DE1811303C3

DE1811303C3 - Vorrichtung zum Trocknen der Verleimung von Papierblattstapeln wie Formularsätzen mittels Mikrowellen

Info

Publication number: DE1811303C3
Application number: DE19681811303
Authority: DE
Inventors: William J. Bleackley; William A. Cumming
Original assignee: CANADIAN PATENTS AND DEVELOPMENT Ltd OTTAWA
Current assignee: CANADIAN PATENTS AND DEVELOPMENT Ltd OTTAWA
Priority date: 1968-11-27
Filing date: 1968-11-27
Publication date: 1978-06-15
Also published as: DE1811303A1; DE1811303B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen der Verleimung von Papierblattstapeln wie Formularsätzen mittels Mikrowellen, bei der zum Hindurchführen der verleimten Kantenbereiche der Papierblattstapel den Trockenbereich ein langgestrecktes Hochfrequenz-Energiefeld bildet.

Solche Vorrichtungen finden insbesondere bei der Herstellung von Papierformularen Verwendung, die aus mehreren übereinandergelegten Blättern bestehen, die entlang einer Kante aneinander befestigt sind. Solche Formulare werden sehr häufig als Auftragsformulare, Rechnungen, Frachtbriefe usw. verwendet. Diese Formblätter werden im allgemeinen so hergestellt, daß

²S mehrere ubereinandergelegte, laufende Streifen oder Bahnen aus Papier entlang einer Kante durch Klebstoff aneinander befestigt werden, der zwischen die Papierbahnen eingebracht wird. Die Breite der Papierbahn entspricht der des sich ergebenden Formulars und die Anzahl der übereinandergelegten Blätter entspricht den erforderlichen Kopien oder Durchschlägen. Der laufende Mehrblattstreifen wird quer zur Laufrichtung geschnitten oder perforiert, um eine Reihe von Formblättern der erforderlichen Breite zu erhalten. Der

.'S Klebstoff wird längs einer Linie oder als Reihe von Punkten zwischen den verschiedenen Blättern an oder in der Nähe der oberen Kante der Vordrucke angeordnet; diese Linie bzw. dieser Streifen wird üblicherweise als »Leimstreifen« bezeichnet. Ein Problem, das bei diesem Herstellungsverfahren auftritt und das eine Verlangsamung bzw. einen Engpaß bei den Arbeitsabläufen hervorruft, ist die Zeit, die zum Trocknen des Klebstoffs in den Klebstoffstreifen erforderlich ist.

Aus der DE-GM 19 24 807 ist es bekannt, bei einem ähnlichen Herstellungsprozeb, nämlich der Herstellung von mittels Kaltleim gebundenen Büchern oder Heften zum Trocknen des Leims eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu verwenden. Dabei wird das

>° Hochfrequenz-Energiefeld zwischen zwei Elektrodenschienen aufgebaut, längs derer die Blattstapel so geführt werden, daß das Hocbfrequenzfeld durch die feuchte Leimschicht in den Blaustapelrücken hinein abgelenkt wird, wo es eine Erwärmung bewirkt. Dabei

5s sind die beiden Elektrodenschienen als parallel zueinander verlaufende Kammleisten ausgebildet, die mit ihren Stiften ineinander verschränkt sind. Die durchlaufenden Blattstapelrücken liegen diesen ineinandergreifenden Kammleisten gegenüber, damit seitlich an die Blattstapel angreifende Preßeinrichtungen bereits innerhalb der Trockenstrecke vorgesehen werden können.

Der Wirkungsgrad einer solchen Anordnung ist jedoch nur unter ganz bestimmten, den Anwendungsbereich stark einschränkenden Voraussetzungen zufrie-

⁽'^s dcnstüllend. So ist es z. B. erforderlich, die zu erhitzende Leimschicht in möglichst geringem Abstand an den Kamnileisten entlangzuführen, wenn ein wirtschaftliches Verhältnis zwischen aufgewendeter Hochfre-

quenz-Energie und erzielter Trocknungswirkung sichergestellt sein soll. Ein derart kleiner Abstand zwischen Leimschicht und Kammleisten läßt sich aber praktisch nur dann erzielen, wenn die Leimschicht außen auf eine der Schmalseiten des Blattstapels aufget-agen ist. Befindet sich jedoch, wie z. B. bei aus mehreren Blättern bestehenden Durchschreib-Formularen, die Leimschicht mit einem gewissen Abstand von der Kante des Blattstapels zwischen den einzelnen miteinander zu verbindenden Blättern, so tritt durch den überstehenden Papierrand zwangsläufig eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Leim und den Kammleisten ein, durch die der Wirkungsgrad erheblich verschlechtert wird.

