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Die
Erfindung betrifft ein Auftrags-Bestrahlungs-System, Des Weiteren
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen von Auftragsschichten
auf eine Trägerbahn.
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Zum
strahlenchemischen Härten
von Druckfarbschichten, Lackschichten, Klebstoffschichten und anderen
auf eine Trägerbahn
aufgebrachten Schichten wurden bislang in erster Linie UV-Strahler
verwendet. Der Einsatz von UV-Strahlern erfordert allerdings eine
Beimischung von Photoinitiatoren in Mengen von 0,5% bis 10% zum
Beschichtungsmaterial, damit die Härtung in Gang gesetzt werden
kann. In vielen Fällen
ist die Verwendung von Photoinitiatoren jedoch problematisch, weil
Photoinitiatoren lebensmittelrechtlich nicht unbedenklich sind.
Insbesondere im Bereich von Lebensmittelverpackungen existieren daher
strenge Grenzwerte hinsichtlich der Migration von Photoinitiatoren
aus dem Verpackungsmaterial. Photoinitiatoren sind auch teuer. Weiterhin
ist bei absorbierenden Farben die Härtung schwierig, weil der Photoinitiator
nicht genug Licht bekommt.
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Alternativ
zur UV-Bestrahlung kann eine Bestrahlung mit Elektronen zur Härtung von
Druckfarbaufträgen
und anderen Beschichtungen eingesetzt werden. Die Elektronenstrahlhärtung (ESH)
hat gegenüber
der UV-Bestrahlung den Vorteil, dass keine Photoinitiatoren eingesetzt
werden müssen.
Allerdings war der Einsatz einer Anlage zur Elektronenstrahlhärtung bislang
mit hohen Anschaffungskosten verbunden.
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Die
US-Patentschrift
US
5634402A beschreibt ein System mit einem Auftragswerk und
einer Trocknereinheit zur Trocknung des Auftrags. Wie in
1 der
Patentschrift gezeigt ist, umfasst die Trocknereinheit mehrere entlang
der Krümmung
einer Walze angeordnete Strahler zur Bestrahlung der Trägerbahn.
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In
der US-Patentanmeldung
US 2004/0178363
A1 wird eine Bestrahlungseinheit beschrieben, bei der ein
zu bestrahlendes Objekt in eine Bestrahlungskammer eingeführt, dort
unter Inertgas von einer Bestrahlungseinheit bestrahlt und wie der
aus der Bestrahlungseinheit herausgeführt wird. Vorzugsweise umfasst
die Bestrahlungseinheit einen Elektronenstrahler, der in Form einer
Vakuumröhre
realisiert ist.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, die Wirtschaftlichkeit beim Einsatz
von Auftrags-Bestrahlungs-Systemen für die Elektronenstrahlhärtung zu verbessern.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch ein Auftrags-Bestrahlungs-System
nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Aufbringen von Auftragsschichten
auf eine Trägerbahn
gemäß Anspruch 32
gelöst.
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Ein
erfindungsgemäßes Auftrags-Bestrahlungs-System
umfasst ein erstes Auftragswerk zum Aufbringen einer ersten Auftragsschicht
auf eine Trägerbahn,
sowie eine Bestrahlungseinheit, in der ein erster Elektronenstrahlerzeuger
und ein zweiter Elektronenstrahlerzeuger zur Bestrahlung der Trägerbahn
angeordnet sind. Die innerhalb der Bestrahlungseinheit angeordneten
Elektronenstrahlerzeuger weisen Anschlüsse für mindestens eine Pumpenvorrichtung
zur Erzeugung eines Betriebsvakuums auf. Das Auftrags-Bestrahlungs-System
umfasst darüber hinaus
eine Bahnführungsvorrichtung,
welche die Trägerbahn
nacheinander, aber nicht notwendigerweise unmittelbar nacheinander,
dem ersten Auftragswerk, dem ersten Elektronenstrahlerzeuger und dem
zweiten Elektronenstrahlerzeuger zuführt.
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Durch
die Anordnung von mindestens zwei Elektronenstrahlerzeugern in einer
gemeinsamen Bestrahlungseinheit kann die jeweils im Bearbeitungsverlauf
benötigte
Bestrahlungsdosisleistung auf flexible und kostengünstige Weise
zur Verfügung
gestellt werden. Die Bahnführungsvorrichtung
ist so ausgelegt, dass die Trägerbahn
immer dann, wenn eine Bestrahlung mit Elektronen erfolgen soll,
durch die gemeinsame Bestrahlungseinheit geführt und von mindestens einem
der Elektronenstrahlerzeuger bestrahlt wird. Dadurch kann an definierten
Stellen des Bearbeitungsgangs ein jeweils benötigtes Maß an Zwischentrocknung eingestellt
werden. Beispielsweise kann die Trägerbahn nach dem Durchlaufen eines
Auftragswerks nacheinander zum ersten und zum zweiten Elektronenstrahlerzeuger
geführt
werden, um eine ausreichend hohe Bestrahlungsdosisleistung auf die
Trägerbahn
aufzubringen. Alternativ kann die Trägerbahn beispielsweise nach
dem Durchlaufen des ersten Auftragswerks dem ersten Elektronenstrahlerzeuger
zugeführt,
aus der Bestrahlungseinheit herausgeführt und nach dem Durchlaufen
weiterer Bearbeitungsstationen dem zweiten Elektronenstrahlerzeuger
zugeführt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Auftrags-Bestrahlungs-System
ist dazu ausgelegt, an beliebiger Stelle im Bahnverlauf auf flexible
und kostengünstige
Weise die benötigte
Bestrahlungsdosisleistung bereitzustellen. Anstatt separate Elektronenbestrahlungseinheiten
anzuschaffen, werden die mindestens zwei Elektronenstrahlerzeuger
in einer einzigen Bestrahlungseinheit integriert. Dadurch können die
Anschaffungskosten der Bestrahlungseinheit abgesenkt werden.
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Das
erfindungsgemäße Auftrags-Bestrahlungs-System
eignet sich beispielsweise zur Elektronenstrahlhärtung von Auftragsschichten,
die mit Hilfe von Auftragswerken auf die Trägerbahn aufgebracht werden.
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
es, die Elektronenstrahlhärtung gegenüber der
UV-Härtung
konkurrenzfähig
zu machen, vor allem wenn hohe Bestrahlungsdosen oder mehrere Bestrahlungen
an verschiedenen Stellen notwendig sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist
die Bahnführungsvorrichtung
dazu ausgelegt, die Trägerbahn
nach Durchlaufen des ersten Auftragswerks der Bestrahlungseinheit
zuzuführen,
wo die Trägerbahn
vom ersten Elektronenstrahlerzeuger und vom zweiten Elektronenstrahlerzeuger
bestrahlt wird, und aus der Bestrahlungseinheit herauszuführen.
