 40 drei Düsenkanäle 42 ausmünden. Die Düsenkanäle 42 sind fächerförmig angeordnet und die beiden äußeren Düsenkanäle 42 schließen einen Öffnungswinkel α von 12° ein.
Aus 2 ist noch deutlich erkennbar, dass der Übergang 44 vom Anschluss 38 in die Verteilkammer 36 scharfkantig ist. Beim in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rückwand 46 der Verteilkammer 36 vertikal ausgerichtet, wobei sie aber auch geneigt sein kann, so dass das über den Anschluss 38 ankommende Puder-Luft-Gemisch in Richtung des Düsenkanals 42 abgelenkt wird.
Mit einer derartigen Sprühdüse 16 kann das Puder-Luft-Gemisch steiler auf die Oberfläche des Druckbogens 14 gesprüht werden, so dass die in waagerechter Richtung herrschende Kraftkomponente F_W viel kleiner ist als die in senkrechter Richtung herrschende Kraftkomponente F_S, wie in 3 dargestellt. Es gilt F_W = F_S·tan α/2. Dadurch kann auch der Druck, mit dem das Puder-Luft-Gemisch auf die Oberfläche des Druckbogens 14 aufgesprüht wird, erhöht werden, da die Gefahr, dass die Puderteilchen zur Seite abprallen, aufgrund der kleinen Horizontalkraft (F_W) sehr gering ist. Mit derartigen Sprühdüsen 16 können Druckbogen 14 mit weniger Puderverlust bestäubt werden.

Claims

Sprühdüse (16) für einen Puderbestäuber zum Bestäuben von druckfrischen Druckprodukten (12) mit einem Anschluss (38) für einen ein Puder-Luft-Gemisch zuführenden Schlauch, einer Verteilkammer (36) und wenigstens zwei von der Verteilkammer (36) fächerartig abzweigenden Düsenkanälen (42), dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (α) der den Fächer begrenzenden äußeren Düsenkanälen (42) einen Winkelbereich von 5° bis 20°, insbesondere einen Winkelbereich von 8° bis 15°, und in bevorzugter Weise 12°, einschließt.
Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Düsenkanal (42) orthogonal zum zu bestäubenden Druckprodukt (12) liegt.
Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkanäle (42) symmetrisch zur Vertikalen angeordnet sind.
Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkanäle (42) einen Kreisquerschnitt oder einen davon abweichenden Querschnitt aufweisen.
Sprühdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt rechteckförmig oder oval ist und die größere Dimension sich quer zur Transportrichtung des Druckprodukts (12) erstreckt.
Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Düsenkanals (42) das Vier- bis Achtfache, insbesondere das Fünf- bis Sechsfache, dessen Durchmessers, beziehungsweise dessen größter Querschnittsabmessung entspricht.
Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilkammer (36) beziehungsweise deren Querschnitt eine Glockenform aufweist.
Sprühdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkanäle (42) von der offenen Seite (40) der Glocke abzweigen.
Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (44) vom Anschluss (38) in die Verteilkammer (36) scharfkantig ist.
Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Anschluss (38) gegenüber liegende Begrenzungswand (46) der Verteilkammer (36) derart geneigt ist, dass das Puder-Luft-Gemisch in Richtung der Düsenkanäle (42) abgelenkt wird.
Sprühdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilkammer (36) und die Düsenkanäle (42) in einer Düsenplatte (20) vorgesehen sind.
Sprühdüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an die Düsenplatte (20) ein den Anschluss (38) bildender Stutzen (22) anschraubbar ist.
Sprühdüse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (22) ein Gewinde (28) für eine Überwurfmutter (30) aufweist.
Sprühstange (10) mit einer Breite von cirka 1 m und wenigstens sechzehn Aufnahmen für Sprühdüsen (16) gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 13.
Puderbestäuber zur Verwendung in einer Druckmaschine mit einer Sprühdüse (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Verfahren zum Bestäuben von druckfrischen Druckprodukten (12) mittels eines aus wenigstens einer Sprühdüse (16) ausgeblasenen Puder-Luft-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, dass das Puder-Luft-Gemisch linienförmig als Pudervorhang mit geringer Ausdehnung in die Breite auf das Druckprodukt (12) aufgeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Sprühdüsen (16) austretenden Strahlen des Puder-Luft-Gemisches steil auf das Druckprodukt (12) aufgeblasen werden.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Strahlen des Puder-Luft-Gemisches mit einem Winkel von 5° bis 20°, insbesondere einen Winkelbereich von 8° bis 15°, und in bevorzugter Weise 12° auf das Druckprodukt (12) aufgeblasen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen des Puder-Luft-Gemisches auf der Oberfläche des Druckproduktes stark umgelenkt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass kommt es auf der Oberfläche des Druckproduktes (12) zu einer Trennung zwischen der Transportluft und den Puderteilchen kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Puder-Luft-Gemisch einen hohen Impuls aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen des Puder-Luft-Gemisches auf der Oberfläche des Druckproduktes (12) seitlich abstützen, indem sie sich gerade noch berühren, aber nicht überlappen.