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Gerät zum Härten und Trocknen von Druckfarben Die Erfindung betrifft
ein Gerät zum Trocknen und Härten von Farbe für Druckmaschinen, insbesondere eine
neue und verbesserte Ultraviolettstrahlungs-Trocknungseinrichtung, die u.a. für
Offset-Druckmaschinen sowohl für Einfarbenals auch Mehrfarbendruck brauchbar ist.
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Bei der Entwicklung von Druckfarben und anderen Überzügen, die sich
schnell durch Ultraviolett strahlung von verhältnismäßig hoher Intensität trocknen
lassen, wurde ein Gerät für die Erzeugung hochintensiver Ultraviolettstrahlung vorgeschlagen,
das neben anderen Vorrichtungen Hochintensitäts-Quecksilberdamplampen verwendet.
Während Quecksilberdampflampen, die einen hochintensiven Bogen für die Verdampfung
von Quecksilber innerhalb einer abgedichteten Umhüllung verwenden, sich als höchst
wirksam zur Erzeugung von ultraviolettem Licht erwiesen, warfen sie gewisse Probleme
auf, insbesondere wenn sie in Verbindung mit Druckmaschinen benutzt wurden. Eine
der grundsätzlichen Schwierigkeiten tritt beim Anhalten einer Druckmaschine auf,
da die Ultraviolettstrahlung sofort die Bahn verbrennt, die normalerweise aus Papier
oder einem
ähnlichen, leicht durc1 übermäßige Strahlung beschädigten
Werkstoff besteht. Es wurde zwar die Verwendung von Jalousien und Abteilwänden vorgeschlagen,
die sich jedoch als nicht besonders wirksam zur verhinderung von Beschädigungen
der bedruckten Bahn herausstellten , da die Lampen weiter mit mindestens bis zu
50 % ihrer Intensität betrieben werden müssen, wenn die Bahn nur kurzzeitig anzuhalten
ist. Dies ist notwendig, da fünf bis zehn Minuten benötigt werden, um eine Lampe
wieder in Gang zu setzen, wenn der Bogen einmal gelöscht wurde. Ferner absorbieren
Jalousien und Abteilwände wesentliche Energieniengen, so daß die Zeit, während der
die Jalousien vor der Wiederabstrahlung von Wärme ausreichender Intensität, um Qie
bedruckte Bahn zu verbrennen, wirksam werden, erheblich begrenzt ist.
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Die Erfindung beseitigt die bisher aufgetretenen Schwierigkeiten und
sieht eine neue und verbesserte Vorrichtung vor, die besonders geeigrret zur Verwendung
beim schmellen Härten und Trocknen von Druckfarben ist und bei der Me bedruckte
Bahn über einen unbegrenzten Zeitraum angehten werden kann, während die Ultraviolettlampen
in Betritt sind, ohne die Lampen oder die Bahn in irgendeiner Weise nachteilig zu
beeinflussen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht im Vorsehen eines neuen
und verbesserten Härte- und Trockengeräts für fortlaufend bewegte, bedruckte und
mit Überzug versehene Bahnen, das Mittel für die BestrKllung der Bahn und für die
schnelle Beendigung der Bestrahlung umfaßt, falls die Bahn ohne Abschalten der Strahlenquelle
angehalten werden sollte.
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Ein noch weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in Vorsehen eines
neuen und verbesserten Bestrahlungsgeräts, das Hochintensitätslampen für das Härten
und Trocknen der
bedruckten und mit Uberzug versehen, Oberflächen
verwendet und Energieabsoptionskammern zur Aufnahme und. Zerstreuung von Strahlungsenergig
dieser Lampen umfaßt, wenn es gewünscht wird, die Bestrahlung der bedruckten oder
mit überzug versehenen Oberflächen ohne Abschaltung der Lampen zu beenden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht im Vorsehen eines neuen
und verbesserten Farbtrocknungs- und -härtegeräts, das Hochintensitätsultraviolettlampen,
Reflektoren und Luftkühlmittel für-das Kühlen sowohl der p>3flektoren als auch
der elektrischen Anschlüsse, ohne zinken Vorbeigang von Luft an den Lampenkolben
zu gestatten, umfaßt4 Eip noch weiterer Gegenstand der Erfindung besteht im Vorsehen
eines neuen und verbesserten Ultraviolettstrahlers zum Trocknen und Härten von Druckfarben
und -überzügen.