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Bei
dieser Ausführungsform
bringt das erste Auftragswerk eine erste Auftragsschicht auf die
Trägerbahn
auf, und anschließend
wird die Trägerbahn vom
ersten Elektronenstrahlerzeuger und vom zweiten Elektronenstrahlerzeuger
bestrahlt. Die Trägerbahn
wird sowohl vom ersten Elektronenstrahlerzeuger als auch vom zweiten
Elektronenstrahlerzeuger mit einer bestimmten Bestrahlungsdosis
beaufschlagt, so dass sich die gesamte Strahlungsdosis aus den Beiträgen der
beiden Elektronenstrahlerzeuger zusammensetzt. Mit Hilfe von zwei
hintereinander angeordneten Elektronenstrahlerzeugern kann eine
wesentlich höhere
Bestrahlungsdosisleistung generiert werden.
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Im
Bereich der Elektronenstrahlhärtung
gibt die Dosisleistung eines Strahlers die gestrahlte Dosis pro
Zeiteinheit an. Die Dosisleistung ist entscheidend, wenn die Betriebsgeschwindigkeit
einer Anlage erhöht
werden soll. Bei Elektronenbestrahlungsanlagen ist die Dosisleistung
begrenzt, da durch das Fenstermaterial keine beliebigen Mengen an
Elektronen pro Zeiteinheit durchtreten dürfen. Bei zu hohen Elektronenströmen kommt
es zu einer starken Erwärmung
des Fenstermaterials, was zu Schädigungen führen kann.
Die Dosisleistung könnte
durch eine Vergrößerung der
Fensterfläche
erhöht
werden, jedoch sind hier durch die bauliche Größe der Elektronenbestrahlungsanlage
und die Maße
der verfügbaren
Elektronenaustrittsfenster Grenzen gesetzt.
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Bei
bisherigen Elektronenstrahlerzeugern ist die bauliche Größe des gesamten
Elektronenstrahlerzeugers von der Größe des benötigten Elektronenaustrittsfensters
abhängig.
Beispielsweise kann ein Elektronenstrahlerzeuger ein zylinderför miges Gehäuse von
vorgegebenem Radius aufweisen, wobei das Fenster in die Rundung
des Zylinders eingegliedert wird. Je größer das Fenster ist, desto
größer wird deshalb
auch der Radius des zylinderförmigen
Gehäuses.
Durch Aufteilung der Dosisleistung auf mehrere Elektronenstrahlerzeuger
kann das Fenster jedes einzelnen Elektronenstrahlerzeugers kleiner
gestaltet werden. Die einzelnen Elektronenstrahlerzeuger werden
dadurch deutlich kleiner im Radius und damit in der baulichen Höhe. Im Vergleich
zu einem Einzelstrahler gleicher Dosisleistung weist eine aus mehreren
hintereinander angeordneten Elektronenstrahlerzeugern aufgebaute
Elektronenstrahleinheit eine deutlich geringere bauliche Höhe auf.
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Durch
Verwendung mehrerer Elektronenstrahlerzeuger wird bei einer vorgegeben
Dosisleistung insgesamt eine große Vielfalt an baulichen Maßen möglich. Dies
ist vorteilhaft, da in heutigen Auftrags-Bestrahlungs-Systemen wie
beispielsweise Druck- und Beschichtungsmaschinen oft wenig Platz vorhanden
ist.
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Durch
die insgesamt kleinere Baugröße der in
Reihe angeordneten Elektronenstrahlerzeuger ist das Gesamtvolumen,
das evakuiert werden muss, deutlich kleiner. Dadurch können die
Anlagen schneller evakuiert werden, und die Geräte stehen beispielsweise nach
einem Folienwechsel, einer Reparatur etc. viel schneller wieder
für die
Produktion zur Verfügung.
Für die
Produktion ist das wichtig, da die Stundensätze hier sehr hoch sind. Ein
weiterer Vorteil des geringeren Gesamtvolumens ist, dass zum Evakuieren
kleinere Pumpen verwendet werden können.
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Ein
weiterer Vorteil ist, dass die Röhren
so handlich werden, dass sie händisch
austauschbar sind. Bei einem Defekt oder zum Austausch von Fenstern
kann daher die ganze Röhre
gegen eine fertige Ersatzröhre
ausgewechselt werden. Die Produktivität wird damit weiter gesteigert
bzw. die Ausfallzeiten werden minimiert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform sind
der erste Elektronenstrahlerzeuger und der zweite Elektronenstrahlerzeuger
zur Elektronenstrahlhärtung
der ersten Auftragsschicht ausgelegt. Die zur Härtung der ersten Auftragsschicht
zur Verfügung
stehende Bestrahlungsdosis setzt sich aus den Beiträgen des
ersten und des zweiten Elektronenstrahlerzeugers zusammen, wodurch
sich eine wesentliche Steigerung der Bestrahlungsdosis erzielen lässt. Dadurch
wird es mög lich,
auch vergleichsweise langsam reagierende Auftragsschichten zuverlässig zu
härten.
Beispielsweise sind zur Härtung
von Klebstoff- und Lackschichten vergleichsweise hohe Bestrahlungsdosen
erforderlich. Darüber
hinaus kann beispielsweise auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten
eine zur Härtung
der aufgebrachten Schichten ausreichende Bestrahlungsdosis bereitgestellt
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist
der erste Elektronenstrahlerzeuger zur Härtung eines oberflächennahen
Bereichs der ersten Auftragsschicht und der zweite Elektronenstrahlerzeuger
zur Durchhärtung
der ersten Auftragsschicht ausgelegt. Auf diese Weise kann auch
ohne Einsatz von Mattierungsmitteln eine harte, mattierte, kratzfeste
Oberfläche
erzeugt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
umfasst das Auftrags-Bestrahlungs-System
ein zweites Auftragswerk zum Aufbringen einer zweiten Auftragsschicht
auf die Trägerbahn,
wobei die Bahnführungsvorrichtung
dazu ausgelegt ist, die Trägerbahn
nacheinander dem ersten Auftragswerk, dem ersten Elektronenstrahlerzeuger,
dem zweiten Auftragswerk und dem zweiten Elektronenstrahlerzeuger
zuzuführen.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird die Trägerbahn
nach Durchlaufen des ersten Elektronenstrahlerzeugers nicht unmittelbar
zum zweiten Elektronenstrahlerzeuger geführt, sondern gelangt vom ersten Elektronenstrahlerzeuger
zu einem zweiten Auftragswerk, welches eine zweite Auftragsschicht
aufbringt, und von dort zum zweiten Elektronenstrahlerzeuger. Jedem
Auftragswerk ist mindestens ein zugehöriger Elektronenstrahlerzeuger
zugeordnet. Durch die Anordnung der Elektronenstrahlerzeuger in
einer gemeinsamen Vakuumeinheit wird der bauliche Aufwand reduziert.
