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Die Erfindung betrifft eine Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von vorzugsweise bahn- oder bogenförmigem Substrat, insbesondere von Bedruckstoff, mit einem Fluid sowie eine Druckmaschine mit einer solchen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, 6 bzw. 15.
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Für unterschiedliche Anwendungen in der Druckindustrie ist es erforderlich, einen Bedruckstoff, z. B. Papier, Pappe, Kunststoff oder Metall als Bogen oder Bahn vorliegend, vor oder nach einem Bedrucken mit einem von Tinte bzw. Druckfarbe verschiedenen Fluid, z. B. einem Primer oder Lack (z. B. als sog. „Overprint Varnish“ lediglich der bedruckten Stellen), zu beaufschlagen bzw. zu beschichten. Bei dieser Beschichtung bzw. Beaufschlagung kann es sich sowohl um einen vollflächige als auch um einen partiellen Auftrag handeln.
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Beispielsweise ist es üblich und von Vorteil, wenn bedruckte Bedruckstoffe eine Beschichtung, z. B. als Lackschicht oder anderweitige Versiegelung, erhalten. In einigen Anwendungen ist es wünschenswert, wenn die Nutzen nicht vollflächig, sondern lediglich auf einem Teil der Oberfläche eine Beschichtung, z. B. eine sog. Spotlackierung, erhalten. Dies kann einerseits einer Aufwertung des Produktes durch Erzielung besonderer optischer Effekte dienen, oder dazu, spezifischen Anforderungen bei der späteren Weiterverarbeitung der Nutzen gerecht zu werden.
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Ebenso ist es für industrielle Anwendungen in der Druckindustrie - insbesondere unter Verwendung von Non-Impact-Druckverfahren, wie z. B. bei Inkjet-Verfahren - üblich und von Vorteil, den Bedruckstoff vor dem Bedrucken durch Beaufschlagung mit einem sog. - insbesondere zu Tinte oder Druckfarbe verschiedenen - Primer bzw. „Bonding Agent“ vorzubehandeln.
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Die
WO 2010/127913 A1 betrifft eine Rollenrotationsoffsetdruckmaschine mit einem eine Rasterwalze mit Kammerrakel umfassenden Lackierwerk.
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Bei kontaktgebundenen Auftragverfahren kann es über die Rückspaltung zu einer Verschmutzung des Lackierwerks kommen, was ggf. zu Qualitätseinbußen und/oder Störungen führt. Weiterhin sind kontakt gebundene Verfahren im Bereich von partiellem Auftrag, wie es beispielsweise durch Flexodruckwerke erfolgt, nicht mit der Formatfreiheit von Non-Impact- bzw. digitalen Druckverfahren kombinierbar.
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Die
DE 10 2013 219 259 A1 betrifft eine druckformlos arbeitende Druckmaschine, insbesondere Inkjet-Druckmaschine, in welcher eine Bahn durch mehrere Doppelreihen von Druckköpfen nacheinander mehrfach bedruckbar ist. Dabei ist jeder Doppelreihe von Druckköpfen bevorzugt eine Druckfarbe einer bestimmten Farbe zugeordnet und/oder zuordenbar, beispielsweise jeweils eine der Farben Schwarz, Cyan, Gelb und Magenta oder ein Lack, beispielsweise ein Klarlack. Stromaufwärts des Bedruckens kann im Bedruckstoffweg eine Bedruckstoffvorbereitung vorgesehen sein, welche in einer Ausführung beispielsweise eine Beschichtungsvorrichtung zum Auftrag von Primer sein kann.
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Beim Auftrag über Druckköpfe sind äußerst eng definierte und konstante physikalische Eigenschaften des aufzugtragenden Fluids einzuhalten, was die verwendbaren Fluids stark einschränkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beaufschlagen eines vorzugsweise bahn- oder bogenförmigen Substrates mit einem Fluid sowie eine Druckmaschine mit einer solchen Vorrichtung zu schaffen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, 6 bzw. 15 gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Auftrag kontaktlos, d. h. ohne Rückspaltung, erfolgt. Über die Drehgeschwindigkeit der Rasterwalze kann sowohl die Maschinengeschwindigkeit nachgefahren werden als auch die Schichtdicke der Beschichtung mit dem Fluid auf dem auf dem Bedruckstoff angepasst und/oder variiert werden. Es ist eine gleichmäßige Schichtdicke erreichbar.