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Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden durch das Vorsehen
eines Gehäuses gelöst, das längliche zylindarin ehe,darindrehbar angeordnete Rohre
oder Schalen enthält. Ein Längsteil jedes Rohres ist offen, um einen Reflektor und
eine Ultraviolett-Energiequelle aufzunehmen, und das Gehäuse hat Öffnungen, um den
Durchlauf einer zu behandelnden Bahn durch sie hindurch zu gestatten.
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Die zylindrischen Rohre sind aus einer Stellung, in der Strahlung
auf die Bahn gerichtet wird, in eine andere Stellung drehbar, in der der offene
Teil jedes Rohres durch eine Energieabsorptionskammer geschlossen wird.
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Das Gehäuse und die Rohre haben Öffnungen für den Umlauf von Luft
durch das Gehäuse, durch die Rohre, um die Reflektoren und um die Energieabsorptionskammer,
um das Gehäuse, die Rohre, die Kammern und die Lampenklemmen zu kühlern, während
gleichzeitig den Energiequellen gestattet wird, auf einer normalen Betriebstemperatur
zu verbleiben.
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Die obigen und andere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden
in der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eingehender verständlich gemacht.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine zum Teil aufgebrochene Seitenansicht einer
Ausführungsform des Trocken- und Härtegeräts nach der Erfindung, Fig. 2 und 3 Querschnftte
längs der Linien 2-2 und 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 einen älirilichen Schnitt wie Fig.
3 mit von der zu behandelnden Bahn fortgedrehten Rohren oder Schalen, Fig. 5 einen
Querschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1, zum Teil aufgebrochen, und Fig. 6 einen
Querschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5.
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Das Trockengerät ist in dem Gehäuse 10 eingeschlossen, das einen Bahneinlaß
11 und einen Bahnauslaß 12 hat. Die Bahn 13 bewegt sich vertikal durch das Gehäuse.
Wie ersichtlich werden wird, kann das Gehäuse so angeordnet sein, daß die Bahn es
horizontal oder unter irgendeinem Neigungswinkel durchläuft.
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Bei der vorliegend behandelten Ausführungsform der Erfindung werden
vier Ultraviolettlampeneinheiten 14, 15, 16 und 17 verwendet, um gbichzeitig die
Farbe auf beiden Seiten der Bahn zu härten, obwohl es ersichtlich ist, daß jede
gewünschte Anzahl von Lampen auf einer oder beiden Seiten je nach der Geschwindigkeit
der Bahn und je nachdem, ob eine oder beide Seiten derselben zu behandeln sind,
verwendet werden kann.
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Die Lampeneinheiten 14 bis 17 werden von Querwänden 18 und 19 getragen,
die in dem Gehäuse 10 angeordnet und um einen Abstand voneinander entfernt sind,
der etwas größer als die Breite der Bahn ist. Die Querwände 18 und 19 enthalten
je vier Öffnungen 21 bis 25 in der Querwand 18 und 21' bis 25' in der Querwand 19
für die
drehbare Lagerung der Lampeneinheiten auf jeder Seite der
Bahn 13. Mehr im einzelnen sind die Lampeneinheiten im wesentlichen rohrförmig ausgebildet
und die Einheiten 14 und 15 auf der linken Seite der Bahn 13 bei Betrachtung von
Fig. 3 und 4 angeordnet, während die Einheiten 16 und 17 auf der rechten Seite der
Bahn und von dieser nach oben entfernt angeordnet sind, so daß Strahlung aus zwei
einander gegenüberliegenden-Lampeneinheiten nicht gleichzeitig auf denselben Teil
der Bahn gerichtet wird. Da die vier Lampeneinheiten in ihrer Konstruktion übereinstimmen
und in ähnlicher Weise angebracht sind, braucht nur eine Lampeneinheit beschrieben
zu werden.