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Es
ist von Vorteil, wenn der erste Elektronenstrahlerzeuger zur Elektronenstrahlhärtung der
ersten Auftragsschicht und der zweite Elektronenstrahlerzeuger zur
Elektronenstrahlhärtung
von einer oder mehreren vorher aufgebrachten Auftragsschichten ausgelegt
ist. Zuerst wird die erste Auftragsschicht gehärtet, und anschließend wird
die Trägerbahn
dem zweiten Auftragswerk zugeführt.
Dadurch kann beispielsweise bei niedrigviskosen Druckfarben ein
Verlaufen der nassen Farbe des ersten Auftragswerks in die nasse
Farbe des zweiten Auftragswerks verhindert und die Qualität beim Druckvorgang
erhöht
werden. Dies ist insbesondere beim Flexodruck und beim Tiefdruck
wichtig, da hier niedrigviskose Druckfarben zum Einsatz kommen.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Bahnführungsvorrichtung
dazu ausgelegt ist, die Trägerbahn
nach Durchlaufen des ersten Auftragswerks der Bestrahlungseinheit
zuzuführen,
wo die Trägerbahn
vom ersten Elektronenstrahlerzeuger bestrahlt wird, aus der Bestrahlungseinheit
herauszuführen
und dem zweiten Auftragswerk zuzuführen, und die Trägerbahn nach
Durchlaufen des zweiten Auftragswerks der Bestrahlungseinheit zuzuführen, wo
die Trägerbahn vom
zweiten Elektronenstrahlerzeuger bestrahlt wird, und aus der Bestrahlungseinheit
herauszuführen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform umfasst
das Auftrags-Bestrahlungs-System
ein drittes Auftragswerk zum Aufbringen einer dritten, Auftragsschicht
auf die Trägerbahn
sowie einen innerhalb der Bestrahlungseinheit angeordneten dritter Elektronenstrahlerzeuger,
wobei die Bahnführungsvorrichtung
dazu ausgelegt ist, die Trägerbahn
nacheinander dem ersten Auftragswerk, dem ersten Elektronenstrahlerzeuger,
dem zweiten Auftragswerk, dem zweiten Elektronenstrahlerzeuger,
dem dritten Auftragswerk und dem dritten Elektronenstrahlerzeuger
zuzuführen.
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Es
ist von Vorteil, wenn der dritte Elektronenstrahlerzeuger zur Elektronenstrahlhärtung von
einer oder mehreren vorher aufgebrachten Auftragsschichten ausgelegt
ist.
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Entsprechend
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Auftrags-Bestrahlungs-System eine Mehrzahl von Auftragswerken und
eine Mehrzahl von innerhalb der Bestrahlungseinheit angeordneten
Elektronenstrahlerzeugern, wobei jedem Auftragswerk mindestens ein
Elektronenstrahlerzeuger zugeordnet ist. Dabei ist die Bahnführungsvorrichtung
dazu ausgelegt, die Trägerbahn nach
dem Durchlaufen eines Auftragswerks jeweils der Bestrahlungseinheit
zuzuführen,
wo die Trägerbahn
von dem mindestens einen zugeordneten Elektronenstrahlerzeuger bestrahlt
wird, und wieder aus der Bestrahlungseinheit herauszuführen.
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Vorzugsweise
ist ein einem Auftragswerk zugeordneter Elektronenstrahlerzeuger
dazu ausgelegt, die von mindestens einem vorher durchlaufenen Auftragswerk aufgebrachte
mindestens eine Auftragsschicht zu härten. Auf diese Weise kann
sichergestellt werden, dass eine neue aufgebrachte Auftragsschicht
gehärtet
wird, bevor die Trägerbahn
einem weiteren Auftragswerk zugeführt wird. Dadurch kann beispielsweise
bei niedrigviskosen Druckfarben ein Verlaufen der nassen Farben
der verschiedenen Auftragswerke ineinander verhindert und die Qualität beim Druckvorgang
erhöht
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform erstreckt
sich jeder der innerhalb der Bestrahlungseinheit angeordneten Elektronenstrahlerzeuger über die
gesamte Breite der Trägerbahn.
Dadurch kann die Trägerbahn über ihre
gesamte Breite hinweg mit Elektronen bestrahlt werden, ohne dass
hierfür
mehrere nebeneinander angeordnete Elektronenstrahlerzeuger benötigt werden.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Bestrahlungseinheit als eigenständige, separate
Baueinheit ausgebildet ist. Wann immer während der Bearbeitung der Trägerbahn
eine Elektronenstrahldosis benötigt
wird, wird die Trägerbahn
der Bestrahlungseinheit zugeführt.
Innerhalb dieser Baueinheit können
beispielsweise die zum Betrieb der Elektronenstrahlerzeuger benötigten Apparaturen
und Einrichtungen untergebracht sein. Die zur Bestrahlungseinheit
gehörigen Komponenten
können
beispielsweise als Modul ausgebildet sein und können beispielsweise für Service und
Wartung aus der Gesamtanordnung herausgenommen werden.
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Des
Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Bestrahlungseinheit in einem
räumlich
abgegrenzten Bereich des Auftrags-Bestrahlungs-Systems angeordnet
ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Auftragswerke in
einem ersten räumlich
abgegrenzten Bereich des Auftrags-Bestrahlungs-Systems angeordnet
sind, und die Bestrahlungseinheit in einem zweiten räumlich abgegrenzten
Bereich des Auftrags-Bestrahlungs-Systems angeordnet ist. Bei dieser
Ausführungsform
wird die Trägerbahn
während der
Bearbeitung zwischen den Auftragswerken und der Bestrahlungseinheit
hin- und hergeführt.
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Es
ist von Vorteil, wenn das mindestens eine Auftragswerk mindestens
eines der folgenden umfasst: ein Laminierwerk, ein Kaschierwerk,
ein Klebstoffauftragswerk, ein Druckfarbenauftragswerk, ein Pulverauftragswerk,
ein Beschichtungswerk, ein Lackauftragswerk, ein Extruder, ein Extruder
mit Formwerkzeug. Durch die Kombination von verschiedenen Auftragswerken
mit einer Bestrahlungseinheit entsteht ein komplexes Bearbeitungssystem
zur Veredelung einer Trägerbahn.
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Es
ist von Vorteil, wenn die mindestens eine Auftragschicht eine oder
mehrere der folgenden umfasst: eine Druckfarbenschicht, eine Lackschicht, eine
Klebstoffschicht, eine Kaschierfolie mit Klebstoff, eine Laminierschicht,
eine Kunststoffschicht, eine Silikonisierung, eine Veredelungsschicht.