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Neben der Anwendung in der Druckindustrie kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zum Beschichten anderer Materialien und Industrien, z. B. beim Wiederbefeuchten von Textilbahnen, eingesetzt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines vollflächigen Beschichtens eines bahn- oder bogenförmigen Substrats, z. B. Bedruckstoffs, mit einem Fluid;
- 2 eine schematische Darstellung eines partiellen Beschichtens eines bahn- oder bogenförmigen Substrats, z. B. Bedruckstoffs, mit einem Fluid;
- 3 eine erste Ausführung der Beschichtungsvorrichtung mit einem Düsenbalken;
- 4 eine zweite Ausführung der Beschichtungsvorrichtung mit zwei Düsenbalken;
- 5 eine dritte Ausführung einer für die Möglichkeit einer partielle Beschichtung ausgebildeten Beschichtungsvorrichtung a) im aktiven und b) im inaktiven Zustand;
- 6 eine Druckmaschine mit einem nach einem Non-Impact-Druckverfahren arbeitenden Druckwerk und je einer nach einem kontaktlosen Auftragverfahren arbeitenden Beschichtungsvorrichtung als Auftrageinrichtung für durch Primer gebildeten Fluids und als Lackeinrichtung.
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Die Vorrichtung zum insbesondere kontaktlosen Beschichten 01; 01', kurz Beschichtungsvorrichtung 01; 01', eines zu beschichtenden Substrates 02, insbesondere eines bogen- oder bevorzugt bahnförmigen Flachmaterials 02, vorzugsweise Bedruckstoffs 02, mit einem Fluid 03; 03', insbesondere einem Lack 03 oder einem Primer 03' umfasst eine, bevorzugt Vertiefungen auf ihrer Mantelfläche 07 umfassende Walze 06, insbesondere Rasterwalze 06, welche im Bereich ihrer Mantelfläche 07 in einer am Umfang befindlichen Kontaktzone 08 auf einer Kontaktbreite durchgehend mit dem Fluid 03; 03' beaufschlagt wird bzw. beaufschlagbar ist (siehe z. B. 3, 4 und 5). Im Folgenden wird häufig verallgemeinernd der Ausdruck Fluid 03; 03' verwendet, der jedoch - wo nicht explizit oder erkennbar ausgeschlossen - die spezifischen Ausgestaltung als Lack 03 oder als Primer 03' einschließen soll. Ebenso findet in den nachfolgenden Ausführungen überwiegend der verallgemeinernde Ausdruck Substrat 02 Anwendung, der jedoch - wo nicht explizit oder erkennbar ausgeschlossen - auf die spezifische Ausgestaltungen Flachmaterial 02 oder auch bevorzugt auf als bahn- oder bogenförmiger Bedruckstoff 02, insbesondere als bahn- oder bogenförmig vorliegendes Papier 02, anzuwenden ist.