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Die Lampeneinheit 14 umfaßt eine rohrförmige Schale 26, die sich durch
die Öffnungen 21 und 21' in den Querwänden 18 und 19 erstreckt. Die Schale ist in
den Öffnungen durch lichtdichte Ringe 27 und 28 aus einem geeigneten Hochtemperatur-Kunststoff
oder Metall drehbar abgedichtet. Wie noch zu beschreiben sein wird, ist jede Lampeneinheit
um einen Winkel von 900 drehbar, und demgemäß sind geeignete Mittel vorgesehen,
um die Drehung ebenso wie eine Längsverschiebung zu begrenzen. Die Schale 26 hat
eine längliche Öffnung 29 von im wesentlichen bogenförmiger Breite und eine Länge,
die etwas größer als die Breite der Bahn ist. Ein gewölbter Reflektor 30 von passender
hyperbolischer oder anderer Krummung ist in der Schale 26 so angeordnet, daß die
Kanten des Reflektors mit den Kanten der länglichen Öffnung 29 zusammenfallen.
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Die Enden des Reflektors sind durch ringförmige Platten 31 und 32
verschlossen, deren Öffnungen 31' bzw. 32' mit der Rückseite des Reflektors in Verbindung
stehen.
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Die Enden derSchale 26 werden durch Platten 33 und 34 verschlossen,
die elektrische Sockel 35 bzw. 36 für die Ultraviolettstrahlungslampe 37 tragen.
Die Sockel sind in der Weise angeordnet, daß die Lampe 37 in der richtigen
Lage
zu dem Reflektor angebracht ist, um die Strahlung mit einer Strahlenbreite an der
Auftreffstelle von vorzugsweise der Größenordnung von 6,5 mm auf der Bahn zu fokussieren.
Die Schale ist ferner mit einer länglichen Öffnung 38 versehen, und die Enden der
Schalen, die sich durch die Querwände 18 und 19 erstrecken, haben Öffnungen 39 und
40. Die Platten 33 und 34 an den Enden der Schale 26 sind lösbar befestigt, um die
Bedienung und Instandhaltung zu erleichtern.
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Wegen der Hochintensitätsstrahlung, die von den Lampen 77 ausgeht,
und wegen der Konzentration dieser Strahlung auf einen äußerst schmalen Streifen
über die Bahn nsürde diese schnell verbrannt werden, wenn die Druckmaschinengeschwindigkeit
wesentlich abnehmen oder die Druckmaschine aus irgendeinem Grunde angehalten werden
sollte. Die Lampen können zwar abgeschaltet werden, jedoch xJürde selbst eine vorübergehende
Abschaltung mindestens fünf bis zehn Minuten für die Wiederinbetriebnahme erfordern,
so daß erhebliche Druckmaschinenzeit verloren gehen würde. Um ein Abschalten der
Lampen 37 bei Verminderung der Druckgeschwindigkeit zu vermeiden, wird ein geeignetes
Steuersignal der Klemme 41 zugeführt, das einem elelrtrisch betätigten Ventil 42
und einer Schalteinrichtung 43 zugeleitet wird. Die Schalteinrichtung 43 wird über
Leitungen 44 mit einer normalen Betriebsspannung für die Lampen 37 und einer niedrigeren
Betriebsspannung gespeist, und die Leitungen 45 sind an die Lampen 37 angeschlossen.