Derartige Auftragsschichten werden von verschiedenartigen Auftragswerken
nacheinander auf die Trägerbahn
aufgebracht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform handelt
es sich bei einem oder mehreren der Auftragswerke um Druckwerke
für mindestens
eines der folgenden Druckverfahren: Flexodruck, Tiefdruck, Siebdruck,
Offsetdruck. Insbesondere eignet sich das Auftrags-Bestrahlungs-System
dazu, eine jeweils neu aufgebrachte Druckfarbenschicht vor dem Aufbringen
weiterer Druckfarbenschichten zu härten. Dies ist beispielsweise
bei niedrigviskosen Farben wichtig, damit unterschiedliche Farben
aus verschiedenen Auftragswerken nicht ineinander verlaufen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Auftragswerke in mindestens zwei Ebenen übereinander
angeordnet. Dies ermöglicht eine
platzsparende Anordnung der Auftragswerke. Im Vergleich zu der bekannten
Ständerbauweise kann
bei dieser Ausführungsform
die Höhe
der Halle bzw. des Raums, in dem das Auftrags-Bestrahlungs-System
aufgebaut ist, besser ausgenutzt werden.
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Es
ist von Vorteil, wenn jedem Auftragswerk mindestens ein auf etwa
entsprechender Höhe
angeordneter Elektronenstrahlerzeuger innerhalb der Bestrahlungseinheit
zugeordnet ist. Auf diese Weise können die Abstände zwischen
einem Auftragswerk und einem zugehörigem Elektronenstrahlerzeuger gering
gehalten werden. Vorzugsweise sind innerhalb der Bestrahlungseinheit
mehrere Elektronenstrahlerzeuger übereinander angeordnet.
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Des
Weiteren ist es von Vorteil, wenn zwischen einem Auftragswerk und
einem dem Auftragswerk zugeordneten Elektronenstrahlerzeuger ein oder
mehrere der folgenden angeordnet sind: ein Bahntrockner, ein Konvektionstrockner,
ein Lösungsmitteltrockner,
ein Excimertrockner, ein UV-Trockner, ein IR-Trockner, eine Wärmebehandlungseinheit.
Mit Hilfe eines Trockners kann der Wasser- bzw. Lösungsmittelanteil
einer Auftragsschicht entfernt oder zumindest verringert werden.
Auf diese Art können beispielsweise
Dispersionslacke, Dispersionsklebstoffe, Lösungsmittellacke, Lösungsmittelklebstoffe nach
dem Auftragen und Trocknen noch mittels Elektronenbestrahlung gehärtet werden.
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Vorzugsweise
weist jeder Elektronenstrahlerzeuger mindestens ein Elektronenaustrittsfenster auf.
Ein Elektronenaustrittsfenster soll hinreichend durchlässig sein
für beschleunigte
Elektronen. Andererseits soll ein Elektronenaustrittsfenster ausreichend
stabil sein, um der Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und Vakuum
standhalten zu können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfasst
das Auftrags-Bestrahlungs-System
mindestens eine Steuereinheit zur Steuerung der Dosisleistung der
in der Bestrahlungseinheit angeordneten Elektronenstrahlerzeuger,
wobei die Dosisleistung der Elektronenstrahlerzeuger einzeln steuerbar
ist. Dadurch kann die Dosisleistung eines Elektronenstrahlerzeugers
an die Erfordernisse der jeweiligen Auftragsschichten angepasst
werden.
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Des
Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Auftrags-Bestrahlungs-System
einen Hochspannungsgenerator zur Erzeugung der Beschleunigungsspannung
für die
in der Bestrahlungseinheit angeordneten Elektronenstrahlerzeuger
umfasst. Bei dem Hochspannungsgenerator handelt es sich um ein relativ
teures Bauelement. Da zur Versorgung der in der Bestrahlungseinheit
angeordneten Elektronenstrahlerzeuger nur ein einziger Hochspannungsgenerator
benötigt
wird, bleiben die Gesamtkosten gering.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfasst
die Bestrahlungseinheit eine gemeinsame Abschirmung für die innerhalb
der Bestrahlungseinheit angeordneten Elektronenstrahlerzeuger, welche dazu
ausgelegt ist, die innerhalb der Bestrahlungseinheit erzeugte hochenergetische,
Strahlung abzuschirmen. Das Abschirmgehäuse, welches vorzugsweise aus
Blei oder Stahl oder einer Blei Stahl-Konstruktion besteht, liefert
einen wesentlichen Beitrag zu den Kosten einer ESH-Anlage. Bei den
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist für
die in der Bestrahlungseinheit angeordneten Elektronenstrahlerzeuger
nur eine gemeinsame Abschirmung notwendig, so dass sich auch in
dieser Hinsicht die Kosten reduzieren.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
die innerhalb der Bestrahlungseinheit angeordneten Elektronenstrahlerzeuger
an ein für
alle Elektronenstrahlerzeuger gemeinsames Vakuumsystem angeschlossen.
Durch das Vakuumsystem wird das zum Betrieb der Elektronenstrahlerzeuger
notwendige Betriebsvakuum zur Verfügung gestellt.
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Vorzugsweise
umfasst das gemeinsame Vakuumsystem eine Pumpenvorrichtung zur Erzeugung des
Betriebsvakuums. Da die Elektronenstrahlerzeuger an ein gemeinsames
Vakuumsystem angeschlossen sind, genügt eine Pumpenvorrichtung zur Evakuierung
der Elektronenstrahlerzeuger. Dies wirkt sich ebenfalls günstig auf
die Kosten der Bestrahlungseinheit aus. Alternativ können aber
auch mehrere Pumpenvorrichtungen an das Vakuumsystem angeschlossen
sein.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform besteht
die Trägerbahn
aus einer Folge von nacheinander durch das Auftrags-Bestrahlungs-System
geführten
Platten oder Bögen
oder Bechern. Bei der Trägerbahn
muss es sich nicht notwendigerweise um eine kontinuierliche Trägerbahn
handeln. Statt dessen kann die Bahnführungsvorrichtung auch dafür ausgelegt
sein, einzelne Platten, Bögen
oder Becher durch das Auftrags-Bestrahlungs-System zu führen, um
nacheinander verschiedene Auftragsschichten auf die Platten, Bögen oder
Becher aufzubringen.
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Mit
Hilfe von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung lassen sich die verschiedenen bei der
Herstellung von Verpackungen oder Etiketten benötigten Schichten nacheinander
aufbringen und härten.
