DE2417441C2

DE2417441C2 - Einrichtung zum Trocknen von auf elektrisch schlecht leitende Substrate schichtförmig aufgetragenen feuchten Materialien

Info

Publication number: DE2417441C2
Application number: DE2417441A
Authority: DE
Inventors: Walter 4105 Biel-Benken Spengler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-04-18
Filing date: 1974-04-10
Publication date: 1982-07-22
Also published as: JPS508152A; DK146349B; GB1443265A; DK146349C; SE389059B; US3859494A; CH568798A5; DE2417441A1; JPS5423456B2; IT1009470B; FR2226630B1; CA976618A; FR2226630A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Trocknen von auf elektrisch schlecht leitende Substrate schichtförmig aufgetragenen feuchten Materialien mit dm Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

In vielen Fällen, wenn Schichten aus feuchten Materialien oder in Lösungen vorliegendes Material auf irgendwelche Substrate aufzutragen sind, besteht das Problem des raschen Trocknens dieser Materialien auf dem Substrat, um entweder die Weiterbehandlung oder die Transportfähigkeit des Substrates nicht zu verzögern. Ein besonderes Problem dieser Art besteht beim Mehrfarbendruck, bei dem aufeinanderfolgend Rasterdrucke verschiedener Farben auf ein Substrat anzubringen sind, wobei die vorangehenden Farbauftragungen jeweils trocken sein müssen, bevor ein nachfolgender Farbauftrag stattfinden kann, um ein Ineinanderfließen der einzelnen Farben auch in den Randbereichen der Rasterpunkle zu verhüten. Die bisherige Praxis besteht darin, entweder in den betreffenden Druckmaschinen relativ lange Durchlaufwege für das Substrat vorzusehen, um den Trockenvorgang vor Einlauf in das nächste Druckwerk abzuschließen, oder die Druckbögen nach jedem Farbauftrag aus der Maschine herauszunehmen und zum Trocknen zu lagern. Beide Verfahrensvarianten haben den Nachteil relativ geringer Produktion pro Zeileinheit und verursachen damit relativ hohe Kosten.

Es sind Einrichtungen zum Trocknen von auf elektrisch schlecht leitende Substrate aufgetragenen Materialien bekannt. So beschreibt die DE-PS 6 91 038 eine Trockeneinrichtung, die mit einem Hochfrequenzfeld zwischen Stabelektroden arbeitet, welche abwechselnd beidseits der Substratbahn angeordnet sind.

In der US-PS 19 00 543 ist eine Trockeneinrichtung beschrieben, bei der auf einem isolierten Hochspannungsleiter in regelmäßigen Abständen senkrecht zum Leiter sich erstreckende längliche Elektrodenelemente in der Art einer mit Unterbrechungen versehenen

ίο Flächenelektrode angeordnet und kapazitiv an den Hochspannungsleiter angekoppelt sind. Die Elektrodenelemente liegen in eine Isolierumhüllung eingebettet in einer Ebene auf der einen Seite eines mit frischer Farbe bedruckten elektrisch isolierenden Substrates, wobei die

κ Druckfarbe unter Einwirkung des zwischen den einzelnen Elektrodenelementen auf der einen Seite und einer Gegenelektrode auf der anderen Seite des Substrates erzeugten elektrischen Feldes getrocknet wird.

Schließlich ist aus der CH-PS 3 72 032 eine Vorrichtung zum Trocknen von mit Leim versehenen Rücken von Büchern bekannt, bei der mit Hochfrequenz zu betreibende Stabelektroden in einem solchen Abstand von der Buchrückenoberfläche angeordnet sind, daß der für solche Trocknungszwecke besonders geeignete Streufluß des Hochfrequenzfeldes eine dielektrische Erwärmung der feuchten Oberfläche bewirkt.

Da mit solchen Vorrichtungen aus verfahrenstechnischen Gründen nur relativ geringe Heizleistungen an das Substrat bzw. den zu trocknenden Materialauftrag herangebracht werden können, ist damit keine Substratdurchlaufgeschwindigkeit zu erzielen, wie sie beim Mehrfarbendruck erwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Einrichtung vorzuschlagen, durch welche die Trocknungszeit von auf elektrisch schlecht leitende Substrate schichtförmig aufgetragenen feuchten Materialien, insbesondere Druckfarben, so abgekürzt werden kann, daß cie bei Anwendung einer entsprechend leistungsfähigen Wär-

i'i mequelle praktisch der für den fwjterialauftrag erforderlichen Zeit entspricht. Dabei soll die Einrichtung so gestaltet sein, daß das Substrat nicht zwischen Potentialdifferenzen aufweisenden Elektroden-Anordnungen hindurchgeführt werden muß, um Berührungsgefahr weitgehend auszuschalten.

Die erfindunjrsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch den Patentanspruch I definiert. Bevorzugte Ausführungsfonnen der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus den Unteransprüchen 2 und 3 hervor.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Trockeneinrichtung besteht im wesentlichen darin, daß durch die vorgeschlagene Elektrodenanordnung und Elektroden-Gestaltung eine ausschließlich im Bereich des noch feuchten Materiialauftrages wirksame Wärmeentwick-

)ϊ lung erzielbar ist. Durch die Anordnung der Elektroden auf nur einer Seite des Substrates ist es leicht möglich, die Einrichtung so weit außerhalb des Durchlaufpfades einer Substratbahn anzuordnen, daß eine Berührungsgefahr im Betrieb praktisch ausgeschlossen ist.

wi Durch die Erfindung wird das in einer Materialauftragsstation auf das Substrat aufgebrachte feuchte Material im kontinuierlichen Betrieb bereits vor der Weiterverarbeitung in einer nachfolgenden Station oder einer Zwischen- oder Versandablage mindestens

fti so weit getrocknet, daß die Gefahr des Verwischens oder Zerfließens des aufgetragenen Materials nicht mehr besteht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 ein schematisch dargestelltes und zu Erläuterungszwecken »gestreckt« gezeichnetes Druckwerk, in welches eine Anzahl der erfindungsgemäßen Einrichtungen eingebaut ist,

Fig.2 einen Grundriß der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 3 ein Schnitt der Einrichtung nach Linie 111-111 in Fig. 2 und

Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung.

In Fig. 1 sind mit 1, 2, 3 und 4 vier in Durchlaufrichtung eines Druckbogens 5 aufeinanderfolgende Druckwerke bezeichnet, die der Einfachheit halber nur je mit einem Farbvorratsbehälter 11, 21, 31 und 41, einem Farbauftragszylinder 12, 22, 32 und 42, einem Druckzylinder 13, 23, 33 und 43 sowie einem Stützzylinder 14, 24, 34 und 44 dargestellt sind. Der Druckbogen läuft auf einem wenigstens zwischen den Druckwerken 1—4 im Bereich der Trockeneinrichtungen 7, 8, S und 10 vorgesehenen Auflage'/ich Ia, in welchem etwa der jeweiligen Arbeitsfläche einer Trockeneinrichtung entsprechende Ausschnitte 16—19 angebracht sind.

Die Trockeneinrichtungen 7—10 sind in Fig. 2 im Grundriß und in F i g. 3 im Querschnitt näher dargestellt. Jede Trockeneinrichtung 7—10 besitzt eine Anzahl paralleler Quarzröhrchen 25—28, im vorliegen- M den Fall vier, in deren Bohrung ein Draht oder Leiterstab 29 angeordnet ist, welcher eine Elektrode bildet. Dieser Draht- oder Leiterstab wird je nach Einbringbarkeit in die Röhrchenbohrungen entweder einstückig durch alle Röhrchen hindurchgeschlauft, oder über die Röhrchenenden herausragenden Draht- oder Stabenden werden in den Endbereichen der Röhrchen miteinander in Serie oder parallel geschaltet. In Fig. 2 ist ein einstückiger Draht 29 gezeigt, der durch die Bohrungen der Röhrchen 25—28 hindurch gezogen ist. Das freie Drahtende 30 am linksseitigen Ende des oberen Röhrchens 25 dient als Verbindungsstück mit einer nicht dargestellten Hohlspannungszuleitung. Die Quarzröhrchen sind an ihren Enden in elektrisch isolierenden Halterungen 35, 36 eingebettet oder eingeklemmt. In Fig. 2 sind die Röhrchen freitragend zwischen den als Isoliermateria.blöcke gestalteten Halterungen 35, 36 fixiert, wobei die nackten Drahtoder Stababschnitte an den Rohrenden von einer derail dicken Isoliermaterialhülle umgeben sind, daß Lichtbo- y> genüberschläge gegen Lcnachbarte geerdete oder auf einem anderen Potential liegende Metallteile ausgeschlossen sind. Es ist selbstverständlich auch möglich. ein der Gesamtlänge aller Quarzröhrrhen entsprechendes Röhrchen mit einer Drahtelektrodc zu versehen und -,-> an den, den Enden der Einzelröhrchen entsprechenden Stellen um 180° zu biegen. Dies dürfte vor allem isolationstechnisdic Vorteile bringen.

Die Röhrchenhalterungen 35, 36 sind im Fall der Fig. 2 einstückig mit einer Grundplatte 37 verbunden. w> in welcher Metallschienen 38, 39 und 40 eingebettet sind. Diese Mctallschienen sind mit Sprühspitzen 45 in der Form von schlank zugespitzten Bolzen versehen, die in gleichmäßigen Abständen längs der Schienenlängsachse eingesetzt sind, und liegen in nicht bezeichneten tr. Nuten. Durch c'.eren oberen, mit einer elektrisch isolierenden Vergußmasse 46 oberflächenbündig ausgefüllten Abschnitt rager, die Sprühspitzen 45 aus der Grundplatte 37 heraus Auf der den Sprühspitzen 45 gegenüberliegenden Seite der Metallschienen 38—40 ist pro Schiene mindestens ein AiischluPbol.zen 47 angeordnet. Um alle Schienen auf dem gleichen elektrisehen Potential halten zu können, sind diese durch eine Lasche 48 miteinander verbunden, welche durch nicht bezeichnete, auf mindestens einem der Anschlußbolzen 47 aufgesetzte Muttern gegen die Unterseite der Grundplatte 37 festgezogen wird. Die Anschlußbolzen 47 können gleichzeitig zur Montage der Trockeneinrichtung auf einer — leitenden oder isolierenden — Unterlage benützt werden.

Je nach der pro Trockeneinrichtung geforderten Leistung sind eine mehr oder weniger große Anzahl quer zur Durchlaufrichtung des Druckbogens 5 sich erstrekkende, mit einer Draht- oder Stabelektrode versehene Quarzröhrchen 25—28 erforderlich. Diese Röhrchen können entweder auf einer einzigen oder auf mehrere separate Grundplatten verteilt angeordnet werden. Die in den F i g. 2 und 3 gezeigten Trockeneinrichtungen mit vier Röhrchen, sind somit nicht typi<^h. Die Anzahl der Röhrchen bzw. Elektroden richtet sah nach der an einer Trockensteüe ma/imal zu erbringenden Leistung und ihre Aufteilung auf separate Grundplatten 37 erfolgt zweckmäßig aufgrund betrieblicher Anforderungen wie leichte Reinigungs- und Ausbaumög'ichkeit sowie Leistungsregulierbarkeit durch Zu- und Abschaltung einzelner Röhrchen.

Der Arbeitsweise der beschriebenen Trockeneinrichtung liegen unter Hinweis auf F i g. < folgende Vorgänge zu Grunde: legt man an ein Paar längliche, praktisch parallele Elektroden 51, 52, die je von einem Isoliermaterial 53 umgeben sind, den einen Pol einer Hochspannungsquelle und an eine in der Mitte zwischen diesen Elektroden 51, 52 angeordnete zweite Elektrode in der Form eines länglichen Metallbolzens mit am einen Ende angeformier Spitze 54. die sich etwa auf der gleichen Höhe wie die genannten Elektroden befinden, den andern Pol dieser Hochspannungsquelle an. so treten zwischen den Elektroden 51, 52 und der Spitze 54 Sprühentladungen auf, die etwa der in F i g. 4 gezeigten B-hn folgen. Es ist charakteristisch für Anordnungen der gezeigten Art. daß durch schlanke Sprühspitzen Entladungsbahnen 55, 56 erzielbar sind, die in Abhängigkeit von der Betriebsspannung ruerst über eine bestimmte Strecke praktisch der ^cprühsp:tzenachse folgen und sich nachher unter Beschreibung einer Krümmung den Gegenelektroden zuwenden. Diese Erscheinung tritt sowohl bei Gleichspannung als auch bei Wechselspannung auf.

Führt man nun gemäß F i g. 5 ein elektrisch isolierendes Substrat 57, auf dem sich ein passendes Lösungsmittel enthaltendes, mehr oder weniger elektrisch leitfähiges Schichtelement 58 befinden, knapp liber die Oberfläche des genannten Isoliermaterials 53. so entwickelt sich an den Durchtri'.tsstellen der Entladungsbahn durch das Schichtelement eine von ihrer Leitfähigkeit abhängige Wärmeentwicklung. Diese Wärmeentwicklung ist besonders groß, wenn die Anordnung mit :iner hochfrequenten Hochspannung betrieben wird. Praktisch zur Anwendung gelangende Potentialdifferenzen liegen um 10 KV. wobei sich Frequenzen zwischen 10— 50 KHz besonders gut eignen.

Mit einer Einrichtung der beschriebenen Art. d. h. mit vier Quarzröhrch.r. von ca. 5 mm Außendurchmesser und ca. 1,5 mm Wandstärke, deren äußerster Abstand b gemäß F i g. 2 etwa 50 mm beträgt, können Farbdruck-

schichten auf Kunstdruckpapier von ca. HO g/m- bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von ca. 10cm/Sek. wischfesl getrocknet werden. Die Arbeitsgeschwindigkeit ist abhangig von der Dicke der aufgetragenen Schicht und der Sub^tratdicke. und kann durch Erhöhen der Frequenz und der angelegten Spannung gesteigert werden. Beim Trockenprozeß leuchtet der feuchte Farbauftrag in der Art des F.lmsfeucrs auf.

Da mit steigender Wandstärke des Quarzröhrchens der Leistungsbedarf infolge höherer erforderlicher Betriebsspannung steigt, wird auf möglichst geringe Wandstärke tendiert. Die optimale Wandstärke ergibt sich aus Festigkeitsüberlegungen. Das Quarzröhrchen braucht sich zwar nicht freitragend von der einen zur andern Seite des Trockenelementes zu erstrecken, darf aber zur Erzielung einer hohen Leistungsfähigkeit nicht

ι auf seiner ganzen Länge eingebettet bzw. gestützt sein. Zweckmäßig sind jedoch in passenden Abständen angeordnete schmale Stützstege, um einer hohen Bruchgefahr entgegenzuwirken.

Die beschriebene Einrichtung eignet sich zum

κι Trocknen irgendwelcher feuchten Auftragsschichten wie z. B. Farbe, Leim etc. auf elektrisch schlecht leitenden Substraten wie Papier oder Textilien.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Trocknen von auf elektrisch schlecht leitende Substrate schichtförmig aufgetragenen feuchten Materialien wie Druckfarben, mit parallel zueinander angeordneten ersten und zweiten langgestreckten Elektroden, die jeweils unterschiedliche elektrische Potentiale aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Elektroden von einer Isolierummantelung (25 bis 28) aus hochtemperaturbeständigem Material umgebene stabförmige elektrische Leiter (29) sind, daß jede der zweiten Elektroden aus mehreren mit einer Sprühspitze versehenen, praktisch senkrecht zur Richtung der ersten Elektroden stehenden und unter sich parallel geschalteten Bolzen (45) besteht, wobei die Enden der Sprühspitzen praktisch gleiche Abstände zu den benachbarten ersten Elektroden aufweisen und praktisch in der gleichen Ebene wie diese liegen, und daß sowohl für die ersten als auch die zweiten Elektroden eine Halterung (36, 37) vorgesehen ist, die einerseits die wirksame Länge der ersten Elektroden begrenzt und andererseits eine eine den eisten Elektroden gegenüberliegende isolierende Oberfläche bildet, aus der die Sprühspitzen der zweiten Elektroden (45) herausragen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Elektroden (29) in einem Quarzrohr (25 bis 28) angeordnet sind, das dieselbe mindestens auf ihrer wirksamen Länge umschließt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da. die die zweiten Elektroden bildenden Bolzen (45) in praktisch p'eichen gegenseitigen Abständen längs einer geraden Linie auf einem elektrisch leitenden Tragelement (38, 39, 40) angeordnet sind.