Auch wird bei der bekannten Vorrichtung das Hochfrequenz-Energiefeld in einem relativ großen Volumenbereich aufgebaut. Das ist insbesondere dann nachteilig, wenn nur sehr dünne Blattstapel verleimt werden sollen, bei denen Hochfrequenz-Energie nur in einem ganz eng begrenzten Volumen benö'igt wird, dort aber möglichst konzentriert und effektiv zur Verfügung stehen soll.

Auf diesem Stand der Technik aufbauend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenz-Trockner der eingangs genannten Art zu schaffen, der auch insbesondere bei der Trocknung der Verleimung von dünnen Blattstapein einen wesentlich verbesserten Wirkungsgrad aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Hochfrequenz-Energiefeld im Inneren eines langgestreckten Hohlleiters aufgebaut ist, der zur Aufnahme der verleimten Kantenbereiche der Papierblattstapel und Führung im Innenraum in einer Außenwand einen zur Längsachse parallelen Führungsschlitz aufweist.

Durch diese erfindungsgemäße Vorrichtung wird es möglich, die aufgewendete Hochfrequenz-Energie in äußerst wirksamer Weise gerade auf das Volumen zu konzentrieren, in dem eine Wechselwirkung mit dem zu erhitzenden und zu trocknenden Leim stattfinden soll. Es können hierdurch für die Hochfrequenz-Trocknung von Leimschichten Anwendungsgebiete erschlossen werden, die bisher wegen des zu geringen Wirkungsgrades der bekannten Vorrichtungen in wirtschaftlich sinnvoller Weise nicht zugänglich waren. Auch zeigt sich in überraschender Weise, daß, obwohl man bisher annahm, daß die zum Verbinden von Blattstapeln aufgebrachte Leimschicht möglichst freiliegen müsse, damit zur Beschleunigung des Trocknungsvorganges die Feuchtigkeit möglichst schnell ausgetrieben werden könne, die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu besonders kurzen Trocknungszeiten führt. Das ist außer auf den verbesserten Wirkungsgrad insbesondere darauf zurückzuführen, daß bei einem kontinuierlichen Betrieb der erfindungsgemäßen AnIa ge bereits nach kurzer Zeit eine deutliche Erwärmung der im Inneren des Hohlleiters befindlichen Luft erfolgt, so daß der Trocknungsvorgang nicht nur durch die direkte Wechselwirkung mit dem Hochfrequenz-Energiefeld, sondern auch durch die Einwirkung der unmittelbaren Umgebungsluft vorangetrieben und somit erheblich beschleunigt wird.

Ein besonderer Vorteil der erfindiingsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die beim Trocknen und Aushärten des Leims bzw. Klebstoffs frei werdenden Dämpfe, die je nach dem verwendeten Lösungsmittel für das Bedienungspersonal der Anlage unangenehme bzw. schädliche Nebenwirkungen haben können, nicht mehr ungehindert in die gesamte nähere und weitere Umgebung der Trockenvorrichtung ausströmen, sondern zunächst auf das sehr eng umgrenzte Volumen des Hohlleiters beschränkt bleiben, von wo sie mit einem wesentlich kleineren technischen Aufwand abgesaugt und unschädlich gemacht werden können, als er z. B. für die wirksame Entlüftung eines ganzen Arbeitsraumes erforderlich wäre.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Trocknungseinrichtung,

Fig.2 eine teilweise weggebrochene Ansicht eines Abschnitts des Hohlleiters, in der die Anordnung der Rippe dargestellt ist,
Fig.3 eine perspektivische Ansicht des Hohlleiter-Trocknungsabschnittes und der hindurchlaufenden Vordruck-Papierbahn,

F i g. 4 eine Querschnittsansicht eines Steghohlleiters, in der die Anordnung der Kante der Papierbahn mit dem Klebstoffstreifen dargestellt ist,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform des Steghohlleiters,

Fig. 6 eine Innenansicht eines Impedanz-Mikrowellentransformationsabschnittes und

F i g. 7 eine Ansicht eines verlustlosen Hohlleiterend-Stücks, das am Ende des Trocknungs-Hohlleiterabschnitts verwendet werden kann.

Gemäß den F i g. 1 und 2 ist ein geeigneter Tragtisch 10 mit einer Basis U vorgesehen, der eine Magnetronanlage 12 mit einer für Kühlzwecke durchlöcherten Abdeckung 13 trägt. Das Ausgangssignal des Magnetrons wird über den Hohlleiterkrümmer 14, die Einwegleitung 15, das Leistungspegel-Kontrollgerät 16, den Abstimmabschnitt 17, den Hohlleiterbogen 18 und den Mikrowellentransformatorabschnitt 19 der Hohlleitertrocknungskammer 20 zugeführt. Ein langgestreckter Schlitz 21 ist in der vorderen bereiten Fläche des Hohlleiters 20 vorgesehen und erstreckt sich um den gekrümmten Teil des Hohlleiters herum. Eine Führungseinrichtung in Form von zwei Elementen 21a und 2ib (Fig. 3) ist so angeordnet, daß die Kante einer Papierbahn durch sie geführt werden und ohne Beschädigung in den Schlitz eintreten und sich leicht entlang des Hohlleiters 20 in Längsrichtung bewegen kann. Die Führungselemente 21a und 216 sind in Fig. 1

5<j nicht dargestellt, so daß die Form des Schlitzes 21 zu erkennen ist. Es hat sich gezeigt, daß diese Führungselemente für eine optimale Funktion der Vorrichtung nützlich sind. In der oberen Wand des Hohlleiters ist eine Reihe von kleinen Ventilationslöchern 22 vorgesehen. Eine Absaugleitung 23 umgibt den Hohlleiter 20 von drei Seiten und ist über eine Leitung 24 an eine Unterdruckquelle angeschlossen.

Die Arbeitsfrequenz des Magnetrons 12 wird so eingestellt, daß eine optimale Trocknungswirkung

(Ό eintritt. Diese Frequenz liegt vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 10 000 MHz. Bei einer gebauten Testvorrichtung hat sich jedoch gezeigt, daß auch eine Betriebsfrequenz von etwa 2450MHz 7ufried?istellende Ergebnisse liefert. Die Linwegieitung

'•5 15 dient zum Schutz des Magnetrons und der Abstimmabschnitt 17 sowie das Leistungspegel-Kontrollgerät 16 werden benutzt, um das System auf Resonanz abzustimmen.

Im Betrieb wird die Trocknungskammer mit Energie versorgt und auf Resonanz abgestimmt. F i g. 3 zeigt die kontinuierliche, laufende Papierbahn 26, die aus mehreren übereinanderliegenden Blättern besteht und zu dem und durch den Trocknungsabschnitt geleitet wird. Zwischen den Lagen des Papierblattstapels ist zwischen den einzelnen Blättern an der oberen Kante ein Klebstoffstreifen 27 vorgesehen, der vorher durch übliche Verfahren eingebracht wurde. Dieser Klebstoffstreifen befindet sie noch im »nassen« Zustand und eine Adhäsion zwischen den Blättern ist noch nicht erreicht. In der Papierbahn ist eine Reihe von Perforationslinien ausgebildet, damit sich eine Foige von fertigen Papiervordrucken der erwünschten Breite ergibt. Nur die Kante der Papierbahn verläuft innerhalb des Hohlleiters; dies ist genauer aus Fig.4 zu sehen. Die Kante der Papierbahn wird durch den Führungsschlitz 21 in den Hohlleiter 20 eingeführt und bewegt sich innerhalb der öffnung in einem U-förmigen Kanal 25. Die Abmessungen der Vorrichtung sind so ausgelegt, daß der Klebstoffstreifen 27 im aligemeinen in dem Bereich zwischen dem Führungsschlitz 21 und dem vorderen Teil des Kanals 25 liegt. Der Kanal 25 wirkt nicht nur als Führung der Papierkante, sondern seine Abmessungen sind so gewählt, daß der Hohlleiter als Steghohlleiter wirkt, bei dem die Mikrowellenenergie, d. h. der Vektor der elektrischen Feldstärke in dem Bereich konzentriert ist, der von dem Klebstoffstreifen eingenommen wird. Zur genaueren Theorie einer derartigen Anordnung wird auf Southworth: Principles and Applications of Waveguide Transmission, D. V a n N ο s t r a η d, 1950, Seite 134 Bezug genommen.

Der Klebstoff wird durch die Mikrowellen-Hilzewirkung selektiv getrocknet, da er bei der Betriebsfrequenz mit einem wesentlich höheren Verlust behaftet ist und nahezu die gesamte Heiz- und Trocknungsenergie absorbiert. Das System wird als ein Resonanzkreis betrieben und es besteht daher keine Notwendigkeit, einen Verlustabschluß oder eine Last vorzusehen, um überschüssige Energie am Ende des Hohlleiters zu absorbieren. Durch die Resonanz werden stehende Wellen entlang der Länge des Trocknungs-Hohlleiterabschnittes gebildet; wenn sich das Papier in dieser Richtung bewegt, ist jedoch ein Mittelwertbildungseffekt vorhanden, ohne daß ein Verbrennen oder eine

Beschädigung des Papiers eintritt.

Durch die Erhitzung und Trocknung des Klebstoffe werden Dämpfe gebildet, die aus dem Hohlleiter durcr die Löcher 22 austreten und durch die Sammelleitung 2^ und die Leitung 24 abgesaugt werden.

Die Vorrichtung würde auch mit einem Hohlleiter mi kreisförmigem Querschnitt arbeiten, vorausgesetzt, daf. er einen Vorsprung oder einen Steg ähnlich dem bereit; beschriebenen Sieg aufweist. Derartige Hohlleitei werden üblicherweise als Rippenleitungshohlleiter odei Rippenlasthohlleiter bezeichnet. Der Trocknungshohl leiter kann aber auch andere rechteckige Querschnitu aufweisen. F i g. 5 zeigt einen solchen Hohlleiter 28 in Querschnitt, der nach innen vorstehende Einsenkunger oder Rippen 29 und 30 aufweist. Die Papierbahn 26 lauf in dem Führungsschlitz 31, wobei der Klebstoffstreifer 27 in dem Hohlleiter im Bereich der konzentrierter Trocknungsenergie liegt.

In F i g. 6 ist das Mikrowellentransformationsstück
genauer dargestellt. Diese Einrichtung ist erforderlich um den üblichen Hohlleiter mit hoher Impedanz den Steghohlleiter des Trocknungsabschnitts anzupassen Die Einrichtung weist einen sich glatt verjüngender Einsatz 32 innerhalb des Transformationsstücks 19 auf der mit dem Kanal 25 innerhalb der Trocknungskamme 20 einstückig wird.

Normalerweise kann die Hohlleitertrocknungskam mer 20 durch eine flache Platte am Ende des Hohlleiter abgeschlossen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dal hier die Möglichkeit einer Funkenbildung besteht unc daher wird der Hohlleiter vorzugsweise, wie es in F i g. "ι gezeigt ist, in einem sich verjüngenden Ende des Kanal: 25 abgeschlossen, der eine öffnung oder einen Schlitz 3' zur Führung der Kante der Papierbahn aufweist.

Die hier beschriebene Trockenvorrichtung kann ohne weiteres in vorhandene Papierformular-Herstellungs anlagen eingebaut werden und arbeitet mit Geschwin digkeiten, die zumindest genauso groß sind wie die de übrigen in einer solchen Anlage verwendeten Geräte So wurde z. B. bei einem unter Werkstattherstellungsbe dingungen gebauten Trockner eine wirksame Trock nung bei Papiergeschwindigkeiten von etwa 120 Metei pro Minute erreicht. Es können aber auch ohne weitere noch höhere Geschwindigkeiten erzielt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trocknen der Verleimung von Papierblattstapeln wie Formularsätzen mittels Mikrowellen, bei der zum Hindurchführen der verleimten Kantenbereiche der Papierblattstapel den Trockenbereich ein langgestrecktes Hochfrequenz-Energiefeld bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochfrequenz-Energiefeld im Inneren eines langgestreckten Hohlleiters (20; 28) aufgebaut ist, der zur Aufnahme der verleimten Kar.tenbereiche der Papierblattstapel (26) und Führung im Innenraum in einer Außenwand einen zur Längsachse parallelen Führungsschlitz (21; 31) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (20; 28) im Eintrittsbereich der Papierblattstapel (26) eine Krümmung aufweist und daß der Führungssohlitz (21; 31) in dieser Krümmung beginnt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Hohlleiters (20, 28) das Einführen der Kanten der Papierblattstapel (26) in den Führungsschlitz (21; 31) erleichternde Führungselemente (21 a, 216) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (20; 28) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (20; 28) als Steghohlleiter ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem als Steghohlleiter ausgebildeten Trocknungsabschnitt des Hohlleiters (20; 28) nach der Hochfrequenz-Energiequelle (12) ein zur Impedanzanpassung dienender Mikrowellentransformatorabschnitt (19) vorgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steghohlleiter durch ein langgestrecktes, an der dem Führungsschlitz (21; 31) gegenüberliegenden Innenwand angebrachtes und in den mittleren Bereich des Hohlleiters (20; 28) in Höhe des Führungsschlitzes (21;31) vorragendes, langgestrecktes Bauteil (25; 29) gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Bauteil (25) einen U-förmigen Querschnitt besitzt und die U-förmige öffnung dem Führungsschlitz (21) gegenüberliegt und auf ihn zuweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellentransformatorabschnitt (19) einen parallel zur Längsachse verlaufenden Einsatz (32) aufweist, der an den langgestreckten Bauteil (25) anschließt und dessen anderer Endbereich sich stetig verjüngt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (28) auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine sich parallel zur Längsachse des Hohlleiters (28) erstreckende Einbuchtung (29, 30) aufweist, wobei der Führungsschlitz (31) am Grund einer der Einbuchtungen (30) verläuft.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (20; 28) in seiner oberen Außenwand eine Vielzahl von Ventilationslöchern (22) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch

gekennzeichnet, daß die Ventilationslöcher (22) des Hohlleiters (20; 28) mit Absaugleitungen (23, 24) in Verbindung stehen.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (20; 28) durch eine Abstimmeinrichtung (17) auf Resonanz abgestimmt ist.