Die tatsächlichen elektrischen Verbindungen wurden zur Vermeidung einer unnötigen
Komplikation der Zeichnung fortgelassen, Wenn die Druckgeschwindigkeit auf etwa
25 c, der normalen BetriebsgeschwindigReit vermindert wird, wird die Schalteinrichtung
43 betätigt, um die Lampen 37 auf die Niederspannungsquelle umzuschalten, die bewirkt,
daß die Lampen mit angenähert der Hälfte ihrer normalen Leistungsabgabe arbeiten.
Unter diesen Bedingungen ist,
da die Bahn 13 sich weiter durch den
Trockner 10 bewegt, die Intensität der Strahlung von den Lampen 37 unzureichend,
um die Bahn zu beschädigen, bewirkt aber das Härten der Farbe und der bedruckten
Bahn.
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wenn die Druckmaschine ganz angehalten wird oder ihre Arbeitsgeschwindigkeit
unter 25 5 ihrer normalen Geschwindigkeit absiSit, betätigt das Steuersignal 41
das elektrisch gesteuerte Ventil 42 und dadurch eine pneumatisch arbeitende Steuervorrichtung
46, die eine Drehung der Schalen 26 aus den in Fig. 3 veranschaulichten Stellungen
in die in Fig. 4 dargestellten bewirkt, so daß die von den Lampen 37 abgegebene
Strahlung in die Energieabsorptionskammern gelenkt wird. Die pneumatisch gesteuerte
Vorrichtung 46 wird von der Querwand 18 getragen und hat eine Stange 48, die bei
49 an einen Kolben angelenkt ist, der in dem Zylinder 50 angeordnet ist, und das
untere Ende 49 der Stange 48 gelangt gleitend in Eingriff mit einer mit ihr zusammenwirkenden
Öffnung in einem ortsfesten Lager 51, das ebenfalls von der Querwand 18 getragen
wird. Die Endplatten 33 der Schalen 26 tragen je einen Zapfen 52, der daran befestigt
ist. Jeder Zapfen 52 steht mit einem Bügel oder einer Gabel 53 in Eingriff, die
an der Stange 48 befestigt ist und einen in Gleiteingriff mit dem Zapfen 52 stehenden
Schlitz 54 aufweist.
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Bei der zurückgezogenen Stellung des Kolbens sind, wie aus Fig. 2
ersichtlich, die Reflektoren in den Schalen auf die Bahn 13 gerichtet, wie aus Fig.
3 ersichtlich.
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Wenn Luftdruck der oberen Leitung 55 der pneumatischen Vorrichtung
46 zugeführt wird und deren untere Leitung 56 infolge der Betätigung des elektrisch
betriebenen Ventils 42 an die Umgebungsluft angeschlossen wird, bewegt sich die
Stange 48 abwärts und schwenkt die Schalen 26 in die aus Fig. 4 ersichtliche Stellung.
Gleichzeitig vermindert die Steuervorrichtung 43 die Intensität der Lampen 37 auf
etwa 50 5o ihrer normalen Betriebsleistung.
Unmittelbar nach dem
Wiederanlauf der Druckmaschine und der Erreichung einer Arbeitsgeschlsindigkeit
von über 25 Gó ihrer normalen Geschwindigkeit Werden die Schalen 26 in die aus Fig.
3 ersichtliche Stellung gedreht und normale Spannung an die Lampen gelegt.
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Die Energieabsorptionskammern 47 stimmen im wesentlichen in ihrer
Struktur überein und erstrecken sich zwischen und werden getragen von den Querwänden
18 und 19. Jede Kammer umfaßt eine Bodenwand 57 und sich nach oben erstreckende
Seitenwände 58 und 59. Die Oberkanten der Seitenwände 58 und 59 sind so dicht wie
möglich an der zugehörigen Schale 26 angeordnet, so daß Licht und Luft leckerscheinungen
aus den Kammern 47 minimisiert werden.
