DE102011010071B4

DE102011010071B4 - Farbfixierungssystem

Info

Publication number: DE102011010071B4
Application number: DE102011010071.7A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Penc
Original assignee: Individual
Current assignee: Penc Wolfgang De; Wolfgang Penc De
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2031-02-02
Also published as: DE102011010071A1

Abstract

Modular aufgebautes Farbfixierungssystem zur Farbfixierung einer Farbpigmentschicht auf einem Trägermaterial mit mehreren, in Abhängigkeit von der Druckbreite zu- oder abschaltbaren Heizmodulen (1), wobei jedes Heizmodul zumindest einen Lüfter (38), zumindest eine Induktionsspule (36, 40) und zumindest eine Stahlplatte (27) mit gleichmäßig verteiltem Lochraster aufweist, und wobei die mindestens eine Induktionsspule (36, 40) mittels Erwärmung der mindestens einen Stahlplatte (27) durch ein elektromagnetisches Wechselfeld bis zu einem Temperaturwert erwärmt, der über der Trocknungs- oder Sublimationstemperatur einer auf das Trägermaterial aufgebrachten Farbpigmentschicht liegt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Farbfixierungssystem insbesondere für Digitaldruckvorrichtungen sowie ein Verfahren zur Farbfixierung.
Digitaldruck bezeichnet eine Gruppe von Druckverfahren, bei denen das Druckbild direkt von einem Computer in eine Druckmaschine übertragen wird, ohne dass eine statische Druckform benutzt wird. Bei dem Drucksystem handelt es sich üblicherweise um elektrofotografische Drucksysteme wie beispielsweise Laserdrucker oder Tintenstrahldrucker.
Im Gegensatz zum so genannten Offsetdruck wird beim Digitaldruck keine feste Druckvorlage benötigt, so dass im NIP-(Non Impact Printing)Verfahren individuelle Druckvorgänge ermöglicht werden.
Um dauerhaft fixierte Druckergebnisse zu erreichen, werden zur Fixierung der Farbpigmente Fixiereinrichtungen verwendet, die mittels des Einsatzes von Wärme eine dauerhafte Fixierung von Bildern auf der Oberfläche eines Übertragungsmediums erzielen sollen.
Bekannt sind so genannte Filmheizvorrichtungen mit Keramikheizern oder Infrarotstrahlern als Wärmequelle.
Bekannt ist eine „Vorrichtung zum elektrofotografischen Drucken oder Kopieren” ( DE 10 2008 016 689 A1 ), bei der Toner auf ein Medium aufgebracht und mittels Wärme auf dem Medium fixiert wird, wobei die Wärme in Form von heißer Luft mit einem Heißluftgebläse zugeführt wird.
Bekannt ist des weiteren eine „Fixiervorrichtung für elektrische Kopiergeräte” ( DE 70 27 581 U ), bei der Toner durch von einer Heizzone ausgestrahlte Wärme auf Paper fixiert wird. Die Heizzone zur Aufnahme des belichteten lichtempfindlichen Papiers wird dabei vorgeheizt.
Den Luftstrom eines Heizmoduls mittelbar über eine erwärmte, mit einem Lochraster versehene Aluminium- oder Kupferplatte zu heizen ist aus der US 6 026 275 A bekannt.
Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Drucks, insbesondere eines Proofs, mittels laserinduziertem Thermotransfer ( DE 198 11 031 B4 ). Dabei wird eine Oberflächenschicht beim Mehrfarbdruck bildmäßig gesteuert mittels Laserstrahlen einer Laser-Bebilderungseinheit erwärmt. Dabei wird auf ein Substrat eines Substratzylinders eine bandförmige Transferfolie aufgebracht und zwischen dem Substrat und den Laserstrahlen dicht an der Substratoberfläche während der Bebilderung kontinuierlich hindurchgeführt und dabei synchron zur Bewegung der Laser-Bebilderungseinheit über die Substrateinheit bewegt. Die Reibungskraft zwischen Substrat und Transferfolie dient der Regelung des Synchronlaufs.
Bei diesen Filmheizvorrichtungen tritt das Problem auf, dass der Energieverlust zu hoch ist, um eine wirksame Energieverwendung zu gewährleisten, da die Wärme durch den Film übertragen werden muss.