Da im Gegensatz zur UV-Härtung bei
der Elektronenstrahlhärtung
keine Photoinitiatoren zugegeben werden müssen, hat die Elektronenstrahlhärtung Vorteile
bei der Anwendung im Verpackungsbereich, und insbesondere für die Verpackung
von Lebensmitteln.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele
weiter beschrieben. Es zeigen:
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
der Erfindung, bei der eine Auftragsschicht von zwei hintereinander
angeordneten Elektronenstrahlerzeugern gehärtet wird;
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2 stellt verschiedene Ausführungsformen
von Elektronenstrahlerzeugern dar;
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, welche vier Auftragswerke und eine zentrale Bestrahlungseinheit
umfasst;
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4 zeigt
den Aufbau eines Druckwerks für den
Flexodruck;
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, bei der eine Trägerbahn
beidseitig im Vierfarbdruck bedruckt wird;
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform, bei
der die Trägerbahn
mit Hilfe von Eintritts- und Austrittsspalten durch die Bestrahlungseinheit
geführt
wird; und
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7 zeigt
eine Ausführungsform
eines Auftrags-Bestrahlungs-Systems mit einer kompakten Bestrahlungseinheit.
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, bei der eine Trägerbahn nacheinander ein Lackauftragswerk
und zwei Elektronenstrahlerzeuger passiert. Von einer Abwicklung 100 aus
wird die Trägerbahn 101 einem
Lackauftragswerk 102 zugeführt.
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Bei
der Trägerbahn 101 kann
es sich beispielsweise um eine Bahn aus Kunststoff, Textil, Vlies,
Gewebe, Metall, etc. handeln. Die Bahnbreite bewegt sich typischerweise
zwischen 20 cm (Etiketten) und einigen Metern, während die Dicke der Trägerbahn
zwischen 6 μm
und einigen Millimetern liegen kann. Das Lackauftragswerk 102 kann
beispielsweise eine Schöpfwanne 103,
eine Schöpfwalze 104, eine
Beschichtungswalze 105 sowie eine Gegendruckwalze 106 umfassen.
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Beim
Durchlaufen des Lackauftragswerks 102 wird eine Lackschicht
auf die Trägerbahn 101 aufgebracht.
Die lackierte Bahn durchläuft
anschließend
einen Bahntrockner 107, der der aufgetragenen Lackschicht
das Lösungsmittel
entzieht. Der Bahntrockner 107 kann beispielsweise als
Konvektionstrockner oder IR-Trockner ausgeführt sein. Über eine Eintrittswalze 108 wird
die Trägerbahn 101 dann
in eine Bestrahlungseinheit 109 eingeführt. Innerhalb der Bestrahlungseinheit 109 sind
ein erster Elektronenstrahlerzeuger 110 und ein zweiter
Elektronenstrahlerzeuger 111 angeordnet, deren Dosisleistung unabhängig voneinander
geregelt werden kann. Jeder Elektronenstrahlerzeuger 110, 111 umfasst
mindestens ein Elektronenaustrittsfenster. Die Elektronenstrahlerzeuger 110, 111 können entweder
wie in 1 gezeigt in gewissem Abstand von den Walzen angeordnet
sein. Alternativ dazu können
die Elektronenstrahlerzeuger auch direkt über den Walzen angeordnet sein.
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Innerhalb
der Elektronenstrahlerzeuger 110, 111 herrscht
ein zur Erzeugung von Elektronen geeignetes Hochvakuum. Zur Erzeugung
dieses Hochvakuums sind die Elektronenstrahlerzeuger 110, 111 über Rohrleitungen 112, 113 mit
einer Pumpenvorrichtung 114 verbunden. Die Pumpenvorrichtung 114 kann
innerhalb oder außerhalb
der Bestrahlungseinheit 109 angeordnet sein. In der Bestrahlungszone befindet
sich vorzugsweise ein Inertgas wie beispielsweise Stickstoff, um
einen Abbruch der radikalischen Reaktion durch den Luftsauerstoff
zu verhindern. Die Bestrahlungseinheit 109 umfasst darüber hinaus
einen Hochspannungsgenerator 115, der dem ersten Elektronenstrahlerzeuger 110 und
dem zweiten Elektronenstrahlerzeuger 111 die zur Beschleunigung
der Elektronen benötigte
Beschleunigungsspannung (bzw. Strom) zur Verfügung stellt. Die Beschleunigungsspannung
liegt typischerweise im Bereich zwischen 25 kV und 300 kV.
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Die
mit einer Lackschicht versehene Trägerbahn 101 wird nacheinander
am ersten Elektronenstrahlerzeuger 110 und am zweiten Elektronenstrahlerzeuger 111 vorbei
bewegt, wo die Trägerbahn
mit der darauf befindlichen Lackschicht jeweils durch Elektronen
bestrahlt wird. Durch die Bestrahlung mit Elektronen wird eine Vernetzung
des strahlungshärtenden
Lacks hervorgerufen, und es entsteht ein harter, chemikalien- und
abriebbeständiger
hochglänzender
Lackfilm. Nach dem Härtungsvorgang
wird die bedruckte Bahn 101 über eine Austrittswalze 116 aus
der Bestrahlungseinheit 109 herausgeführt und einer Aufwicklung 117 zugeführt.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung kann die in 1 gezeigte Anordnung auch zur
Erzeugung mattierter Oberflächen
eingesetzt werden. Durch Einsatz einer niedrigen Beschleunigungsspannung
beim ersten Elektronenstrahlerzeuger 110 wird nur der dem
Strahler zugewandte oberste Bereich der Auftragsschicht gehärtet, während der
darunter liegende Bereich der Auftragsschicht noch fließfähig bleibt.
Durch die Vernetzung des oberen Bereichs kommt es zu einem Schrumpf, der
zu einer rauen und dadurch mattierten Oberfläche führt. Der zweite Elektronenstrahlerzeuger 111 härtet mit
einer höheren
Beschleunigungsspannung, so dass die gesamte Auftragsschicht durchgehend gehärtet wird.
Damit kann auch ohne Einsatz von Mattierungsmitteln eine harte,
mattierte, kratzfeste Oberfläche
erzeugt werden.
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Verglichen
mit den konkurrierenden UV-härtenden
Systemen ist es bei elektronenstrahlenhärtenden Systemen nicht notwendig,
dem Lack bzw. der Druckfarbe photoaktive Initiatoren zuzufügen. Außerdem gibt
es bei der Härtung
mittels Elektronenstrahlung keine Probleme der Art, dass der Lack
bzw. die Druckfarbe wegen Absorption von der Strahlung nicht durchdrungen
wird. Im Gegensatz zu UV-härtenden
System ist bei elektronenstrahlenhärtenden Systemen das Durchhärten farbiger
Schichten ohne Probleme möglich.
Elektronenstrahlenhärtende
Systeme kommen vor allem im Etikettendruck und im Verpackungsdruck
zur Anwendung, da hier die Vorteile der schnellen Weiterverarbeitbarkeit
und die geringe Wärmebelastung
der Trägerbahnen
vor dem Stanzprozess genutzt werden.
