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Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren einzelner Bogen eines
Stapels Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konditionieren
einzelner Bogen eines Stapels und befaßt sich dabei insbesondere mit der Behandlung
aufeinandergeschichteter oder gebündelter Materialbogen im Vakuum.
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Im allgemeinen ist es bekannt, bogenförmige Materialien stapel- bzw.
bündelmäßig zu lagern, ehe diese Materialien ihrer eigentlichen Verwendung zugeführt
werden. Dabei hat sich nun herausgestellt, daß die einzelnen Bogen die unangenehme
Eigenschaft besitzen, infolge Adhäsion aneinanderzuhaften, wodurch sich die Entfernung
einzelner Bogenblätter vom Stapel äußerst schwierig und zeitraubend gestaltet.
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Es ist weiterhin aber auch schon nicht mehr neu, sich zum Trocknen
bedruckter Bogen einer unterhalb des Atmosphärendruckes stehenden Absaugluft zu
bedienen. Zu diesem Zweck befindet sich ein Stapel derartiger Bogenblätter in einer
luftdicht verschlossenen Kammer, in der der Druck herabgesetzt wird, um darauf in
den so hergestellten luftleeren Raum ein Konditioniergas, beispielsweise Ozon, einzuführen.
Infolge des dabei entstehenden Druckunterschiedes dringt das Konditioniergas zwischen
die einzelnen Bogenblätter des Stapels ein, überstreicht dabei deren Oberflächen
und bewirkt auf diese Weise eine ausreichende Trocknung der Bogen. Eine solche bekannte
Maßnahme ist nun, wie festgestellt wurde, nicht geeignet, eine vollwirksame Lösung
und Trennung der einzelnen Bogenblätter herbeizuführen.
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Dieser Aufgabe widmet nun die vorliegende Erfindung ihr Hauptaugenmerk,
indem sie zum Untersohied gegenüber dem auf diesem Gebiete vorherrschenden Stand
der Technik die Forderung aufstellt, daß die Druckminderung in einem ganz bestimmten
Umfang erfolgen muß und darüber hinaus zusätzlich aber auch noch innerhalb einer
bestimmten kurzen Zeitspanne erfolgen muß.
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Damit ist also die Lösung der erfinderischen Aufgabe streng gebunden
an das kombinatorische Zusammenwirken dieser beiden Faktoren, die ausschlaggebend
für ein mechanisches Trennen der einzelnen Bogenblätter des Stapels sind und die
Bogen durch die zwischen ihnen noch befindliche Atmosphärenluft auseinanderdrücken.
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In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung nun noch vor, daß zur
stoßartig erfolgenden Druckabsenkung in der Behandlungskammer zusätzlich noch ein
Vakuumbehälter erforderlich wird, der über ein Ventil mit der Kammer in Verbindung
steht.
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Darüber hinaus sind zur Sortierung der Bogenblätter nachgiebige Führungsschienen
an den Seiten des
Stapels angeordnet, die sich verstellbar an den Wänden der luftdichten
Kammer abstützen.
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Es liegt nach alledem bei der Erfindung eine neuartige und technisch
vorteilhafte Weiterentwicklung vor, durch die es erstmalig gelungen ist, einzelne
Bogenblätter eines aus dünnem, verhältnismäßig leichtem und relativ undurchlässigem
Material bestehenden Stapels in einwandfreier Weise voneinander zu lösen bzw. zu
trennen.
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An Hand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels möge
nunmehr Wesen und Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes näher beschrieben und
erläutert werden, und zwar stellt hierbei Fig. 1 eine Gesamteinrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt nach Linie 2-2
der Fig. 3 und dem Behandlungsbehälter, Fig. 3 eine Draufsicht der in Fig. 2 dargestellten
und nach Linie 3-3 geschnittenen Vorrichtung und schließlich Fig. 4 einen Schnitt
nach Linie 4-4 der Fig. 2 dar.