Bekannt sind des weiteren Fixiergeräte mit einer Wärmewalzenvorrichtung. In diese ist beispielsweise ein Halogenstrahler als Wärmequelle eingebaut. Dabei werden eine Fixier- bzw. Heizwalze als ein rotierendes Bauteil für die Erwärmung und Temperatursteuerung der Walze bei vorgegebenen Temperaturen durch Wärmeerzeugung des Halogenstrahlers und eine Druckwalze als ein Druckelement in Druckkontakt gebracht und bilden einen Fixierwalzenspalt. Die Walzen werden im Paar gedreht. Ein Übertragungsmedium wird zu diesem Fixierwalzenspalt geführt und dazwischen liegend dort hindurch transportiert, so dass das Übertragungsmedium beim Fixierwalzenspalt durch die Wärme der Fixierwalze erhitzt wird und das Bild durch die Erwärmung fixiert. Das Trägermaterial, also das Übertragungsmedium, steht in ständigem Kontakt mit der Fixierwalze, die auch als Kalandrierwalze bezeichnet wird.
Bei dieser auch als Kalandrierung bezeichneten Fixierung bzw. Trocknung des Farbpigments wird durch das energiereiche Aufheizen der Kalandrierwalze durch konventionelle Wärmequellen, wie Infrarotstrahler, Keramikheizer oder auch andere Medien, wie beispielsweise Öl oder Wasserdampf, sehr viel Energie und Zeit zum Aufheizen benötigt. Dabei ist die Wärmeverteilung über die gesamte Breite der Walzen nicht konstant. Ein großer Teil der Wärmeenergie geht als Wärmestrahlung über die Oberfläche der Walze verloren.
Die Druckqualität wird durch das Entstehen so genannter Schleppschatten, die bei den bekannten Fixierverfahren auftreten können, negativ beeinträchtigt. Die beim Sublimationsprozess der Farbpigmente entstehenden Gase gelangen zu einem großen Teil in die Umgebungsluft.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Farbfixierung bei Digitaldruckvorrichtungen derart weiterzubilden, dass die Vorheizzeiten verkürzt und eine verbesserte Energieausnutzung zur Erwärmung ermöglicht werden.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß weist das Farbfixierungssystem für Digitaldruckvorrichtungen ein oder mehrere Heizmodule auf. Mittels des einen oder der mehreren Heizmodule können Farbpigmente, die auf einem Trägermaterial aufgebracht sind oder in dieses eingebettet sind, berührungslos fixiert werden. Dies erfolgt durch induktive Erwärmung des Trägermaterials mit den Farbpigmenten.
Es handelt sich also um ein modular aufgebautes Farbfixierungssystem zur Farbfixierung einer Farbpigmentschicht auf einem Trägermaterial mit mehreren, in Abhängigkeit von der Druckbreite zu- oder abschaltbaren Heizmodulen, wobei jedes Heizmodul zumindest einen Lüfter, zumindest eine Induktionsspule und zumindest eine Stahlplatte mit gleichmäßig verteiltem Lochraster aufweist, und wobei die mindest eine Induktionsspule mittels Erwärmung der mindestens einen Stahlplatte durch ein elektromagnetisches Wechselfeld bis zu einem Temperaturwert erwärmt, der über der Trocknungs- oder Sublimationstemperatur einer auf das Trägermaterial aufgebrachten Farbpigmentschicht liegt.
Ein Heizmodul umfasst dabei in einer bevorzugten Ausführungsform eine gelochte Stahlplatte; eine gelochte Edelstahlplatte, einen gelochten Spulenträger mit einer Gegenplatte; mehrere Induktionsspulen, die als Kupferlackdrahtspulen ausgebildet sind; vorzugsweise acht Trichter, insbesondere aus Edelstahl; mehrere Temperaturfühler, vorzugsweise vier Lüfter und vorzugsweise vier Ansaugflansche. Ein Heizmodul des erfindungsgemäßen Farbfixierungssystems weist mehrere planare Induktionsspulen auf, wobei mindestens eine Induktionsspule im oberen und mindestens eine weitere Induktionsspule im unteren Bereich des Heizmoduls angeordnet ist.