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Da
beim Abbremsen von hochenergetischen Elektronen auf einer Oberfläche Röntgenstrahlung entsteht,
weist die Bestrahlungseinheit 109 eine um die Elektronenstrahlerzeuger 110, 111 herum
angeordnete Abschirmung 118 auf, welche die freigesetzte
Röntgenstrahlung
absorbiert und so die Freisetzung von Röntgenstrahlung verhindert.
Vorzugsweise besteht die Abschirmung 118 aus Blei oder
Stahl oder einer Blei-Stahl-Konstruktion, mit einer Dicke im Bereich
von Millimetern bzw. Zentimetern. Auch die Eintrittswalze 108 und
die Austrittswalze 116, über die die bedruckte Bahn
in die Bestrahlungseinheit 109 eingeführt bzw. aus dieser herausgeführt werden,
bestehen aus Stahl oder Blei. Insbesondere ist vorgeschrieben, dass
die Luftspalte zwischen den Eintritts- bzw. Austrittswalzen 108, 116 und
der Abschirmung 118 so beschaffen sind, dass die Röntgenstrahlung
nach mehrmaliger Brechung nicht mehr austreten kann.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der auf die
Trägerbahn 101 aufgebrachte
strahlungshärtende
Lack durch zwei in Serie angeordnete Elektronenstrahlerzeuger 110, 111 gehärtet. Dadurch wird
die Lackschicht mit einer Strahlungsdosis beaufschlagt, die sich
als Summe der von den einzelnen Elektronenstrahlerzeugern 110, 111 erzeugten
Bestrahlungsdosen ergibt. Durch Verwendung mehrerer hintereinander
angeordneter Elektronenstrahlerzeuger kann auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten eine
zur Elektronenstrahlhärtung
der Lackschicht erforderliche Bestrahlungsdosis bereitgestellt werden.
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Die
Evakuierung der Elektronenstrahlerzeuger 110, 111 kann
mittels einer einzigen Pumpenvorrichtung 114 erfolgen.
Zur Versorgung der Elektronenstrahlerzeuger 110, 111 mit
der benötigten
Beschleunigungsspannung genügt
ein einzi ger Hochspannungsgenerator 115. Zum Schutz vor
hochenergetischer Strahlung ist eine gemeinsame Abschirmung 118 vorgesehen.
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In 2A bis 2C sind
verschiedene Ausführungsformen
von Elektronenstrahlerzeugern dargestellt. Der in 2A gezeigte
Elektronenstrahlerzeuger umfasst eine Glühkathode 200 und eine
Anode 201. Zwischen der Glühkathode 200 und der
Anode 201 wird eine Beschleunigungsspannung von ca. 25
kV bis 300 kV angelegt, welche die aus der Glühkathode 200 ausgetretenen
Elektronen beschleunigt. Anschließend wird der Elektronenstrahl mit
Hilfe von Ablenkmagneten 202 aufgeweitet. Die Elektronen
durchdringen das Elektronenaustrittsfenster 203 und bestrahlen
die mit der zu härtenden Schicht
belegte Trägerbahn 204.
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In 2B ist
eine alternative Ausführungsform
eines Elektronenstrahlerzeugers dargestellt, bei der die Glühkathode
als langgestreckter Draht 205 ausgebildet ist. Die Elektronen
werden mittels der Anode 206 beschleunigt und durchdringen
dann das Elektronenaustrittsfenster 207.
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2C zeigt
eine weitere Ausführungsform eines
Elektronenstrahlerzeugers, der eine Vielzahl von Kathodendrähten 208 umfasst.
Die Elektronen werden durch die Anode 209 beschleunigt.
Nach dem Durchdringen des Elektronenaustrittsfensters 210 treffen
die beschleunigten Elektronen auf der Trägerbahn 211 auf. Der
in 2C gezeigte Elektronenstrahlerzeuger eignet sich
wegen der hohen Elektronendosisleistung insbesondere für die Anwendung
in der Elektronenstrahlhärtung.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Rollendruckmaschine
mit vier Auftragswerken, die um eine zentrale Bestrahlungseinheit 300 herum
angeordnet sind. Die zentrale Bestrahlungseinheit 300 umfasst vier
Elektronenstrahlerzeuger 301 bis 304. Die Elektronenstrahlerzeuger 301 bis 304 sind über Rohrleitungen 305 mit
einer gemeinsamen Pumpenvorrichtung 306 verbunden, welche
die angeschlossenen Elektronenstrahlerzeuger evakuiert und so das
zur Beschleunigung der Elektronen erforderliche Betriebsvakuum erzeugt.
Zur Versorgung der Elektronenstrahlerzeuger 301 bis 304 mit
der benötigten
Beschleunigungsspannung (bzw. Strom) umfasst die Bestrahlungseinheit 300 eine
gemeinsame Hochspannungsquelle 307. Darüber hinaus ist die Bestrahlungseinheit 300 mit
einer Steuereinheit 308 zur Steuerung der Dosisleistung
der Elektronenstrahlerzeuger ausgestattet, wobei die Dosisleistung
der Elektronenstrahlerzeuger 301 bis 304 separat
gesteuert werden kann. Zum Schutz vor hochenergetischer Röntgenstrahlung
ist die Bestrahlungseinheit 300 von einer Abschirmung 309 aus
Blei oder Stahl oder einer Blei-Stahl-Konstruktion umgeben.
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Von
einer Abwicklung 310 aus wird eine Trägerbahn 311 einem
Druckwerk 312 zugeführt,
welches eine erste Druckfarbenschicht auf die Trägerbahn 311 aufbringt.
Zur Härtung
dieser Druckfarbenschicht wird die Trägerbahn 311 mittels
einer Umlenkwalze 313 in die Bestrahlungseinheit 300 hineingeführt, wo
die erste Druckfarbenschicht durch den Elektronenstrahlerzeuger 301 gehärtet und
anschließend
wieder aus der Bestrahlungseinheit 300 herausgeführt wird. Über eine
Umlenkwalze 314 wird die Trägerbahn daraufhin einem zweiten
Druckwerk 315 zugeführt,
welches eine zweite Druckfarbenschicht auf die Trägerbahn 311 aufbringt.
Mittels einer Umlenkwalze 316 wird die bedruckte Trägerbahn 311 durch
die Bestrahlungseinheit 300 geführt, wobei die zweite Druckfarbenschicht
durch den Elektronenstrahlerzeuger 302 gehärtet wird.
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Zwischen
dem Druckwerk 312 und der Umlenkwalze 313 sowie
zwischen dem Druckwerk 315 und der Umlenkwalze 316 können zusätzlich Bahntrockner 317, 318 angeordnet
sein, die in 3 gestrichelt eingezeichnet
sind. Die Bahntrockner 317, 318 entziehen der
aufgetragenen Druckfarbschicht das Lösungsmittel und können beispielsweise
als Konvektionstrockner oder IR-Trockner ausgeführt sein.