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Bisher war es üblich, die einzelnen Papierbogen in einem Stapel durch
mühsames Rütteln bzw. gleichzeitiges Umbiegen einer kleinen Menge gebündeltem Papier
voneinander zu lösen, was entweder von Hand oder maschinell ausgeführt wurde. Bei
derartigen Maßnahmen kam es im wesentlichen darauf an, einzelne Bogen mechanisch
über die Fläche der anderen Bogen seitlich zu verschieben und dadurch ihre gegenseitige
Bindung miteinander aufzuheben.
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Derartige Verfahren haben sich ganz besonders bei großem Stapel für
vollkommen unzureichend erwiesen. Nach der Erfindung macht man sich ganz bewußt
die zwischen benachbarten Bogen des gestapelten oder gebündelten Materials befindliche
Luft zunutze, um die einzelnen Bogenblätter des Stapels voneinander zu lösen, indem
der den Stapel umgebende Druck, der mit der zwischen dem Bogen befindlichen Luft
druckmäßig gleich oder verschieden sein kann, innerhalb bestimmter Zeiträume und
aber auch in bestimmtem Maße vermindert wird. Dadurch wird die von den Bogenblättern
eingeschlossene Luft gezwungen, sich rasch auszudehnen und drückt die einzelnen
Bogen des Materials voneinander ab. Das vorliegende Verfahren ist selbst dann noch
wirkungsvoll, wenn die Luft oder das Gas zwischen angrenzen den Bogen des Materials
die Form von Blasen in einer Schicht aus öl oder anderem Material hat, das den Raum
zwischen den Materialtafeln ausfüllt, wie es in vielen Fällen in Stapeln von Metalltafeln
der Fall ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich bei fast allen Arten bogenförmiger
Materialien, besonders aber bei dünnen und gegen den Durchtritt von Luft verhältnismäßig
undurchlässigen für zweckmäßig erwiesen.
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Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die
Vorrichtung nach Fig. 1 einen Behälter 10 auf, der eine Behandlungskammer 11 begrenzt.
Durch eine Öffnung 14 wird ein Stapel unbehandeltes Papier 12 in den Behälter 10
eingeführt.
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Eine Verschlußklappe 15 dichtet vermittels eines Dichtungsringes 17
und besonderer am Flansch 16 angebrachter Klemmen 18 die Kammer 11 gegen die Atmosphäre
ab. Vorzugsweise nimmt das Papier praktisch den gesamten Rauminhalt der Kammer 11
ein. Anderenfalls bedient man sich hierzu besonderer Einlageblöcke 19.
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Nachdem dies geschehen ist und der Behälter 10 verschlossen wurde,
wird der den Papierstapel umgebende Luftdruck einmal oder mehrere Male stoßweise
vermindert. Das geschieht mit Hilfe einer schnell umlaufenden Vakuumpumpe 20, die
über eine Leitung 21 und ein Regelventil 22 mit dem Behälter 10 in Verbindung steht.
Zu diesem Zweck sind vorzugsweise ein Vakuumhilfstank 23 und eine kleine Vakuumpumpe
24 mit der Vakuumleitung 21 verbunden. Bei geschlossenem Ventil 22 pumpt nun die
Pumpe 24 mit mäßiger Geschwindigkeit die Luft aus dem Hilfstank 23, bis sich in
diesem etwa ein Druck von 25 mm Quecksilbersäule oder noch darunter einstellt. Erscheint
eine Verminderung des Luftdruckes in der Behandlungskammer 11 wünschenswert, dann
wird das Ventil 22 geöffnet, so daß nunmehr Luft aus dem Behälter 10 in den vorher
erwähnten Vorratsbehälter 23 einfließen kann. Dabei dehnt sich die in der Behandlungskammer
11 befindliche Luft auf ein viel größeres Volumen aus, wodurch eine starke Druckminderung
bedingt ist. Es wurde gefunden, daß zweckmäßig der Rauminhalt des Vorrats 23, bezogen
auf den unbesetzten Raum um das Papier im Behälter 10, etwa im Verhältnis 10: 1
stehen soll.
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Selbstverständlich könnte ohne weiteres eine Vakuumpumpe unmittelbar
an die Vakuumleitung 21 angeschlossen werden, ohne sich eines besonderen Vorratsbehälters
23 zu bedienen. Eine solche Pumpe ist jedoch wesentlich größer und damit auch kostspieliger.