Das Farbfixierungssystem ist gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Schaltschrank, einem fahrbaren Gestell, insbesondere mit Auf- und Abwickelsystem, einer Filteranlage und einem Wärmetauscher verbunden. Der Wärmetauscher ist als konventionelles Wärmetauschersystem ausgestaltet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Farbfixierungssystems umfasst der Schaltschrank Schutzschalter, FI-Sicherungen, Mikrocontroller, die Leistungselektronik und ein Bedienfeld.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Farbfixierungssystems umfasst das Gestell Itemprofile, vorzugsweise vier Rollen, Standfüße, obere Umlenkwalzen, untere Umlenkwalzen, eine Aufwicklung, eine Abwicklung, Transportbefestigungen und einstellbare Aufnahmepunkte für die Module und den Schaltschrank.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Farbfixierungssystems weist die Filteranlage einen Zyklonfilter, Feinfiltermatten, ein Sauggebläse, ein Gehäuse und eine Auffangwanne auf.
Das erfindungsgemäße modularisierbare Farbfixierungssystem ermöglicht eine berührungslose Fixierung und/oder Trocknung von Farbpigmenten mittels einer variablen Induktionserwärmung. Die beim Trocknungs- oder Sublimationsvorgang der Farbpigmente entstehenden Dämpfe sowie Gase werden unmittelbar am Entstehungsort abgesaugt und in den nachfolgenden Filtersystemen gereinigt. Die Energie der gereinigten Heißluft kann anschließend über Wärmetauscher in beliebige Energiespeicher übertragen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Farbfixierung für Digitaldruckvorrichtungen sowie Digitaldruckverfahren ermöglicht durch den modularen Aufbau des Farbfixierungssystems, je nach der gewünschten Druckbreite einzelne Heizmodule zu- oder abzuschalten. Die Anzahl der Heizmodule in der Druckbreite ist im Prinzip nicht beschränkt.
Die Stahlplatte wird dabei in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung durch ein elektromagnetisches Wechselfeld bis zu einem Temperaturwert, der über die Trocknungs- oder Sublimationstemperatur der Farbe liegt, gebracht. Die Temperaturverteilung auf der Stahlplatte ist durch eine geeignete Spulenwickelform über den gesamten Bereich homogen verteilt. Der gewünschte Sollwert der zu erreichenden Temperatur kann variabel über das Bedienfeld eingegeben werden. Der Wärmeeintrag in das Farbpigment erfolgt durch Konvektion (Wärmemitführung) und thermische Strahlung. Die Konvektion beginnt bei der Induktionsspule, die mittels eines Luftstroms gekühlt wird. Dieser vorgewärmte Luftstrom wird dann anschließend beim Durchströmen der Löcher in der Stahlplatte weiter auf einen Temperaturwert erwärmt, der über der Sublimations- oder Trocknungstemperatur der Farbe liegt und trifft auf das Trägermaterial, wobei dort die Temperaturübergabe stattfindet.
Die Stahlplatte wird durch die elektromagnetischen Wechselfelder homogen erwärmt. Durch ein über der Stahlplatte gleichmäßig verteiltes Lochraster wird die induzierte Energie an den vorbei strömenden Luftstrom abgegeben. Die Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft wird über die Drehzahl der Lüfter geregelt.
Die ausgesendete elektromagnetische Strahlung wird durch die Stahlplatte auf der einen Seite und dem Kupfer-Edelstahltrichter auf der anderen Seite nahezu komplett adsorbiert.
Der Wärmeeintrag in das Farbpigment erfolgt durch den Heißluftstrom und die thermische Strahlung, die das Trägermaterial erwärmen. Die thermische Strahlung und der Heißluftstrom erhitzen also das Trägermaterial und das darauf aufgebrachte oder darin eingebettete Farbpigment.
Der Luftstrom verläuft dabei wie folgt: Über die Stahlplatte trifft die warme Luft auf das Trägermaterial. Dadurch wird das Farbpigment erwärmt und sublimiert, d. h. dass feste Farbpigmente direkt vom festen Aggregatzustand in den gasförmigen übergehen. Die Heißluft und die Dämpfe bzw. die bei der Sublimation entstehenden Gase werden über die Lochplatte abgesaugt und über den Edelstahltrichter in isolierte Rohrleitungen abgeführt. Anschließend gelangen sie über einen Zyklonfilter, der die sublimierten gasförmigen Farbpigmente herausfiltert, zum Wärmetauscher und werden über diesen in die Umgebungsluft abgegeben.