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Nach
der Härtung
der zweiten Druckfarbschicht wird die Trägerbahn 311 über eine
Mehrzahl von Walzen 319 bis 322 zu einem Klebstoffauftragswerk 323 geführt, welches
eine Klebstoffschicht auf die Trägerbahn 311 aufbringt.
In dem darauffolgend angeordneten Kaschierwerk 324 wird
auf die mit Klebstoff beschichtete Trägerbahn 311 eine Kunststofffolienbahn 325 aufkaschiert,
die dem Kaschierwerk 324 von einer Abwicklung 326 aus über eine Umlenkwalze 327 zugeführt wird.
Mittels einer Umlenkwalze 328 wird die Trägerbahn 311 mit
der aufkaschierten Kunststofffolienbahn 325 durch die Bestrahlungseinheit 300 geführt. Dabei
bestrahlt der Elektronenstrahlerzeuger 303 die Bahn mit
Elektronen und härtet
so die zwischen der Trägerbahn 311 und
der Kunststofffolienbahn 325 befindliche Klebstoffschicht. Über eine
Umlenkwalze 329 wird die Bahn dann einem weiteren Auftragswerk 330 zugeführt, welches
beispielsweise eine Schutzschicht aus Kunststoff auf die bedruckte
und kaschierte Bahn aufbringt. Bei dem Auftragswerk 330 kann
es sich beispielsweise um einen Extruder mit Formwerkzeug, einen
Curtain-Coater, eine Sprühdüse, eine Rasterwalze,
ein Blade, etc. handeln. Bei Verwendung von Curtain-Coatern können auch
mehrere Schichten gleichzeitig aufgebracht werden. Die beschichtete
Bahn wird über
eine Umlenkwalze 331 am Elektronenstrahlerzeuger 304 vorbeigeführt, wobei die
Schutzschicht durch Elektronenbestrahlung gehärtet oder vernetzt wird. Nach
der Elektronenbestrahlung wird die Trägerbahn einer Aufwicklung 332 zugeführt.
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Bei
der in 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist
jedem der vier Auftragswerke ein zugehöriger Elektronenstrahlerzeuger
innerhalb der Bestrahlungseinheit 300 zugeordnet. Vorzugweise sind
die Elektronenstrahlerzeuger in mehreren Ebenen übereinander angeordnet, was
einen platzsparenden Aufbau des Auftrags-Bestrahlungs-Systems ermöglicht.
Insbesondere kann so die zur Verfügung stehende Raumhöhe besser
ausgenutzt werden. Durch die Anordnung der vier Elektronenstrahlerzeuger 301 bis 304 in
einer zentralen Bestrahlungseinheit 300 ergibt sich der
Vorteil, dass die Abschirmung, die Einrichtungen zur Vakuumerzeugung
sowie der Hochspannungsgenerator zur Erzeugung der Beschleunigungsspannung
(bzw. Strom) nicht separat für
jeden einzelnen Elektronenstrahlerzeuger, sondern insgesamt nur
einmal angeschafft werden müssen.
Da es sich bei der Abschirmung, dem Hochspannungsgenerator und den
zur Vakuumerzeugung notwendigen Einrichtungen aber gerade um die
kostenintensiven Bestandteile des Bestrahlungssystems handelt, ergeben
sich hier erhebliche Kosteneinsparungen. Dadurch wird die Elektronenstrahlhärtung im Vergleich
zu anderen chemischen Trocknungsverfahren wie beispielsweise der
UV-Bestrahlung konkurrenzfähig.
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Es
ist hervorzuheben, dass das in 3 gezeigte
Auftrags-Bestrahlungssystem anstelle der gezeigten Auftragswerke
beliebige andere Auftragswerke umfassen kann, wobei die Trägerbahn
jeweils nach Durchlaufen eines Auftragswerks einem oder mehreren
zugehörigen
Elektronenstrahlerzeugern in der zentralen Bestrahlungseinheit zugeführt wird. Beispielsweise
kann ein Auftrags-Bestrahlungs-System
der in 3 gezeigten Art zur Realisierung einer Vierfarben-Rollendruckmaschine
eingesetzt werden. Insbesondere können Druckwerke für den Flexodruck,
Siebdruck, Tiefdruck und Offsetdruck eingesetzt werden.
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In 4 ist
der Aufbau eines Druckwerks für den
Flexodruck schematisch dargestellt. Das Druckwerk umfasst eine Schöpfwanne 400,
in der sich flüssige Druckfarbe 401 befindet.
Die Druckfarbe wird von einer Schöpfwalze 402 aufgenommen,
welche die Druckfarbe auf eine unmittelbar darüber rotierende Rasterwalze 403 aufbringt.
Mittels eines Rakels 404 wird die überschüssige Druckfarbe von der Rasterwalze 403 abgerakelt.
Oberhalb der Rasterwalze 403 ist die Druckwalze 405 angeordnet,
die mit Hilfe eines Gummiklischees 406 das eigentliche
Druckbild erzeugt. Die Rasterwalze 403 dient dazu, die
Druckfarbe gleichmäßig auf
das Gummiklischee 406 aufzutragen. Darüber hinaus umfasst das Druckwerk
eine Gegendruckwalze 407, die die Trägerbahn 408 an die
Druckwalze 405 anpresst. Wenn die Trägerbahn 408 zwischen
der Druckwalze 405 und der Gegendruckwalze 407 hindurchbewegt
wird, wird die Farbe übertragen.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der eine Trägerbahn
beidseitig im Vierfarbdruck bedruckt wird. Die Druckmaschine umfasst eine
erste Bestrahlungseinheit 500 mit vier Elektronenstrahlerzeugern 501 bis 504,
die an ein erstes Vakuumsystem mit einer ersten Pumpenvorrichtung 505 angeschlossen
sind. Des Weiteren umfasst die Druckmaschine eine zweite Bestrahlungseinheit 506 mit
vier Elektronenstrahlerzeugern 507 bis 510, die an
ein zweites Vakuumsystem mit einer zweiten Pumpenvorrichtung 511 angeschlossen
sind. Eine Trägerbahn 512 wird
von einer Abwicklung 513 aus nacheinander abwechselnd durch
die erste Bestrahlungseinheit 500 und die zweite Bestrahlungseinheit 506 geführt. Durch
die Druckwerke 514 bis 517 werden vier verschiedene
Druckfarbschichten auf die Unterseite der Trägerbahn 512 aufgebracht.