Als Ventil 22 hat sich ein solches für ge-
eignet herausgestellt, bei dem das Mundloch
im geöffneten Zustand mittels eines Reglers 22 a einstellbar ist. So kann der Zeitraum,
der zur Herabsetzung des Druckes in der Behandlungskammer erforderlich ist, jederzeit
leicht beherrscht werden. Die Verbindungen zwischen den einzelnen Apparateteilen
sollen kurz und frei von inneren Widerständen und Krümmern sein. Als Ventil 22 wird
man zweckmäßig ein hydraulisch oder pneumatisch betätigtes bevorzugen.
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Als ursprünglicher oder Anfangsdruck in der Behandlungskammer kann
jeder geeignete Druck in Betracht kommen. In den meisten Fällen hat sich der atmosphärische
Druck als Anfangsdruck als voll befriedigend erwiesen. Für Tafelmaterial mit einem
größeren Gewicht pro Flächeneinheit oder für andere Anwendungen, wo eine große Trennkraft
erwünscht ist, kann der Anfangsdruck größer als der atmosphärische sein. In diesem
Falle würde der Materialstapel in der Behandlungskammer abgedichtet und letztere
mittels eines üblichen Gasverdichters (nicht gezeigt) unter Druck gesetzt.
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Durch Versuche wurde nun gefunden, daß für ein Stapel von Papierbogen
eine Verminderung des Anfangsdruckes um etwa 76 bis 102 mm Quecksilbersäule, also
etwa 1/s Atmosphäre zur Ablösung ausreichend ist. Bei einer größeren Druckminderung
kann der Trennungsgrad zwischen den einzelnen Bogen leicht vergrößert werden. An
sich ist der in der Kammer vorherrschende Enddruck nicht entscheidend, sofern er
überhaupt groß genug ist, der zwischen den Bogen eingeschlossenen Luft eine entsprechende
Ausdehnung zu gestatten und die Bogen auseinanderzudrücken. Wird ein Anfangsdruck
verwendet, der im wesentlichen größer ist als der atmosphärische Druck, so kann
ohne weiteres der Enddruck nach seiner Herabminderung noch über dem Atmosphärendruck
liegen. Der Grad der Druckminderung für schwere Materialien richtet sich dabei immer
nach der Schwere des Bogenmaterials und außerdem auch nach der Höhe des Stapels.
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Bei gestapelten Papiergrößen genügt zur Ablösung und Trennung eine
stoßweise erfolgende Druckminderung von etwa 1/s Atmosphäre innerhalb von höchstens
10 Sekunden. Es hat sich dabei gezeigt, daß ein Papierstapel meßbar in seiner Höhe
anwächst, wenn er dem Vakuum ausgesetzt wird. Das bedeutet nun nichts anderes, als
daß der Raum zwischen den einzelnen Papierbogen infolge des Druckunterschieds zwischen
der innerhalb dieser eingeschlossenen Luft und der den Stapel während der Evakuierung
der Kammer umgebenden Luft sich vergrößert hat. Erfolgt das Evakuieren zu schnell,
so verursacht die eingeschlossene Luft eine »Explosion« des Stapels und verstreut
das Papier in der Kammer. Geht die Druckminderung dagegen zu langsam vor sich, benötigt
sie also mehr als 10 Sekunden, dann wird die Trennwirkung erheblich abgeschwächt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es sogar möglich, die einzelnen Papierbogen
voneinander zu lösen, wenn der Stapel mit einem Stahlband fest verschnürt ist.
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Bei erforderlich werdender Unterbrechung der Evakuierung führt eine
Leitung 26 mit einem normalerweise gesperrten Ventil 28 vom Behälter 10 in die Außenatmosphäre.
