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"Vorrichtung in einer Rotations-Druckmaschine zum
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Verhindern des Abschmutzens"
Vorrichtung in einer
Rotations-Druckmaschine zum Verhindern des Abschmutzens Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung in einer Rotations-Druckmaschine zum Verhindern des Abschmutzens
der frisch bedruckten Papierbahn auf einer metallischen Papierführungsfläche, insbesondere
auf einer Leit-oder Regulierwalze, einem Falztrichter oder einer Wendestange, durch
eine berührungslose Führung der Papierbahn über die Papierführungsfläche.
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Bei Rotations-Druckmaschinen wird die frisch bedruckte Papierbahn
für gewöhnlich über Leitwalzen, Regulierwalzen, Falztrichter, Wendestangen o. dgl.
geführt, welche die Papierbahn flächenhaft unterstützen sollen. Hier besteht die
Gefahr, daß sich an diesen Papierführungsflächen Farbe absetzt, welche ein Verschmieren
des Druckes verursacht, das es og. abschmutzen.
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In dem "Atlas des Zeitungs- und Illustrationsdruckes" von Alexander
Braun (Polygraphverlag, Frankfurt am Main, 1960) sind auf Seite 64 eine Reihe von
Maßnahmen aufgeführt, die ein solches Abschmutzens verhindern sollen.
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Diese Maßnahmen bestehen zum einen darin, die Oberfläche der Papierführungsflächen
entsprechend zu präparieren, beispielsweise sie auf Hochglanz zu polieren, zu verchromen,
mit einem farbabstoßenden Uberzug oder Gleitmittel zu versehen, oder sie mit Hilfe
eines Webbaumbleches, Glasperlenübereuges o. dgl. mit punktförmigen Papierauflagen
auszubilden, und zum anderen darin, die Papierbahn durch intensives Erwärmen oder
Abkühlen schnell zu trocknen. Sie sind teils zu aufwendig und teils, wenigstens
für die Herstellung hochwertiger Drucke, zu wenig wirksam.
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Aus der gleichen Veröffentlichung ist auch eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art bekannt, bei der also eine berührungslose Führung der Papierbahn erfolgt.
Diese wird hier dadurch erzielt, daß die Papierführungsflächen mit Druckluft gespeist
werden, so daß sich zwischen ihnen und der Papierbahn ein dünnes Luftpolster ausbildet,
auf welchem dann die Papierbahn berührungslos schwebt.
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Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Bereitstellung der Druckluft
einen beträchtlichen Energieaufwand erfordert und ihre Verwendung eine erhebliche
Geräuschbelästigung mit sich bringt. Uberdies kann auch sie nicht ständig ein Berühren
der Papierbahn verhindern, da bei bestimmten, nicht immer zu vermeidenden Papierbahnschwingungen
der Luftdruck der Blasluft zeitweilig oder stellenweise zusammenbrechen kann.
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Der Erfindung liegt nun demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
in einer Rotations-Druckmaschine zum Verhindern des Abschmutzens der eingangs genannten
Art zu schaffen, die wirksamer, kostensparender und geräuschärmer ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß die Papierführungsfläche
elektrisch isoliert angebracht und durch eine erste Hochspannungs-Gleichstromquelle
elektrostatisch aufladbar ist, daß - in Laufrichtung der Papierbahn gesehen - unmittelbar
vor der Papierführungsfläche eine über die Breite der Papierbahn reichende Auflade-Elektrode
angeordnet ist, welche mittels einer zweiten Hochspannungs-Gleichstromquelle die
Papierbahn elektrostatisch aufzuladen vermag, und daß die beiden Hochspannungs-Gleichstromquellen
auf der Papierführungsfläche und auf der Papierbahn gleichnamige elektrostatische
Ladungen zu erzeugen vermögen.
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Durch diese Maßnahmen wird eine äußerst kräftige Abstoßung der Papierbahn
erzielt, die darauf beruht, daß sich gleichnamige Ladungen abstoßen, und zwar um
so stärker, je geringer ihr Abstand ist. Die Abstoßungskraft wächst sogar überproportional
mit abnehmendem Abstand an, so daß auch kein zeitliches oder örtliches Zusammenbrechen
dieser Abstoßungskraft zu befürchten ist.
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Zur Aufrechterhaltung der Abstoßungskraft ist nur wenig Energie erforderlich,
weil nur ganz geringe Ströme fließen. Ersichtlich verursachen die erfinderischen
Maßnahmen auch keine zusätzlichen Geräusche.