Jeweils nach dem Aufbringen einer neuen Druckfarbschicht wird die
Trägerbahn 512 mittels
einer der Umlenkwalzen 518 bis 521 durch die erste
Bestrahlungseinheit 500 geführt, in der die Druckfarbschichten
durch die Elektronenstrahlerzeuger 501 bis 504 gehärtet werden.
Entsprechend werden durch die Druckfarbenauftragswerke 522 bis 525 nacheinander
vier verschiedene Druckfarbschichten auf die Oberseite der Trägerbahn 512 aufgebracht.
Jeweils nach dem Aufbringen einer neuen Druckfarbschicht wird die
Trägerbahn über eine
der Umlenkwalzen 526 bis 529 durch die zweite
Bestrahlungseinheit 506 geführt, in der die Druckfarbschichten
durch die Elektronenstrahlerzeuger 507 bis 510 gehärtet werden.
Die beidseitig im Vierfarbdruck bedruckte Trägerbahn wird dann einer Aufwicklung 530 zugeführt.
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Anstatt über Umlenkwalzen
kann die Trägerbahn
auch über
Eintritts- und Austrittsspalte durch die Abschirmung der Bestrahlungseinheit
geführt werden.
Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform wird
eine Trägerbahn 600 von
einer Ab wicklung 601 aus einem Druckwerk 602 zugeführt, welches
eine Druckfarbenschicht auf die Trägerbahn 600 aufbringt.
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Zur
Elektronenstrahlhärtung
der aufgebrachten Schichten ist eine räumlich abgegrenzte Bestrahlungseinheit 603 vorgesehen,
die von einer Abschirmung 604 umgeben ist. In der Bestrahlungseinheit 603 sind
vier Elektronenstrahlerzeuger 605–608 angeordnet, die über Rohrleitungen 609 an
eine Vakuumpumpe 610 angeschlossen sind.
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Die
bedruckte Trägerbahn
gelangt über
einen Eintrittsspalt 611 in die Bestrahlungseinheit 603 und
wird dort nacheinander von den zwei Elektronenstrahlerzeugern 605 und 606 bestrahlt.
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Im
Bereich der Elektronenstrahlhärtung
gibt die Dosisleistung eines Strahlers die gestrahlte Dosis pro
Zeiteinheit an. Bei der in 6 gezeigten
Ausführungsform
setzt sich die zur Härtung
der Druckfarbenschicht zur Verfügung
stehende Bestrahlungsdosis aus den Beiträgen der zwei Elektronenstrahlerzeuger 605 und 606 zusammen.
Dadurch lässt
sich eine wesentliche Steigerung der Bestrahlungsdosis erzielen.
Dadurch wird es möglich,
auch vergleichsweise langsam reagierende Auftragsschichten zuverlässig zu
härten.
Darüber
hinaus kann beispielsweise auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten
eine zur Härtung
der aufgebrachten Schichten ausreichende Bestrahlungsdosis bereitgestellt
werden.
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Über einen
Austrittsspalt 612 verlässt
die Trägerbahn 600 die
Bestrahlungseinheit 603 und gelangt über Umlenkwalzen 613 zu
einem Stanzwerk 614. Nach dem Stanzprozess wird die Trägerbahn 600 zu
einem Lackauftragswerk 615 geführt, welches eine Lackschicht
auf die Trägerbahn 600 aufbringt. Zum
Härten
der Lackschicht wird die Trägerbahn 600 über einen
Eintrittsspalt 616 in die Bestrahlungseinheit 603 geführt und
dort nacheinander von den beiden Elektronenstrahlerzeugern 607 und 608 bestrahlt,
wobei sich die gesamte Bestrahlungsdosis aus den Beiträgen der
zwei Elektronenstrahlerzeuger 607 und 608 zusammensetzt.
Anschließend
wird die Trägerbahn 600 auf
der gegenüberliegenden
Seite über
den Austrittsspalt 617 aus der Bestrahlungseinheit 603 herausgeführt. Wie
am Beispiel des Stanzwerks 614 veranschaulicht wurde, kann
die Trägerbahn
nach Verlassen der Bestrahlungseinheit und vor Durchlaufen des nächstfolgenden
Auftragswerks zusätzliche
Bearbeitungsstationen durchlaufen.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung. Um eine kompakte Bestrahlungseinheit 700 herum
sind vier Auftragswerke 701, 702, 703 und 704 angeordnet.
Die Bestrahlungseinheit 700 ist als räumlich abgegrenzte, separate
Baueinheit ausgebildet und von einer Abschirmung 705 umgeben. Die
Bestrahlungseinheit 700 umfasst vier Elektronenstrahlerzeuger 706, 707, 708 und 709.
Zur Erzeugung des benötigten
Betriebsvakuums sind die vier Elektronenstrahlerzeuger 706–709 an
ein gemeinsames Vakuumsystem 710 angeschlossen, das mit
einer Vakuumpumpe 711 verbunden ist.
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Von
einer Abwicklung 712 aus wird eine Trägerbahn 713 zum ersten
Auftragswerk 701 geführt, wo
eine erste Auftragsschicht aufgebracht wird. Die Trägerbahn 713 gelangt über eine
Umlenkwalze 714 und einen Eintrittsspalt 715 in
die Bestrahlungseinheit 700, wo sie vom ersten Elektronenstrahlerzeuger 706 bestrahlt
wird, und wird anschließend über einen Austrittsspalt 716 und
eine Umlenkwalze 717 zum zweiten Auftragswerk 702 geführt. Nach
dem Aufbringen einer zweiten Auftragsschicht wird die Trägerbahn 713 mittels
einer Umlenkwalze 718 durch die Bestrahlungseinheit 700 geführt, um
die zweite Auftragsschicht mittels des zweiten Elektronenstrahlerzeugers 707 zu
härten. Über eine
Umlenkwalze 719 gelangt die Trägerbahn 713 zum dritten
Auftragswerk 703, welches eine dritte Auftragsschicht aufbringt,
und von dort über
einen Eintrittsspalt 720 zum dritten Elektronenstrahlerzeuger 708,
der die dritte Auftragsschicht härtet.
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Über eine
Umlenkwalze 721 wird die Trägerbahn 713 aus der
Bestrahlungseinheit 700 herausgeführt und gelangt über eine
weitere Umlenkwalze 722 zum vierten Auftragswerk 704,
das eine weitere Auftragsschicht auf die Trägerbahn 713 aufbringt.
Die beschichtete Trägerbahn
wird dann über
einen Eintrittsspalt 723 erneut durch die Bestrahlungseinheit 700 geführt, wobei
die neu aufgebrachte Auftragsschicht durch den vierten Elektronenstrahlerzeuger 709 gehärtet wird. Über eine
Umlenkwalze 724 gelangt die Trägerbahn 713 aus der
Bestrahlungseinheit 700 heraus und zur Aufwicklung 725.