Eine entsprechende Regelung des Ventils 28 verändert die Geschwindigkeit, mit der
der im Behälter 10 herrschende Druck auf den normalen Atmosphärendruck zurückgeführt
wird. Geschieht dies innerhalb eines Zeitraumes von 2 bis
6 Sekunden,
so schließt sich der Stapel oder nähert sich seiner ursprünglichen Höhe an. Wird
die Kammer erneut evakuiert, dann öffnet sich der Stapel wieder und nimmt wieder
an Höhe zu. Dieses Öffnen und Schließen des Stapels kann so oft, wie erforderlich,
wiederholt werden. Eine Druckminderung im Behälter und Zurückführung auf seinen
normalen Druck reicht normalerweise aus, um die einzelnen Papierbogenblätter voneinander
zu trennen und im Bedarfsfalle das Papier aus dem Behälter zu entfernen. Um bei
einer sehr rasch erfolgenden Druckminderung die einzelnen Stapelbogen ausrichten
zu können, sind an den Innenwänden des Behälters 10 befestigte Führungsschienen
27 vorgesehen, die einstellbar angebracht sind, damit sie sich eng an die Seiten
der Stapel verschiedenen Bogenformate anlegen und die einzelnen Bogen gegen relative
seitliche oder randwärtige Bewegungen sichern. Ein möglicherweise erforderlich werdendes
Zurückziehen der Schienen gestattet eine Entfernung des Papiers aus der Kammer.
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Mit Hilfe besonderer federnder Spannmittel werden die Führungsschienen
gegen die Seiten des Bogenstapels gepreßt. Dies kann durch Gewichte oder aber auch
hydraulisch bzw. pneumatisch erfolgen.
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In den Fig. 2 und 3 ist nun im einzelnen eine rechteckige Behandlungskammer
40 mit entsprechenden Seiten- und Endwänden 41, 42 sowie Deck- und Bodenwänden 43
und 44 dargestellt, die geeignete Öffnungen besitzen und damit die Kammer sowohl
mit der Evakuierungseinrichtung als auch mit der Außenatmosphäre verbindet. Eine
der Seitenwände 41 weist eine rechteckige Öffnung auf, die von einer in Scharnieren
47 gelagerten Tür 46 verschlossen wird. Die Tür wird in geschlossener Stellung von
einem Überwurf 48 festgehalten und ist gegen ein Durchsickern von Luft mit einer
Dichtung 49 versehen, die um die Ränder der Türöffnung liegt.
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In der Kammer 40 ist ein Papierstapel 50 untergebracht, der notfalls
von einem ein- und ausfahrbaren Lagerbock 52 gestützt sein kann. Zur Führung des
Papierstapels dienen zwei Sätze feststehender Vorrichtungen 55, 56 und zwei Sätze
beweglicher Vorrichtungen 57, 58.
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Die beweglichen Führungen 57, 58 stehen nun mit Laufschienen 60,
61 in Verbindung, die an der oberen Kammerwand 43 befestigt sind. Diese Laufschienen
besitzen I-förmigen Querschnitt, um Laufkatzenräder 63 aufzunehmen, die zwischen
den oberen und unteren Flanschen der Schienen laufen. Für die Bewegung als Einheit
sind die oberen Endteile jedes Satzes beweglicher Führungen 57, 58 mit oberen und
unteren waagerechten Rahmengliedern 65, 66 verbunden, die ihrerseits eine Reihe
von senkrechten Versteifungsgliedern 67 aufweisen. An der Spitze der Rahmenglieder
sind zwei Paare von umgekehrt dreieckigen Aufhängeblechen 69 befestigt. Die vorderen
und hinteren oberen Ecken jedes Dreieckblechs 69 tragen je ein Laufkatzenrad 63,
um die Bewegung der beweglichen Führungen 57, 58 gegen die Seiten des Papierstapels
50 hin und von ihnen weg zu gestatten.
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Auf die beweglichen Führungen 57, 58 wird eine nachgiebige Kraft
durch die Kabel 71, 72 ausgeübt, die am Mittelteil des oberen waagerechten Rahmenglieds
65 jedes Führungssatzes 57, 58 angebracht sind.
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Jedes der Kabel 71, 72 verläuft senkrecht weg vom waagerechten Rahmenglied
65, über die Oberseite des Papierstapels 50 und durch geeignete, an den Kammerwänden
befestigte Seilscheiben 74, 75. Auf diese
Weise sind die Kabel 71, 72 so geführt,
daß ihre freien Enden nahe der Kammerwandung nach unten hängen, eine gewisse Entfernung
von den beweglichen Führungen 57, 58 und dem Papierstapel 50 besitzen und sie demzufolge
nicht stören können. An den freien Enden der Kabel sind Gewichte 76 angehängt, die
die beweglichen Führungen in eine Berührung mit den Seiten des Papierstapels und
gegen einen Satz der feststehenden Führungen zu schieben suchen.
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Wenn die nachgiebig belasteten Führungsschienen gegen die Stapelseiten
drücken, werden die Bogen nicht nur am Verstreuen in der Kammer gehindert, sondern
auch beim wiederholten Öffnen und Schließen des Stapels in einen sauber ausgerichteten
Stapel geführt.
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Wie sich aus Fig. 4 ergibt, weisen die feststehenden und beweglichen
Führungen langgestreckte halbzylindrische Glieder auf, die bequem aus Rohrhälften
gemacht werden können. Um ein Anpassen der beweglichen Führungen 57, 58 an Lagerböcke
verschiedener Höhe zu ermöglichen. sind die beweglichen Führungen in zwei Teilen
79, 80 gefertigt, wobei der untere Teil in den oberen Teil eingeschachtelt ist.
Auf diese Weise kann der untere Teil 80 der Führung nach oben oder unten verstellt
werden, um sich mit nur kleinem Spiel über die Oberfläche des Lagerbocks 52 zu bewegen
und somit im wesentlichen alle Papierbogen im Stapel zu berühren. Mittel zum Festhalten
der Führungen in eingestellter Stellung weisen eine Flügelmutter 81 und einen durch
einen Längsschlitz 83 in einem Teil vorstehenden Bolzen 82 sowie ein Loch 84 im
anderen Teil der Führungen auf.
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Das Verfahren gemäß der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wickelt sich
erfindungsgemäß in folgender Weise ab: Der Hilfsvakuumtank 23 wird evakuiert und
das Regelventil 22 rasch geöffnet. Ehe nun eine Öffnung der Vakuumkammer zur Außenatmosphäre
erfolgt, um den aufgetrennten Stapel wieder zu schließen, wird das Regelventil 22
geschlossen. Damit bleibt der entsprechende Vakuumrest im Hilfstank 23 aufrechterhalten.
Ist das Vakuum in der Behandungskammer 11 durch Öffnen des Atmosphärenventils 28
zerstört, wird dieses Ventil sofort geschlossen und das Regelventil 22 erneut geöffnet.
Dadurch kann sich die in der Vakuumkammer befindliche Luft in den Hilfstank ausdehnen,
und es findet eine den Stapel von Bogenmaterial umgebende Druckminderung statt.
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Diese zweite Druckminderung wird nicht so groß sein wie die erste
Druckminderung, da das restliche Vakuum im Hilfstank 23 nach der ersten Behandlung
etwas geringer als sein ursprüngliches Vakuum ist.
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Die Druckminderung genügt indessen, um ein Öffnen und Trennen der
einzelnen Bogenblätter zu bewirken.
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Dieser gleiche Vorgang kann verschiedene Male wirkungsvoll wiederholt
werden. Ständiges Auspumpen des Hilfsvakuumtanks 23 mit der Vakuumpumpe 24 dient
nun dazu, den Restdruck im Hilfstank 23 mehr und mehr zu verkleinern, d. h. also
das Vakuum zu erhöhen, wodurch der Wirkungsgrad sich ständig verbessert.
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Man könnte dabei erwarten, daß sich ein derartiges Verfahren insofern
als nicht durchführbar herausstellt, weil man annehmen sollte, daß der Papierstapel
fester zusammengepreßt wird, nachdem man die Luft zwischen den Papierbogen unter
dem Vakuum hat entweichen lassen und den umgebenden Druck wieder erhöht hat. Aber
gerade das Gegenteil tritt ein. Wenn atmosphärische Luft in die Kammer
eingelassen
wird und dadurch das Vakuum zerstört wird, fließt Luft in den Raum ein, der durch
die Ausdehnung der zwischen den Papierbogen eingeschlossenen Luft entstanden ist,
und bildet einen die einzelnen Bogen trennenden Luftfilm. Bei der praktischen Durchführung
der Erfindung wird das Vakuum in der Behandlungskammer 10 durch Dampf oder Luft
mit hohem Feuchtigkeitsgehalt zerstört. So ist jeder Papierbogen überall in inniger
Berührung mit dem feuchtigkeitsbeladenen Gas und nimmt schnell einen höheren Feuchtigkeitsgehalt
an. Um dies erreichen zu können, ist zum schnellen Absenken des Druckes in der Behandlungskammer
zusätzlich noch ein Vakuumbehälter 29 vorgesehen, der mit der Kammer 11 durch eine
Leitung 30 und ein Ventil 31 verbunden ist. Der wirksame Feuchtigkeitsgehalt dieser
auf diese Weise zusätzlich eingeführten Luft kann noch gesteigert werden, wenn man
die in dem Behälter 24 vorhandene Luft mit Staub oder feinverteilten Materialien
belädt, die hohe Kapazität zur Mitführung von Wasser haben, und sie unter vermindertem
Druck abgibt.
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Ist das Ventil 31 zur Kammer geöffnet und kann feuchte Luft zur Zerstörung
des Vakuums einströmen, dann läßt man das Anfeuchtemittel genügend lange mit dem
Papier in Berührung bleiben, bis das Papier den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt
angenommen hat. Es hat sich nun gezeigt, daß auf diese Weise die erreichbare Druckqualität
stark beeinflußt wird.
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Die Zeitdauer, für die das Papier mit dem Anfeuchtemittel in Berührung
bleibt, soll allgemein mit den atmosphärischen Bedingungen im Druckpressenraum,
vorwiegend mit der relativen Feuchtigkeit und den Eigenschaften des Papiers selbst
im Einklang stehen.
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Das vorliegende Verfahren der Konditionierung von Materialbogen ist
besonders wertvoll im Zusammenhang mit dem Temperaturausgleich von gestapelten Materialbogen.
Sehr oft wird bogenförmiges Material am Bearbeitungsplatz mit einer Temperatur angeliefert,
die von der am Verwendungsplatz herrschenden Temperatur beträchtlich abweicht. Ist
beispielsweise ein Papierstapel bzw. ein Stapel ähnlichen nichtleitenden Materials
im Winter verhältnismäßig lange Zeit in einem ungeheizten Raum aufbewahrt worden,
dann vergehen oft Tage, bis die Wärme den Stapel durchdrungen hat. Das oben beschriebene
Verfahren ist auch dann nützlich, wenn man den Materialstapel schnell auf Raumtemperatur
bringen und die Temperatur innerhalb des Stapels ausgleichen will. Der Stapel braucht
nur in die
Vakuumkammer eingefahren und, wie oben beschrieben, für einen kurzen Zeitraum
von etwa 15 Minuten wiederholt geöffnet und geschlossen zu werden, damit der gewünschte
Temperaturwechsel und -ausgleich erfolgt.
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Während die Erfindung im Zusammenhang mit dem Konditionieren von
Papier im einzelnen beschrieben wurde, kann sie offensichtlich auch auf andere tafelartige
Materialien gleichermaßen angewandt werden, und zwar nicht nur, um die einzelnen
Tafeln voneinander zu lösen, sondern sie auch zu konditionieren.
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Hat das Papier oder ein anderes Material nun den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt
angenommen, dann läßt sich die Verschlußklappe 15 leicht abheben, da die Einführung
feuchter Luft den Druck in der Behandlungskammer dem Atmosphärendruck angleicht.
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Es ist also eine Entfernung des Stapels ohne Schwierigkeit möglich.
Man kann ihn in einer Druckpresse oder einen anderen Bearbeitungsvorgang verwenden,
da er für eine genaue und einwandfreie Fertigung voll konditioniert ist.