Die Absaugung der bei der genannten Sublimation der Farbpigmente entstehenden Gase erfolgt damit unmittelbar am Trägermaterial mit den Farbpigmenten. Dadurch können auch bei senkrechter Anordnung keine Schleppschatten entstehen.
Der Zyklonfilter entfernt größere Staub- und Glykolpartikel. Das Glykol ist Bestandteil der Farbpigmente, die durch den Einsatz der auf das Trägermaterial treffenden Wärme sublimieren und so in die gasförmige Phase übergehen. Der Zyklonfilter entlastet durch das Herausfiltern dieser Partikel den nachgeschalteten Luftfilter. Dies trägt zu einer deutlichen Standzeiterhöhung des gesamten Filtersystems bei.
Der gereinigten Heißluft wird mittels des Wärmetauschers die Energie entzogen und diese im Wasser eines separaten Tanks gespeichert. Dieses Wasser kann dann zur Gebäude- oder Brauchwassererwärmung beigefügt werden.
Ein Heizmodul des erfindungsgemäßen Farbfixierungssystems weist mehrere planare Induktionsspulen auf, wobei mindestens eine Induktionsspule im oberen und mindestens eine weitere Induktionsspule im unteren Bereich des Heizmoduls angeordnet ist. Diese planaren Induktionsspulen können unabhängig voneinander betrieben werden. Die Wicklung der Induktionsspulen ähnelt einer rechteckigen Spirale, um den höchst möglichen Ausnutzungsgrad zur Erwärmung zu erzielen. Die Wicklung ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung aus einem isolierten Kupferlackdraht mit 0,2 mm Durchmesser ausgeführt und 40 x gewickelt. Die Spulen ermöglichen eine berührungslose Induktionserwärmung der Farbpigmente.
Als Überhitzungsschutz dient eine aktive Luftkühlung. Diese wird durch den Lüfter und einem Spulenträger ermöglicht. Dieser Spulenträger ist in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgestaltet. Das PTFE ist ein temperaturstabiler Kunststoff und weist sehr gute thermische und elektrische Eigenschaften auf.
Der Spulenträger ist gelocht und weist eine Gegenplatte auf. Er hat dasselbe Lochbild wie die Stahlplatte. Ein Luftspalt zwischen Stahlplatte und Isolierplatte verhindert ein Überhitzen der Spulen und des Spulenträgers. Durch das ständige Nachströmen von Kaltluft ist ein zusätzlicher Kühleffekt erzielbar.
Der Wasserstrom verläuft in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vom Speicher in eine isolierte Rohrleitung und von dort in den Wärmetauscher. Die durch Konvektion entstandene Heißluft läuft durch eine weitere isolierte Rohrleitung wieder zurück in den Speicher.
Der Signalfluss erfolgt dabei in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgehend von einem Sollwert der zu erzielenden Temperatur über die Bildung eines Feldes mittels der Bestromung der Spule. Es erfolgt die Temperaturerfassung der Stahlplatte sowie der Induktionsspulen. Mittels der Regelung durch den Mikrocontroller wird die Einschaltzeit der oberen und unteren Spulen geregelt. Des weiteren wird die Kühlung mittels der Lüfterregelung geregelt.
Die Regelung der nachgeschalteten Absauganlage erfolgt durch die Drehzahl des Lüfters.
Die Erfindung hat daher den Vorteil, dass das Aufheizen des Systems innerhalb sehr kurzer Zeit erfolgt. Es werden keine zusätzlichen Betriebsmedien wie beispielsweise Öl oder Wasserdampf benötigt.
Des weiteren hat die Erfindung den Vorteil, dass die Wärmeverteilung über die gesamte Druckbreite konstant verteilt ist. Der variabel einstellbare Temperaturbereich reicht von der Umgebungstemperatur bis hin zur Maximaltemperatur der eingesetzten Materialien.
Auch bei senkrechter Systemanordnung werden weiter vorteilhaft die so genannten Schleppschatten, die die Druckqualität beeinträchtigen können, durch gezieltes Absaugen der entstehenden Dämpfe bzw. Gase vermieden. Die Gase entstehen insbesondere beim Trocknungs- und/oder beim Sublimationsprozess und weisen Anteile an Glykol auf. Diese Gase werden nahezu vollständig abgesaugt und nahezu vollständig gefiltert.
Die mit der Absaugung gewonnene Wärmeenergie wird weiter vorteilhaft im nachfolgenden Wärmetauscher wieder zurückgewonnen. Mit diesem Rekuperations-(Energierückführungs-) vorgang wird der Wirkungsgrad der Energiebilanz des Farbfixierungssystems maximiert. Bei geringeren Druckbreiten können einzelne Bereiche der Heizung zu- oder abgeschaltet werden. Das Trägermaterial wird berührungslos durch die Heizmodule geführt.
Das Farbfixierungssystem kann überall dort eingesetzt werden, wo eine Erwärmung vor oder nach dem Druckprozess erwünscht ist. Beispielhafte Einsatzmöglichkeiten sind das Bedrucken von Textilien, Folien, Bannermaterialien, Alubond, diversen Kunststoffen, Glas, Reinmetallen usw.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 das Farbfixierungssystem in einer schematischen Darstellung,
2 ein Heizmodul in einer Ansicht im Querschnitt von der Seite und
3 ein Heizmodul nach 2 im Querschnitt von vorne.
In 1 ist das Farbfixierungssystem in einer schematischen Anordnung dargestellt. Das Farbfixierungssystem weist dabei mindestens ein Heizmodul 1, das auf einem fahrbaren Gestell 2 montiert ist, auf. An diesem Gestell 2 mit dem Heizmodul 1 ist ein Schaltschrank 3 mit einem Bedienfeld 3a angeordnet. Des weiteren ist eine Filteranlage 4 sowie ein separater Tank 5 dargestellt.
Das fahrbare Gestell 2 weist Auf- und Abwickelsysteme auf. Dabei sind die Abwicklung 6, obere Umlenkwalzen 7, das Trägermaterial 8 von der Abwicklung 6 zur oberen Umlenkwalze 7, eine untere Umlenkwalze 9 sowie die Aufwicklung 10 dargestellt. Das fahrbare Gestell 2 weist des weiteren Itemprofile sowie vier Rollen 11 und Standfüße 12 auf.
Die Filteranlage 4 weist einen Zyklonfilter 13, Feinfiltermatten 14 zur Luftfilterung sowie ein Sauggebläse 15 in einem Gehäuse auf. Der Zyklonfilter 13 ist über eine Verbindung 16 mit dem Heizmodul 1 verbunden.
Der Wärmetauscher 17, der im separaten Tank 5 angeordnet ist, ist als konventionelles Wärmetauschersystem ausgebildet.
Die Auffangwanne 18 der Filteranlage 4 fängt das aus dem Wärmetauscher 17 strömende Wasser auf. Das mittels des Wärmetauschers 17 erwärmte Wasser des separaten Tanks 5 kann zur Gebäude- oder Brauchwassererwärmung beigefügt werden.
Das Gestell 2, auf dem das mindestens eine Heizmodul 1 angeordnet ist, weist ferner Transportbefestigungen 20 und des weiteren einstellbare Aufnahmepunkte 21, 22, 23 und 24 auf. Diese dienen der Befestigung des Heizmoduls 1 sowie des Schaltschranks 3.
Der Wärmetauscher 17 ist über eine Verbindung 26 mit dem Zyklonfilter 13 verbunden. Die Verbindung 26 ist ebenso wie die Verbindungen 16 und 19 als isolierte Rohrleitung ausgebildet.
In 2 ist das Heizmodul 1 in einer Ansicht im Querschnitt von der Seite dargestellt. Das Heizmodul 1 umfasst dabei eine gelochte Stahlplatte 27, eine gelochte Edelstahlplatte 28; acht Trichter, von denen in der Querschnittsansicht von der Seite die Trichter 29, 30, 31, 32 dargestellt sind; einen gelochten Spulenträger mit einer Gegenplatte 33; die Löcher 34, die in die Edelstahlplatte 28 eingebracht sind; die Verbindung 35, durch die die Absaugung erfolgt; Kupferlackdrahtspulen 36; Durchlässe bzw. Löcher 37 der Stahlplatte 27; Lüfter 38, insbesondere vier derartige Lüfter 38; sowie vier Absaugflansche 39.
Des weiteren sind weitere Kupferlackdrahtspulen 40 dargestellt, sowie Temperaturfühler 41, die an der Stahlplatte 27 angeordnet sind.
3 ist eine Ansicht auf das Heizmodul 1 von vorne. Dargestellt ist die gelochte Stahlplatte 27, die Trichter 30 sowie 32, die Kupferlackdrahtspule 36 mit den Löchern 37, sowie die Kupferlackdrahtspule 40; des weiteren Lüfterflügel 42.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Farbfixierungssystems wird im folgenden beschrieben: Die Stahlplatte 27 wird durch ein elektromagnetisches Wechselfeld bis zu einem Temperaturwert, der über die Trocknungs- oder Sublimationstemperatur der Farbe liegt, gebracht. Die Temperaturverteilung auf der Stahlplatte 27 ist durch eine geeignete Spulenwickelform über den gesamten Bereich homogen verteilt. Der gewünschte Sollwert der zu erreichenden Temperatur kann variabel über das Bedienfeld 3a eingegeben werden. Der Wärmeeintrag in das Farbpigment erfolgt induktiv durch Konvektion (Wärmemitführung) und thermische Strahlung. Die Konvektion beginnt bei den Induktionsspulen 36, 40, die als Kupferlackdrahtspulen ausgebildet sind. Die Kupferlackdrahtspulen 36, 40 werden mittels eines Luftstroms gekühlt. Dieser vorgewärmte Luftstrom wird dann anschließend beim Durchströmen der Löcher 37 in der Stahlplatte 27 weiter auf einen Temperaturwert erwärmt, der über der Sublimations- oder Trocknungstemperatur der Farbe liegt und trifft auf das Trägermaterial mit den Farbpigmenten, wobei dort die Temperaturübergabe stattfindet.
Die Stahlplatte 27 wird durch die elektromagnetischen Wechselfelder homogen erwärmt. Durch ein über der Stahlplatte 27 gleichmäßig verteiltes Lochraster aus den Löchern 37 wird die induzierte Energie an den vorbei strömenden Luftstrom abgegeben. Die Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft wird über die Drehzahl der Lüfter 38 geregelt.
Die ausgesendete elektromagnetische Strahlung wird durch die Stahlplatte 27 auf der einen Seite und dem Kupfer-Edelstahltrichter 29, 30, 31, 32 auf der anderen Seite nahezu komplett adsorbiert.
Der Wärmeeintrag in das Farbpigment erfolgt durch den Heißluftstrom und die thermische Strahlung, die das Trägermaterial erwärmen. Die thermische Strahlung und der Heißluftstrom erhitzen also das Trägermaterial und das Farbpigment.
Der Luftstrom verläuft dabei wie folgt: Über die Stahlplatte 27 trifft die warme Luft auf das Trägermaterial. Dadurch wird das Farbpigment erwärmt und sublimiert, d. h. dass feste Farbpigmente direkt vom festen Aggregatzustand in den gasförmigen übergehen. Die Heißluft und die Dämpfe bzw. die bei der Sublimation entstehenden Gase werden über die Lochplatte 28 abgesaugt und über Edelstahltrichter 29, 30, 31, 32 in isolierte Rohrleitungen 35, 19, 16 abgeführt. Anschließend gelangen sie über einen Zyklonfilter 13, der die sublimierten gasförmigen Farbpigmente herausfiltert, zum Wärmetauscher 17 und werden über diesen in die Umgebungsluft abgegeben.
Der Zyklonfilter 13 entfernt größere Staub- und Glykolpartikel. Das Glykol ist Bestandteil der Farbpigmente, die durch den Einsatz der auf das Trägermaterial treffenden Wärme sublimieren und so in die gasförmige Phase übergehen. Der Zyklonfilter 13 entlastet durch das Herausfiltern dieser Partikel den nachgeschalteten Luftfilter, das Sauggebläse 15. Dies trägt zu einer deutlichen Standzeiterhöhung des gesamten Filtersystems bei.