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Die Kontaktbreite entspricht beispielsweise einer durch die Vorrichtung 01; 01' zu beschichtenden Substratbreite (auch Flachmaterialbreite oder Bedruckstoffbreite), d. h. der quer zur Transportrichtung T verlaufenden Dimension, und kann in Weiterbildung bei variierender Substratbreite ebenfalls variierbar sein. In Umfangsrichtung beabstandet zur Kontaktzone 08 ist eine an die Mantelfläche 07 „angestellte“ Blaseinrichtung 04 vorgesehen, durch dessen Luftstrahl 09 das zuvor aufgetragene Fluid 03; 03' von der Mantelfläche 07 mitgerissen und auf einen entlang eines Transportpfades vorbeizuführten Bedruckstoff 02 gefördert wird bzw. werden kann. Dabei umfasst die Blaseinrichtung 04 über ihre Wirkbreite, z. B. über eine durchgehende oder mehrere nebeneinander angeordnete Luftdüsen 11, z. B. Flachstrahl-Luftdüsen 11. Dabei soll unter der an die Mantelfläche 07 „angestellten“ Blaseinrichtung 04 sowohl eine mit ihrem Luftstrahl 09 direkt auf die Mantelfläche 07 gerichtete Blaseinrichtung 04 verstanden sein, bevorzugt jedoch auch eine derart angestellte Blaseinrichtung 04, dass der abgegebene Luftstrahl 09 so nahe an der Mantelfläche 07 vorbeistreicht, sodass er an der Mantelfläche 07 befindliches Fluid 03; 03' mitreißt bzw. mitreißen kann. Die Blaseinrichtung 04 erhält die unter Überdruck stehende Blasluft P von eine nicht näher dargelegten Quelle, beispielsweise Druckluftquelle.
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Die geometrische Ausgestaltung der Blaseinrichtung 04 und der Anordnung der von dieser umfassten Luftdüse 11 bzw. Luftdüsen 11 ist dergestalt, dass ein bogenförmiger Luftstrahl 09 erzeugt wird, der im Bereich der stärksten Annäherung oder gar des Auftreffens auf die Mantelfläche 07 das Fluid 03; 03' mitreißt und an eine zum Beschichten vorgesehenen Stelle im Bedruckstoffweg führt. Vorzugsweise lieg der Bereich der stärksten Annäherung oder Auftreffens im Bereich seines Knies des zweischenklig abgewinkelten Strahlverlaufs. Der spezielle - z. B. zweischenklig abgewinkelte - Strahlverlauf wird durch den Wandverlauf der Blaseinrichtung 04 unter Ausnutzung des Coanda-Effektes, d. h. der Tendenz von Strömungen, sich an eine benachbarte Wand anzulegen.
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Die Luftdüse 11 oder -düsengruppe aus mehreren Luftdüsen 11 ist entlang des Walzenmantels über eine Wirkbreite derart angeordnet, sodass sich die Mantelfläche 07 über die gesamte erforderliche Wirkbreite lückenlos mit dem Luftstrahl in Wirkkontakt verbringbar ist. Die Wirkbreite entspricht beispielsweise einer maximal durch die Vorrichtung 01; 01' zu beschichtenden Substratbreite, insbesondere Bedruckstoffbreite.
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Die Fluidfzufuhr an die Walze 06 im Bereich der Kontaktzone 08 kann grundsätzlich auf beliebige Weise durch eine Zufuhreinrichtung 12, beispielsweise aus einer Fluidvorlage über eine vorgelagerte Walze, einen Walzenzug, über ein Aufsprühen oder ein Eintauchen in eine Fluidvorlage erfolgen. Bevorzugter Weise erfolgt sie jedoch über einen direkten Kontakt mit Fluid 03; 03' einer Fluidvorlage und einem Abstreichen durch eine Rakel, insbesondere über eine als Kammerrakel 12 ausgeführte Zufuhreinrichtung 12.
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Für ein kontaktloses Beschichten ist ein Transportpfad mit nicht näher dargestellten Leitelementen vorgesehen, über welchen zu beschichtendes Substrat 02 definiert und beabstandet zur Walze 06 an dieser vorbeiführbar ist.
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Beim kontaktlosen Beschichten des Substrats 02 wird über die Luftdüse 11 bzw. Luftdüsen 11, insbesondere Flachstrahl-Luftdüse 09 bzw. -düsen 09, ein bogenförmiger Luftstrahl 09, insbesondere Flachstrahl 09, erzeugt. Dieser Luftstrahl 09 wird nahe an die Walze 06, insbesondere Rasterwalze 06 angestellt und reißt das Fluid 03; 03', z. B. den Lack 03 oder einen Primer 03' von der Mantelfläche 07, insbesondere den Vertiefungen, z. B. Näpfchen oder Rillen, der Walze 06. Der abgeleitete Luftstrahl 09 wird durch die Formgebung der Blaseinrichtungsvorderwand mit den Fluidtröpfchen, insbesondere Lacktröpfchen oder Primertröpfchen, auf das bogen- oder bahnförmige Substrat 02, insbesondere den Bedruckstoff 02, gelenkt.