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Um Luftleckaustritt aus den Teilen des Gehäuses 10, die die Lampeneinheiten
14-bis 17 umgeben, in den Raum zwischen den Lampeneinheiten und der Bahn weiter
zu minimisieren, trägt jeder Schenkel 59 einen länglichen Streifen 60 aus biegsamem
Werkstoff, der an der Außenfläche der zugehörigen Schale 26 anliegt. Zusätzlich
tragen die Schenkel 58 der Energieabsorptionskammern 47, die mit den Lampeneinheiten
14 und 16 in Verbindung stehen, je einen sich nach unten und außen erstreckenden
Bügel 61, von denen jeder an seinem äußeren Ende ein Stück 62 biegsamen Werkstoff
trägt, das sich je nach den Verhältnissen gegen die Oberfläche der darunter liegenden
Lampeneinheiten 15 und 17 legt. Der Schenkel 58 der zu der Lampeneinheit 15 gehörenden
Energieabsorptionskammer hat eine abwärts gerichtete Wand 63, und die zu der Lampeneinheit
17 gehörende Energieabsorptionskammer 47 hat eine ähnliche Wand 64, die sich von
dem Schenkel 58 nach unten erstreckt. Die Wände 63 und 64 sind einander dicht benachbart
und sehen gerade genügend Spiel gegenüber der Bahn 13 vor, damit die letztere die
Abteilwände 63 und 64 während des normalen Betriebs der Druckmaschine nicht
berührt.
Die unteren Kanten der Wände 63 und 64 fallen mit einer länglichen Öffnung 65 in
dem Bodenende des Gehäuses 10 zusammen,- durch die die Bahn 13 in das letztere eintritt.
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Luft- und Lichtleckerscheinungen über den Larapeneinheiten werden
durch Wände oder Prallfläcken 66, 67, 68 und 69 verhindert. Die Wand 66 wird zwischen
den Querwänden 18 und 19 getragen und hat einen biegsamen Streifen 70, der sich
über ihre ganze Länge erstreckt und an der Schale 26 der I.amDeneiSzeit 14 anliegt.
Eine Wand oder Prallfläche 68 ist bei 71 an der oberen Kante der Wand 66 angelenkt
und unter der Wirkung einer Feder 75 aus einer Betriebsstellung, die in Fig. 3 ersichtlich
ist, in eine in Fig. 4 ersichtliche offene Stellung bewegbar.
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Die oberen Kanten der Wände 68 und 69 sind bei 68' bzw.
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69' nach innen gebogen, um einen äußerst engen Spalt zu bilden, durch
den die Bahn 13 aus dem Gehäuse 10 austreten kann. Dieser Ablauf vermindert Lichtleckerscheinungen
aus dem Gehäuse 10, und es ist wichtig, daß solche Leckerscheinungen minimisiert
werden, da die Strahlung aus hochintensivem Ultraviolettlicht besteht, die ernstliche
Schädigungen des menschlichen Auges verursachen kann. Um das Durchfädeln der Bahn
durch das Gehäuse zu erleichtern, können die Wände 68 und 69 in die in Fig. 4 dargestellte
offene Stellung bewegt werden.
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Insofern in dem Gehäuse in wesentlichem Ausmaß Wärme entwickelt wird,
wird eine neue und verbesserte Anordnung sowohl für die Abfuhr der ärme aus dem
Gehäuse als auch für das Kühlen der Reflektoren 30 vorgesehen.
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Das KLihlungssystem umfaßt ein Paar motorgetriebener Zentrifugal-
oder sonstiger geeigneter Gebläse 76 und 76'.