Der gereinigten Heißluft wird mittels des Wärmetauschers 17 die Energie entzogen und im Wasser eines separaten Tanks 5 gespeichert. Dieses Wasser kann dann zur Gebäude- oder Brauchwassererwärmung beigefügt werden.
Das Heizmodul 1 des erfindungsgemäßen Farbfixierungssystems, in dem mehrere derartige Heizmodule 1 eingesetzt werden können, weist mehrere planare Induktionsspulen 36, 40 auf, wobei mindestens eine Spule 36 im oberen und mindestens eine weitere Spule 40 im unteren Bereich des Heizmoduls 1 angeordnet ist. Diese planaren Induktionsspulen 36, 40 können unabhängig voneinander betrieben werden. Die Wicklung der Induktionsspulen 36, 40 ähnelt einer rechteckigen Spirale, um den höchst möglichen Ausnutzungsgrad zur Erwärmung zu erzielen. Die Wicklung ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung aus einem isolierten Kupferlackdraht mit 0,2 mm Durchmesser ausgeführt und 40 x gewickelt.
Als Überhitzungsschutz dient eine aktive Luftkühlung. Diese wird durch den Lüfter 38 und einen Spulenträger 33 ermöglicht. Dieser Spulenträger 33 ist aus Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgestaltet. Das PTFE ist ein sehr temperaturstabiler Kunststoff und weist sehr gute thermische und elektrische Eigenschaften auf.
Der Spulenträger 33 ist gelocht und weist eine Gegenplatte auf. Er hat dasselbe Lochbild wie die Stahlplatte 27. Ein Luftspalt zwischen Stahlplatte 27 und Isolierplatte 28 verhindert ein Überhitzen der Spulen und des Spulenträgers 33. Durch das ständige Nachströmen von Kaltluft ist ein zusätzlicher Kühleffekt erzielbar.
Es wird ein Sollwert einer zu erzielenden Temperatur zur Farbfixierung vorgegeben. Der Signalfluss erzeugt durch Bestromung der Spulen 36, 40 ein Feld. Es erfolgt die Temperaturerfassung der Stahlplatte 27 sowie der Induktionsspulen 36, 40. Mittels der Regelung durch den Mikrocontroller wird die Einschaltzeit der oberen 36 und unteren Spulen 40 geregelt. Des weiteren wird die Kühlung mittels der Lüfterregelung der Lüfter 38 geregelt. Die Regelung der nachgeschalteten Absauganlage erfolgt durch das Sauggebläse 15. Die Lüfter 38 regeln die Kühlung der mindestens einen Induktionsspule 36 sowie die Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft im Heizmodul 1.
Bezugszeichenliste

1: Heizmodul
2: Gestell
3: Schaltschrank
3a: Bedienfeld
4: Filteranlage
5: Tank
6: Abwicklung
7: obere Umlenkwalze
8: Trägermaterial
9: untere Umlenkwalze
10: Aufwicklung
11: Rollen
12: Standfüße
13: Zyklonfilter
14: Feinfiltermatte
15: Sauggebläse
16: zweite Verbindung
17: Wärmetauscher
18: Auffangwanne
19: dritte Verbindung
20: Transportbefestigung
21: erster Aufnahmepunkt
22: zweiter Aufnahmepunkt
23: dritter Aufnahmepunkt
24: vierter Aufnahmepunkt
25: Halterung Aufwicklung
26: vierte Verbindung
27: Stahlplatte
28: gelochte Edelstahlplatte
29: erster Trichter
30: zweiter Trichter
31: dritter Trichter
32: vierter Trichter
33: gelochter Spulenträger mit Gegenplatte
34: Loch
35: fünfte Verbindung
36: erste Kupferlackdrahtspule
37: Löcher
38: Lüfter
38: Absaugflansch
40: zweite Kupferlackdrahtspule
41: Temperaturfühler
42: Lüfterflügel

Claims

Modular aufgebautes Farbfixierungssystem zur Farbfixierung einer Farbpigmentschicht auf einem Trägermaterial mit mehreren, in Abhängigkeit von der Druckbreite zu- oder abschaltbaren Heizmodulen (1), wobei jedes Heizmodul zumindest einen Lüfter (38), zumindest eine Induktionsspule (36, 40) und zumindest eine Stahlplatte (27) mit gleichmäßig verteiltem Lochraster aufweist, und wobei die mindestens eine Induktionsspule (36, 40) mittels Erwärmung der mindestens einen Stahlplatte (27) durch ein elektromagnetisches Wechselfeld bis zu einem Temperaturwert erwärmt, der über der Trocknungs- oder Sublimationstemperatur einer auf das Trägermaterial aufgebrachten Farbpigmentschicht liegt.
Farbfixierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmodul (1) eine gelochte Stahlplatte (27), eine gelochte Edelstahlplatte (28), einen gelochten Spulenträger mit einer Gegenplatte (33), mindestens zwei Induktionsspulen (36, 40), eine Mehrzahl von Trichtern (29), (30), (31), (32), eine Mehrzahl von Temperaturfühlern (41), eine Mehrzahl von Lüftern (38) sowie eine Mehrzahl von Absaugflanschen (39) aufweist.
Farbfixierungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Heizmodul (1) in senkrechter Ausrichtung angeordnet ist, wobei eine erste Induktionsspule (36) in einem oberen Bereich des Heizmoduls (1) und eine zweite Induktionsspule (40) in einem unteren Bereich des Heizmoduls (1) angeordnet ist.
Farbfixierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Einschaltzeit der Induktionsspulen (36, 40) in einem Schaltschrank (3) Schutzschalter, FI-Sicherungen, Mikrocontroller, Leistungselektronik und mindestens ein Bedienfeld (3a) angeordnet sind.
Farbfixierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gestell (2) Itemprofile, eine Mehrzahl an Rollen (11), Standfüße (12), obere Umlenkwalzen (7), untere Umlenkwalzen (9), mindestens eine Aufwicklung (10), mindestens eine Abwicklung (6), Transportbefestigungen (20), und eine Mehrzahl an Aufnahmepunkten (21), (22), (23), (24) aufweist.
Farbfixierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspulen (36, 40) als Kupferlackdrahtspulen ausgebildet sind.
Farbfixierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung der Induktionsspulen (36, 40) in Form einer annähernd rechteckigen Spirale ausgebildet ist.
Farbfixierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung der Induktionsspulen (36, 40) aus Kupferlackdraht mit 0,2 mm Durchmesser, der eine Isolierung aufweist, ausgeführt und 40 x gewickelt ist.
Farbfixierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (33) aus Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgestaltet ist.
Verfahren zur Farbfixierung mit folgenden Schritten: – Erwärmung einer Stahlplatte (27) durch ein elektromagnetisches Wechselfeld mittels Induktionsspulen (36, 40) bis zu einem Temperaturwert, der über der Trocknungs- oder Sublimationstemperatur einer ein Farbpigment aufweisenden Schicht liegt, – Abgabe der Wärmeenergie durch ein über der Stahlplatte (27) gleichmäßig verteiltes Lochraster aus den Löchern (37) an einen vorbei strömenden Luftstrom, – Erwärmung des Farbpigments, – Sublimation des Farbpigments, – Absaugung der Heißluft und von bei der Sublimation entstehenden Gasen über eine Lochplatte (28), – Abführung der Heißluft und der Gase über Trichter (29, 30, 31, 32).
Verfahren zur Farbfixierung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft über die Drehzahl der Lüfter (38) erfolgt.
Verfahren zur Farbfixierung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adsorption der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung durch die Stahlplatte (27) auf der einen Seite und den Trichtern (29, 30, 31, 32), die als Kupfer-Edelstahltrichter ausgebildet sind, auf der anderen Seite erfolgt.
Verfahren zur Farbfixierung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltzeit der Induktionsspulen (36, 40) durch einen Mikrocontroller, der in einem Schaltschrank (3) angeordnet ist, geregelt wird.
Verfahren zur Farbfixierung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlung der Heißluft mittels einer Lüfterregelung geregelt wird.
Verwendung des Farbfixierungssystems zum Bedrucken von Textilien, Folien, Bannermaterialien, Alubond, Kunststoffen, Glas oder Reinmetallen.