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Der die Blaseinrichtung 04 ist so gegen die Walze 06 angestellt, dass der Luftstrahl 09 in zur Betriebsdrehrichtung entgegengesetzten Richtung an der Mantelfläche 07 auftrifft bzw. vorbeistreicht. Dabei ist als Betriebsdrehrichtung eine Drehrichtung der Walze 06 zu bevorzugen, sodass sie auf der dem Transportpfad zugewandten Seite in Richtung der Transportrichtung T für das beschichtende Substrat 02 dreht.
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In einer Weiterbildung (siehe z. B. 4) der Beschichtungsvorrichtung 01; 01' umfasst diese am Umfang der Walze 06 hintereinander zwei Blaseinrichtungen 04; 04', welche in einander entgegengesetzter Richtung an die Mantelfläche 07 angestellt sind und/oder zwischen sich den zum Transportpfad führenden Strahlweg eingrenzen. Sie sind mit ihrer den Strahlverlauf zum Substrattransportpfad hin führenden Vorderwand einander zugewandt und führen dadurch zwischen sich einen gemeinsamen, zum Substrattransportpfad gerichteten Luftstrahl 09. In dieser Ausführung ist ein robusterer und gegen äußere Störeinflüsse geschützter Strahlverlauf erzielbar.
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Durch die Ausführungen gemäß 3 und 4 kann ein Beschichten vollflächig über die gesamte Substrat- und/oder Wirkbreite der Blaseinrichtung(en) 04; 04' erfolgen (siehe z. B. 1).
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In einer Weiterbildung sind an der oder jeder Blaseinrichtung 04; 04' eine Mehrzahl von Luftdüsen 11, z. B. Flachstrahl-Luftdüsen 11, oder Düsengruppen nebeneinander angeordnet, welche über getrennt voneinander, durch entsprechend eingerichtete Steuermittel ansteuerbare Stellelemente, z. B. steuerbare Ventile, bzgl. des betreffenden Luftstrahles 09 aktivierbar und deaktivierbar sind. In dieser Ausführungsvariante ist ein partielles Beschichten in Teilbereichen 16 der Substratoberfläche möglich (siehe z. B. 2), indem einzelne Luftdüsen 11 oder Düsengruppen getaktet zum Substratvorschub aktiviert werden bzw. aktivierbar sind. Es ist auch möglich, das Substrat 02 in einem oder in mehreren, gegenüber der maximalen Wirkbreite und/oder gegenüber der Substratbreite schmaleren Längssteifen zu beschichten, indem einzelne Luftdüsen 11 oder Düsengruppen dauerhaft aktiviert werden bzw. aktivierbar sind. Ebenfalls kann es möglich sein, das Substrat 02 in einem oder mehreren, gegenüber der Substratlänge schmaleren Quersteifen zu beschichten, indem die für die Substratbreite erforderlichen Luftdüsen 11 oder Düsengruppen getaktet zum Substratvorschub aktiviert werden bzw. aktivierbar sind.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform zur Ermöglichung eines partiellen Beschichtens ist - wie für die erste Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung 01; 01' - die Blaseinrichtung 04 vorgesehen, durch welche ein von der Mantelfläche 07 mitgerissene Fluidtröpfchen enthaltender Luftstrahl 09 in Richtung Substrattransportpfad gerichtet wird bzw. gerichtet werden kann. Es ist jedoch auf dem Strömungsweg des Luftstrahls 09, insbesondere zwischen dem Wirkkontakt mit der Mantelfläche 07 und dem Erreichen des Substrattransportpfades eine den Luftstrahl 09 - auf seiner gesamten Wirkbreite der Blaseinrichtung 