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Diese sind an der Rüciand 77 des Gehäuses 10 befestigt und durch Leitungen
78 und 79 mit Öffnungen 80 und 81 verbunden, so daß Luft aus den Gebläsen 76 und
76' in die die Lampeneinheiten umgebenden und durch die Querwände
18
und 19 begrenzten Räume geführt wird. Die Abzugleitung 82 ist gemäß Fig, 1 auch
an einer rnit ihr zusammenwirkenden Öffnung in der RüclaRland 77 des Gehäuses 10
befestigt und fluchtet mit ihr. Die Leitung 82 steht also mit dem Raum 84 zwischen
der Gehäuse-Rückvand 77 und der Querwand 18 in Verbindung. Der Raum 84 und der Ravm
85 in dem vorderen Ende des Gehäuses zwischen der Querwand 19 und der Gehäusevorderwand
86 sind durch Leitungen 87 und 88 verbunden, die sich zwischen den Querwänden 18
und 19 erstrecken und von ihnen getragen werden.
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Bei der vorerwähnten Anordnung wird Luft aus den Gebläsen 76 und 76'
durch die Leitungen 78 und 79 in die Räume zwischen den Querwänden 18 und 19 und
den Außenseiten der Lampeneinheiten 14 und 15 auf der einen Seite der Bahn 13 und
den Außenseiten der Lampeneinheiten 16 und 17 auf der anderen Seite der Bahn 13
geführt. Im Falle der Lampeneinheiten 14 und 15 tritt die Luft durch die Schlitze
oder Öffnungen 38, wie aus Fig. 1 ersichtlich, ein und strömt in beiden Richtungen
über die PJlckseiten der Reflektoren 30. Ein Teil der Luft fließt durch die Öffnungen
311 in die Platten 31 und wird durch Öffnungen 39 und in die Kammer 84 geführt.
Die übrige Luft fließt durch Öffnungen 32' in die Platten 32 und wird durch Öffnungen
40 in die Kammer 85 geführt. Derselbe LuStstrom tritt in Verbindung mit den Lampeneinheiten
16 und 17 auf. Die in die Kammer 85 strömende Luft fließt durch Leitungen 87 und
88 in die Kammer 84, und die gesamte Luft in der Kammer 84 wird durch die Leitung
82 abgeführt.
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I--lie bereits erwälaxit, ist es wichtig, daß die Luft die Kolben
der Lampen 37 nicht berührt und kühlt. Dies wird durch die bereits beschriebene
und in Fig. 3 und 4 veranschaulichte Bauweise erreicht. Die Luft wird durch die
Öffnungen 31' und 32' in den Platten 31 und 32 zwecks ELühlung der engen Halsteile
37 t der Lampen ebenso wie
der Sockel 35 und 36 gerichtet, wie
deutlicher aus Fig.
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5 ersichtlich ist. Da elektrische Anschlüsse an den Halsteilen 37'
befestigt sind, müssen die Öffnungen 90 und 91 in den Platten 31 und 32 einen Durchmesser
haben, der größer als die mit den Sockeln 35 und 36 in Eingriff stehenden elektrischen
Anschlüsse ist. Um ein Herumfließen von Luft um die Lampen 37 zu verhindern, sind
die Öffnungen 90 und 91 durch aufgeschnittene Ringe 93 aus einem Hochtemperatur-Isoliermaterial
verschlossen, die durch geeignete Bügel 94 festgehalten werden. Auf diese Weise
wird eine wirksame Kühlung der Lampenhälse 37' und der Sockel 35 und 36 erreicht,
und die Kühlluft kann nicht über und um die Lampen 37 fließen, was ihren Betrieb
nachteilig beeinflussen wUrde.
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Die aufgeschnittenen Ringe 93 sind ebenso wie die Dichtungsstreifen
60, 62, 70 und 73 vorzugsweise aus einem biegsamen Hochtemperaturmaterial geformt.
Ein solches Material, das für diesen Zweck als wirksam gefunden wurde, ist Asbest,
der mit einem Tetrafluoräthylenharz, allgemein unter dem Handelsnamen Teflon bekannt,
imprägniert ist. Andere geeignete Materialien lassen sich natürlich auch verwenden,
vorausgesetzt, daß sie die Erzielung einer guten Luftabdichtung ermöglichen.
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Patentansprüche: