DE102015104382A1 - Process for the controlled and controlled rewetting and drying of paper webs - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs mittels einer Trocknungseinheit, die eine Anzahl von Trocknungselementen umfasst, die quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs angeordnet sind und auf den Bedruckstoff gerichtet sind, um diesen jeweils mit einer Trocknungsintensität zu trocknen, wobei die Trocknungselemente einzeln angesteuert werden können soll auf möglichst einfache Art und Weise eine besonders gleichmäßige Trocknung der Bedruckstoffbahn bzw. des Drucks ermöglicht, so dass ein für die Bedruckstoffbahn und die weitere Verarbeitung optimaler und gleichmäßiger Trocknungsgrad mit einer gewünschten Restfeuchte erzielt wird. Dazu werden mindestens zwei Trocknungselemente derart angesteuert werden, dass mindestens zwei Bereiche quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs mit einer unterschiedlichen Trocknungsintensität beaufschlagt werden.A method for changing the relative humidity of a substrate by means of a drying unit comprising a number of drying elements, which are arranged transversely to the transport direction of the substrate and are directed to the substrate to dry each with a drying intensity, wherein the drying elements are individually controlled should be possible in the simplest possible way a particularly uniform drying of the printing substrate or the print, so that an optimal and uniform degree of drying for the printing material and the further processing is achieved with a desired residual moisture. For this purpose, at least two drying elements are controlled such that at least two regions are applied transversely to the transport direction of the printing material with a different drying intensity.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs mittels einer Trocknungseinheit, die eine Anzahl von Trocknungselementen umfasst, die quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs angeordnet sind und auf den Bedruckstoff gerichtet sind, um diesen jeweils mit einer Trocknungsintensität zu trocknen, wobei die Trocknungselemente einzeln angesteuert werden können und ein Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs mittels einer Befeuchtungseinrichtung, die eine Anzahl von Befeuchtungselementen umfasst, die quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs angeordnet sind und auf den Bedruckstoff gerichtet sind, um diesen jeweils mit einer Feuchtigkeitsmenge zu befeuchten, wobei die Befeuchtungselemente einzeln angesteuert werden können. The invention relates to a method for changing the relative humidity of a printing material by means of a drying unit comprising a number of drying elements, which are arranged transversely to the transport direction of the printing substrate and are directed to the printing material to dry each with a drying intensity, wherein the drying elements can be controlled individually and a method for changing the relative humidity of a substrate by means of a moistening device comprising a number of moistening elements, which are arranged transversely to the transport direction of the substrate and are directed to the substrate to moisten this with a respective amount of moisture, wherein the humidifying elements can be controlled individually.
Bei Digitaldruckmaschinen, die insbesondere nach dem Inkjet-Druckverfahren arbeiten, werden mit der Farbe relativ hohe Mengen an Flüssigkeit auf den Bedruckstoff aufgetragen und dringen in diesen ein, was insbesondere bei größeren Einträgen von Wasser als Lösemittel der Druckfarbe in Papier zu Problemen führen kann. Dabei sind insbesondere die Ausdehnung des Papiers sowohl in Längsrichtung als auch quer zur Faserrichtung, das Bilden von sogenannten Wassersäcken, d.h. durch die Dehnung verursachte Längung und die Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Papiers zu beachten. Dies führt im Laufe der weiteren Verarbeitung des Bedruckstoffs zu Problemen und damit auch Qualitätseinbußen im Endprodukt und beispielsweise zum Verwerfen des Bedruckstoffs bei einem in Bedruckstoffrichtung gesehenen asymmetrischen bzw. ungleichen Farbauftrag aufgrund von sehr hoher Welligkeit des Papiers. In digital printing machines, which operate in particular by the inkjet printing process, relatively high amounts of liquid are applied to the substrate with the ink and penetrate into this, which can lead to problems especially with larger inputs of water as a solvent of the printing ink in paper. In particular, the expansion of the paper both in the longitudinal direction and transverse to the fiber direction, the formation of so-called water bags, i. elongation caused by the elongation and the change in mechanical properties of the paper must be taken into account. This leads in the course of further processing of the printing material to problems and thus also quality losses in the final product and, for example, discarding of the printing substrate at a printing material direction seen asymmetric or uneven ink application due to very high waviness of the paper.
Durch die Feuchtigkeit kann sowohl der Druckprozess als auch der nachgeschaltete Nachverarbeitungsprozess beeinflusst werden. In der Nachverarbeitung führt dies beispielsweise zu der Problematik, dass sich das Papier entweder extrem unterschiedlich bezüglich der Elektrostatik verhält oder sehr wellig ist. Es kann aber auch ein Problem sein, dass aufgrund der teilweise hohen Feuchtigkeit des Papiers keine Elektrostatik beispielsweise zum Verblocken aufeinander liegender Blätter oder Signaturen verwendet werden, da die Elektrostatik bei höherer Bedruckstoffdichte abgeführt wird. Moisture can affect both the printing process and the downstream post-processing process. In post-processing, for example, this leads to the problem that the paper either behaves extremely differently with respect to the electrostatics or is very wavy. But it can also be a problem that due to the sometimes high humidity of the paper no electrostatics are used for example to block successive leaves or signatures, since the electrostatics is dissipated at higher substrate density.
Um die Feuchtigkeit des Bedruckstoffs zu reduzieren, werden im Stand der Technik daher Trocknungseinheiten eingesetzt, die mittels Heizelementen den Bedruckstoff trocknen. In order to reduce the moisture content of the printing material, drying units which dry the printing material by means of heating elements are therefore used in the prior art.
Aus der Druckschrift
Eine derartige Vorrichtung kann allerdings nicht verhindern, dass die Bedruckstoffbahn bzw. der Druck auch nach der Trocknung eine ungleichmäßige Feuchtigkeitsverteilung aufweist. Je nach Ausgangsfeuchte kann es dabei allerdings auch bei der Druckschrift
Derart trockenes Papier hat aber ebenfalls ungünstige mechanische Eigenschaften, da es sehr spröde und steif ist, und lässt sich somit ebenfalls schlecht verarbeiten. However, such dry paper also has unfavorable mechanical properties because it is very brittle and stiff, and thus can also be processed poorly.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs der oben genannten Art anzugeben, das auf möglichst einfache Art und Weise eine besonders gleichmäßige Trocknung der Bedruckstoffbahn bzw. des Drucks ermöglicht, so dass ein für die Bedruckstoffbahn und die weitere Verarbeitung optimaler und gleichmäßiger Trocknungsgrad mit einer gewünschten Restfeuchte erzielt wird. The invention is therefore an object of the invention to provide a method for changing the relative humidity of a substrate of the type mentioned above, which allows the simplest possible way a particularly uniform drying of the printing material or the printing, so that one for the printing material and the Further processing optimum and uniform degree of drying is achieved with a desired residual moisture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem mindestens zwei Trocknungselemente derart angesteuert werden, dass mindestens zwei Bereiche quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs mit einer unterschiedlichen Trocknungsintensität beaufschlagt werden und/oder mindestens zwei Befeuchtungselemente derart angesteuert werden, dass mindestens zwei Bereiche quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs mit einer unterschiedlichen Feuchtigkeitsmenge beaufschlagt werden. This object is achieved by at least two drying elements are controlled such that At least two regions are acted upon transversely to the transport direction of the printing material with a different drying intensity and / or at least two moistening elements are controlled such that at least two areas are applied transversely to the transport direction of the printing material with a different amount of moisture.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass der Eintrag von Lösemittel/Wasser vom Farbauftrag abhängig ist. Da auch die Farbe nicht gleichmäßig aufgetragen wird, ist auch die Feuchtigkeit nicht gleichmäßig auf den Bedruckstoff verteilt, sondern verändert sich sowohl in Bedruckstoffrichtung als auch quer dazu und ist üblicherweise in beiden Richtungen inhomogen. Es wurde dabei erkannt, dass bei gleicher Trocknungsdauer die Bereiche hoher Feuchtigkeit stärker getrocknet werden müssen, als die Bereiche geringerer Feuchtigkeit oder aber in alternativer oder zusätzlicher Ausgestaltung die Bereiche geringerer Feuchtigkeit vor oder nach dem Trocknen entsprechend stärker befeuchtet werden müssen. Aus diesem Grund werden die mehreren quer zur Bedruckstoffrichtung angeordneten Trocknungselemente oder Befeuchtungselemente derart eingestellt, dass die Trocknungsintensität, also die bereitgestellte Temperatur zur Trocknung, bzw. Befeuchtungsintensität, also die Feuchtigkeitsmenge, variiert. Dabei sind mindestens zwei Bereiche bzw. Zonen quer zur Bedruckstoffrichtung vorgesehen, die mit einer unterschiedlichen Trocknungs- oder Befeuchtungsintensität beaufschlagt werden. The invention is based on the consideration that the entry of solvent / water is dependent on the application of paint. Since the color is not applied evenly, the moisture is not evenly distributed on the substrate, but changes both in printing material direction and across it and is usually inhomogeneous in both directions. It has been recognized that for the same drying time, the areas of high humidity must be dried to a greater extent than the areas of lower humidity or, in an alternative or additional embodiment, the areas of lower humidity must be moistened correspondingly more intensively before or after drying. For this reason, the plurality of drying elements or moistening elements arranged transversely to the printing material direction are adjusted in such a way that the drying intensity, ie the temperature provided for drying, or moistening intensity, that is to say the amount of moisture, varies. In this case, at least two areas or zones are provided transversely to the printing material direction, which are acted upon by a different drying or moistening intensity.
Für eine optimale Trocknung des Bedruckstoffs bzw. eine möglichst konstante Restfeuchtigkeit des Bedruckstoffs wird in besonders bevorzugter Ausführung die Steuerung der Trocknungselemente bzw. der Befeuchtungselemente auf Basis von Messdaten einer Sensoreinheit vorgenommen. Dabei wird in bevorzugter Ausgestaltung die relative Feuchte des Bedruckstoffs bestimmt. Dabei kann die Sensoreinheit ebenfalls aus einer Anzahl von Sensorelementen bestehen, die quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs angeordnet sind. Die Sensorelemente messen dabei die relative Feuchte eines einzelnen Bereiches des Bedruckstoffs. Eine Steuereinheit kann anschließend auf Basis der Messdaten jedes einzelnen Bereiches, das diesen Bereich zugeordneten Trocknungs- oder Befeuchtungselement ansteuern und die optimale Trocknungsintensität bzw. Feuchtigkeitsmenge bestimmen, damit die Bedruckstoffbahn anschließend quer zur Transportrichtung eine im Wesentlichen konstante Verteilung der relativen Feuchte aufweist. For optimal drying of the printing substrate or a residual moisture of the printing material which is as constant as possible, the drying elements or the moistening elements are controlled on the basis of measured data of a sensor unit in a particularly preferred embodiment. In this case, the relative humidity of the printing material is determined in a preferred embodiment. In this case, the sensor unit may also consist of a number of sensor elements which are arranged transversely to the transport direction of the printing material. The sensor elements measure the relative humidity of a single area of the substrate. A control unit can then, based on the measurement data of each individual area, control the drying or moistening element assigned to this area and determine the optimum drying intensity or moisture quantity so that the printing material web then has a substantially constant distribution of the relative humidity transversely to the transport direction.
Neben der Sensoreinheit zur Messung der relativen Feuchte, kann auch die Welligkeit der Bahn detektiert werden und aus ihr die Feuchtigkeit indirekt bestimmt werden. Da beim Inkjet-Verfahren der Lösemittel-/Wasser-Eintrag vom Sujet abhängig ist, sind die Stellen hoher Feuchtigkeit mit den Stellen einer hohen Farbbelegung gleichzusetzen. Somit können als Sensorelemente auch optische Sensoren zur Erfassung der Stellen unterschiedlicher Farbbelegung zum Einsatz kommen. In addition to the sensor unit for measuring the relative humidity, the waviness of the web can also be detected and from it the moisture can be indirectly determined. Since the solvent / water entry in the inkjet process depends on the subject, the locations of high humidity are to be equated with those of a high color occupancy. Thus, as sensor elements and optical sensors for detecting the locations of different color assignment can be used.
Aufgrund des direkten Zusammenhangs zwischen Farbbelegung und Feuchtigkeit bzw. Feuchtigkeitseintrag können die Bereiche hoher Feuchtigkeit auch aus den Druckdaten bzw. Vorstufendaten generiert werden, da Stellen mit hoher Farbbelegung einem hohen Feuchtigkeitsauftrag, Stellen mit mittlerer Farbbelegung einem mittleren Feuchtigkeitsauftrag und Stellen mit geringer Farbbelegung einem geringeren Feuchtigkeitsauftrag etc. entsprechen. Aus diesem Grund wird in alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Ausgestaltung die Steuerung der Trocknungselemente bzw. der Befeuchtungselemente auf Basis von hinterlegten oder eingegebenen Druckdaten oder Vorstufendaten vorgenommen. Dabei kann zusätzlich die Bedruckstoffgeschwindigkeit und der Weg des Bedruckstoffs berücksichtigt werden, um eine zeitlich optimal abgestimmte Steuerung der Trocknungselemente bzw. Befeuchtungselemente zu erreichen. Due to the direct relationship between ink coverage and moisture or moisture entry areas of high humidity can also be generated from the print data or precursor data, since places with high color occupancy a high moisture application, sites with medium color occupancy of a moderate moisture application and places with low color occupancy a lower moisture order etc. correspond. For this reason, in an alternative or additional advantageous embodiment, the control of the drying elements or of the moistening elements is carried out on the basis of stored or entered print data or precursor data. In addition, the printing material speed and the path of the printing material can be taken into account in order to achieve optimally timed control of the drying elements or moistening elements.
Um eine Veränderung der Farbbelegung in Transportrichtung des Bedruckstoffs zu berücksichtigen, werden in bevorzugter Ausführung die Trocknungselemente bzw. Befeuchtungselemente auch derart angesteuert, dass mindestens zwei Bereiche in Transportrichtung des Bedruckstoffs mit einer unterschiedlichen Trocknungsintensität bzw. Feuchtigkeitsmenge beaufschlagt werden. In order to take into account a change in the ink coverage in the transport direction of the printing material, in a preferred embodiment, the drying elements or moistening elements are also controlled so that at least two areas are acted upon in the transport direction of the printing material with a different drying intensity or moisture.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die unterschiedliche Trocknung bzw. Befeuchtung einzelner Bereiche quer zur oder auch in Transportrichtung des Bedruckstoffs, die im Rahmen des Druckprozesses inhomogene relative Feuchte des Bedruckstoffs ausgeglichen werden kann. Dadurch wird eine im Wesentlichen gleichmäßige und konstante Verteilung der relativen Feuchte erreicht. Auch kann durch die individuelle Steuerung der Trocknungs- und Befeuchtungselemente eine gewünschte und für die weitere Verarbeitung optimale Restfeuchtigkeit des Bedruckstoffs erreicht werden. The advantages achieved by the invention are in particular that by the different drying or moistening of individual areas transversely to or in the transport direction of the printing material, which can be compensated in the context of the printing process inhomogeneous relative humidity of the printing material. As a result, a substantially uniform and constant distribution of the relative humidity is achieved. Also, by the individual control of the drying and moistening a desired and optimal for further processing residual moisture of the printing material can be achieved.
Ein Ausführungsbeispiel einer Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: An embodiment of an invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.
In
Neben einer Trocknungsleiste
Die Auswerteeinheit
Mit einer derartigen Trocknungseinheit
In alternativer oder zusätzlicher Ausführung kann die Trocknungseinheit
Auch die Befeuchtungsleiste
Im Unterschied zu der Trocknungseinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Trocknungseinheit drying unit
- 2 2
- Bedruckstoffbahn printing material
- 4 4
- Trocknungsleiste drying bar
- 6 6
- Sensoreinheit sensor unit
- 8 8th
- Sensorelement sensor element
- 10 10
- Auswerteeinheit evaluation
- 12 12
- Datenleitung data line
- 14 14
- Trocknungselement drying element
- 16 16
- Datenleitung data line
- 18 18
- Befeuchtungsleiste Befeuchtungsleiste
- 20 20
- Befeuchtungselement moistening
- 22 22
- Datenleitung data line
- 24 24
- Trocknungsleiste drying bar
- B B
- Breite der Bedruckstoffbahn Width of the substrate web
- x x
- Transportrichtung der Bedruckstoffbahn Transport direction of the printing material web
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2014/046665 [0005, 0006] WO 2014/046665 [0005, 0006]
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