04 oder bevorzugt abschnittsweise - ablenkende Einrichtung vorgesehen. Für ein abschnittweises Ablenken sind in Transportrichtung T betrachtet vor oder hinter dem in Richtung Substrattransportpfad laufenden und sich über die Wirkbreite erstreckenden Flachstrahl 09 in Axialrichtung nebeneinander mehrere Ablenkmittel 13 vorgesehen, welche über entsprechend eingerichtete Steuermittel ansteuerbare Stellelemente, z. B. steuerbare Stellantriebe oder Ventile, aktivierbar und deaktivierbar sind und durch deren Aktivierung der Flachstrahl 09 im betreffenden Axialabschnitt auf seiner Arbeitsrichtung, d. h. in Richtung Substratpfad, heraus abgelenkt wird bzw. werden kann. Grundsätzlich kann dies auf rein mechanischem Wege, z. B. in Art von durch Stellantriebe, z. B. Pneumatikzylinder, in den Luftstrahl 09 verbingbaren Prallblechen 13 erfolgen. In der hier bevorzugten Lösung sind die Ablenkmittel 13 jedoch als - über steuerbare Ventile - einzeln aktivierbare und deaktivierbare Blasdüsen 13 ausgeführt, deren Strahl 14 bei Aktivierung über zugeordnete Stellelemente, z. B. Ventile, mit seinem Strahlquerschnitt den betreffenden Axialabschnitt auslenkt. Unabhängig von der speziellen Ausgestaltung der Ablenkmittel 13 ist in zu bevorzugender Ausführung eine Auffangeinrichtung 17, z. B. eine zum Luftstrahl 09 hin zumindest teilweise offene Auffangwanne 17 vorgesehen, in welcher das abgelenkte Fluid 03; 03' gesammelt und vorzugsweise - z. B. nach ggf. einem Durchlaufen eines Filters - in die Fluidvorlage zurückgeführt wird.
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In dieser Ausführungsform ist ein partielles Beschichten in Teilbereichen 16 der Substratoberfläche möglich (siehe z. B. 2), indem einzelne Ablenkmittel 13 oder Gruppen von Ablenkmitteln 13 getaktet zum Substratvorschub aktiviert werden bzw. aktivierbar sind. Es ist auch möglich, das Substrat 02 in einem oder mehreren, gegenüber der maximalen Wirkbreite und/oder gegenüber der Substratbreite schmaleren Längssteifen zu beschichten, indem einzelne Ablenkmittel 13 oder Gruppen von Ablenkmittel 13 dauerhaft aktiviert werden bzw. aktivierbar sind. Ebenfalls kann es möglich sein, das Substrat 02 in einem oder mehreren, gegenüber der Substratlänge schmaleren Quersteifen zu beschichten, indem die für die Substratbreite erforderlichen Luftdüsen 11 oder Düsengruppen getaktet zum Substratvorschub aktiviert werden bzw. aktivierbar sind.
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In dargestellter Ausführung werden die Ablenkmittel 13 in den der Mantelfläche 07 nachgeordneten Strahlverlauf eingebracht. In einer Variante kann die Unterberechnung bereits im Strahlverlauf zur Mantelfläche 07 hin erfolgen. Hierbei kann Auffangeinrichtung 17 entfallen.
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Beim partiellen Beschichten des Substrats 02 wird wie oben beschrieben der die mitgerissenen Fluidtröpfchen, insbesondere Lacktröpfchen oder Primertröpfchen, enthaltende Luftstrahl 09 auf das bogen- oder bahnförmige Substrat 02, insbesondere Bedruckstoff 02, gelenkt. Für nicht zu beschichtende Teilbereiche 16 des vorbeigeführten Substrats 02 werden hierzu korrespondierend einzelne Ablenkmittel 13 oder Gruppen von Ablenkmitteln 13 getaktet zum Substratvorschub aktiviert.
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Eine oben beschriebene Beschichtungsvorrichtung 01; 01', durch welche Substrat 02, insbesondere Bedruckstoff 02, kontaktlos und/oder auf Basis digitaler Daten nach einem kontaktlosen und/oder Non-Impact-Auftragverfahren, d. h. ohne feste Beschichtungsform, partiell beschichtbar ist, ist in einer bevorzugten Anwendung in einer Druckmaschine vorgesehen, welche eine Bedruckstoffzufuhr 18, ein nach einem Non-Impact-Verfahren arbeitendes und/oder betreibbares Druckwerkt 19, insbesondere Inkjet-Druckwerk 19, sowie eine Produktaufnahme 26 umfasst.
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Ein derartiges Druckwerk 19 kann dabei mehrere nacheinander zu durchlaufende Druckstellen und/oder Inkjet-Druckköpfe bzw. Druckkopfgruppen 21; 22; 23; 24 umfassen, durch welche der Bedruckstoff 02 nacheinander mehrfarbig bedruckbar ist. Durch die Bedruckstoffzufuhr 18, z. B. ein Bogenanleger oder insbesondere ein Rollenabwickler 18, ist zu bedruckender bogen- oder vorzugsweise bahnförmiger Bedruckstoff 02 eingangsseitig zuführbar, während durch die Produktaufnahme 26 der bedruckte und beschichtete Bedruckstoff 02 weiterverarbeitbar und/oder in einem Gebinde, z. B. in einem Stapel oder insbesondere durch Ausführung als Rollenaufwickler 26 in einer Wickelrolle, zusammenfassbar ist.
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Eine beispielsweise als Lackeinrichtung 01 ausgeführte Beschichtungsvorrichtung 01 ist dem Druckwerk 19 und insbesondere einem dem Druckwerk 19 nachgeordneten Trockener 27 im Bedruckstoffweg nachgeordnet und der Produktaufnahme 26 vorgeordnet. Zwischen der Beschichtungseinrichtung 01 und der Produktaufnahme 26 kann ein auf die beschichtete Bedruckstoffseite wirkender Trockner 28 am Bedruckstoffweg vorgesehen sein. Zusätzlich zur Lackiereinrichtung 03 oder stattdessen kann dem Druckwerk 19 im Bedruckstoffweg vorgeordnet eine o. g. Beschichtungseinrichtung 01' als Auftrageinrichtung 01' für den Auftrag des sog. Primers 03', ggf. mit nachgeordnetem Trockner 29, vorgeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Vorrichtung zum Beschichten, Beschichtungsvorrichtung, Lackeinrichtung
- 01'
- Vorrichtung zum Beschichten, Beschichtungsvorrichtung, Auftrageinrichtung
- 02
- Substrat, Flachmaterial, Bedruckstoff, Papier
- 03
- Fluid, Lack
- 03'
- Fluid, Primer
- 04
- Blaseinrichtung
- 04'
- Blaseinrichtung
- 05
- -
- 06
- Walze, Rasterwalze
- 07
- Mantelfläche
- 08
- Kontaktzone
- 09
- Luftstrahl, Flachstrahl
- 10
- -
- 11
- Luftdüse, Flachstrahl-Luftdüse
- 12
- Zufuhreinrichtung, Kammerrakel
- 13
- Ablenkmittel, Prallblech, Blasdüse
- 14
- Strahl
- 15
- -
- 16
- Teilbereich
- 17
- Auffangeinrichtung, Auffangwanne
- 18
- Bedruckstoffzufuhr, Rollenabwickler
- 19
- Druckwerk, Inkjet-Druckwerk
- 20
- -
- 21
- Druckkopfgruppe
- 22
- Druckkopfgruppe
- 23
- Druckkopfgruppe
- 24
- Druckkopfgruppe
- 25
- -
- 26
- Produktaufnahme, Rollenaufwickler
- 27
- Trockener
- 28
- Trockener
- 29
- Trockener
- P
- Blasluft
- T
- Transportrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/127913 A1 [0005]
- DE 102013219259 A1 [0007]