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Uberraschenderweise tritt nun noch eine weitere Erscheinung auf, welche
den Einfluß der sich abstoßenden elektrostatischen Ladungen noch unterstützt. Infolge
des sich einstellenden geringen Abstandes und der für gewöhnlich hohen Transportgeschwindigkeit
der Papierbahn bildet sich aus aerodynamischen Gründen durch die von der Papierbahn
mitgerissenen Luftteilchen ein äußerst stabiler und an sich schon tragfähiger Luftfilm
aus, der somit auf die elektrostatische Abstoßungskraft noch verstärkend und weiter
stabilisierend wirkt. Dieser - mit dem Schmierfilmkeil bei Gleitlagern vergleichbare
- Luftfilm benötigt zu seiner Ausbildung und Aufrechterhaltung keinerlei zusätzliche
Energie und erzeugt wegen seines wirbelfreien Charakters auch keine Geräusche. Er
hat noch den weiteren Vorteil, daß er bei etwaigen kurzzeitigen Stromausfällen den
Abstand zwischen Papierbahn und Papierführungsfläche aufrechterhält.
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Um Anziehungskräfte zwischen der Papierbahn und ungeladenen Maschinenteilen
im weiteren Verlauf der Papierbahn zu vermeiden, ist hinter der Papierführungsfläche,
und
um definierte Ausgangsverhältnisse zu erzielen, vor der Auflade-Elektrode
je eine Entlade-Elektrode vorgesehen, mit welcher die Papierbahn entladen wird.
Diese Entlade-Elektroden werden vorteilhafterweise von Hochspannungs-Wechselstromquellen
gespeist, um eine intensivere Wirkung zu erzielen. Bei hohen Papierbahn-Geschwindigkei
ten und trockener Papierbahn, die einen Ladungsausgleich auf ihrer Oberfläche verzögert,
kann es zweckmäßig sein, die Hochspannungs-Wechselstromquelle mit einer Frequenz
arbeiten zu lassen, die groß ist etwa gegen die Netzfrequenz.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine
der beiden Hochspannungs-Gleichstromquellen in ihrer Ausgangsspannung und/oder ihrem
Ausgangsstrom einstellbar. Hierdurch kann in gewissen Grenzen die mechanische Papierbahnspannung
und/oder die Luftfilmdicke zwischen der Papierbahn und der Papierführungsfläche
geändert werden.
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Die Auflade- und Entlade-Elektroden können in an sich bekannter Weise
als Kamm oder Bürste mit feinen Spitzen ausgebildet sein, die in geringem Abstand
von der Oberfläche der Papierbahn enden und die elektrostatischen Ladungen auf die
Papierbahn aufzusprühen bzw. von dieser abzusaugen vermögen. Die elektrostatischen
Ladungen können jedoch auch durch Influenz auf die Papierbahn und ggf. auch auf
die Papierführungsfläche aufgebracht bzw. aufgebracht und wieder entfernt werden.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich trotz der Anwendung von
Hochspannungen auch im Tiefdruck verwenden, da wegen der gleichnamigen Ladungen
keine Uberschläge auftreten können und somit auch keine Brandgefahr besteht.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Wendestange mit einer Vorrichtung
nach der Erfindung und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 2.
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In der Zeichnung ist eine Wendestange 3 dargestellt, über welche eine
Papierbahn 5 mit einem ankommenden Trumm 7 und einem abgehenden Trumm 9 hinweggeführt
ist, um deren Laufrichtung zu verändern. Die Wendestange ist unter einem Winkel
von 450 zur Richtung des ankommenden Trumms 7 der Papierbahn 5 geneigt, so daß das
abgehende Trumm 9 die Wendestange 3 unter einem Winkel von 90° zum ankommenden Trumm
7 verläßt. In der Seitenansicht dieser Anordnung gemäß Fig. 1 sind das ankommende
Trumm 7 und das abgehende Trumm 9, wie durch die Pfeile 1-1-1 in Fig. 2 angedeutet,
übereinanderliegend dargestellt, um das Verständnis zu erleichtern.
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Aus der Zeichnung ist deutlich zu ersehen, daß die Papierbahn 5 die
Wendestange 3 unter einem beträchtlichen Umschlingungswinkel berührt und dadurch
flächenhaft auf ihr aufliegt. Auch wenn die Wendestange 3 als Walze ausgebildet,
auf Hochglanz poliert und/oder über entsprechende Öffnungen in ihrer Mantelfläche
mit einem Luftpolster versehen wird, ist es praktisch nicht möglich, ständig zu
verhindern, daß sich auf der Wendestange 3 Farbe absetzt, die dann den nachfolgenden
Druck verschmiert.
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Um diesem überstand, der jedesmal ein Anhalten der Maschine und ein
Reinigen der Wendestange 3 erfordert, wirksam abzuhelfen, ist nun die an sich metallisch
ausgeführte Wendestange 3, beispielsweise über zwei Isolierkörper 11 und 13 an ihren
Enden, isoliert im Maschinengehäuse gelagert und an eine hier nicht näher dargestellte
Hochspannungs-Gleichstromquelle angeschlossen. In Laufrichtung der Papierbahn 5
unmittelbar vor der Wendestange 3 ist dann eine Auflade-Elektrode 15 angeordnet,
die an die gleiche oder an eine zweite Hochspannungs-Gleichstromquelle angeschlossen
ist. Die Auflade-Elektrode 15 ist in an sich (etwa von dem elektrostatischen Bandgenerator
nach van-de-Graaff her) bekannter Weise als Kamm oder Bürste mit in feinen Spitzen
auslaufenden Zinken oder Drahtenden ausgebildet, die dicht unterhalb des ankommenden
Trumms 7 der Papierbahn 5 enden und auf diese Weise eine elektrostatische Ladung
auf die Oberfläche der Papierbahn 5 auf sprühen können.
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Wesentlich für die Wirkungsweise der Vorrichtung ist nun, daß die
auf die Papierbahn 5 aufgesprühte Ladung das gleiche Vorzeichen besitzt, wie die
auf die isolierte Wendestange 3 aufgebrachte Ladung. Da sich nach dem coulobschen
Gesetz gleichnamige Ladungen gegenseitig mit einer dem Produkt aus ihren Ladungsmengen
direkt und dem Quadrat aus ihrem Abstand umgekehrt proportionalen Kraft zurückdrängen,
erfolgt hierdurch eine kräftige Abstoßung der Papierbahn 5 durch die Wendestange
3. Bemerkenswert ist in diesem Zusammenhang, daß die Abstoßungskraft mit abnehmendem
Abstand zunimmt, sogar überproportional, so daß sich ein zwar geringer, aber sehr
stabiler Abstand einstellt, der gerade den Einflüssen, die diesen Abstand zu verringern
trachten, einen besonders großen Widerstand entgegensetzt.
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Dieser geringe Abstand hat nun weiterhin zur Folge, daß die von der
Papierbahn 5 mitgerissenen Luftteilchen aus aerodynamischen Gründen einen seinerseits
sehr stabilen Luftfilm zwischen der Papierbahn 5 und der Wendestange 3 bilden, der
für sich genommen bereits tragfähig ist, etwa in der gleichen Weise, wie der sich
bei Gleitlagern ausbildende Schmierfilmkeil ganz erhebliche Kräfte aufnehmen kann.
Dieser Luftfilm unterstützt die elektrostatische Abstoßungskraft der gleichnamigen
Ladungen und wirkt auch weiterhin stabilisierend auf den sich einstellenden Abstand
ein. Er benötigt zu seiner Ausbildung und Aufrechterhaltung ersichtlich keine zusätzliche
Energie und weist wegen der Art seiner Entstehung auch keine Wirbel auf, so daß
er geräuscharm ist.
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Das ablaufende Trumm der Papierbahn 5 verläßt die Wendestange im geladenen
Zustand. Dies hat zur Folge, daß es von dem nächsten auf Erdpotential liegenden
Maschinenteil angezogen würde. Um dies zu vermeiden, ist hinter der Wendestange
3 eine Entlade-Elektrode 17 angeordnet, welche die Ladung von der Papierbahn 5 wieder
absaugen kann. Diese Entlade-Elektrode 17 ist zweckmäßigerweise ähnlich aufgebaut
wie die Auflade-Elektrode 15, sie liegt aber vorteilhafterweise nicht an einer Gleichspannung,
sondern an einer Wechselspannung, damit sie einen stetig abklingenden Einfluß auf
die Papierbahn 5 ausübt. Bei höheren Papiergeschwindigkeiten sollte die Frequenz
dieser Wechselspannung groß sein, etwa gegenüber der Netzfrequenz, um sicherzustellen,
daß auch bei einer trockenen Papierbahn 5, bei der also ein Ladungsausgleich auf
ihrer Oberfläche nur langsam vonstatten geht, in Laufrichtung der Papierbahn 5 keine
Streifen entgegengesetzter Ladung zurückbleiben.
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In Fällen, wo sich die Papierbahn 5 von sich aus durch Reibung elektrostatisch
auflädt, ist es vorteilhaft, das ankommende Trumm 7 der Papierbahn 5 vor dem Erreichen
der Wendestange in einen definierten Anfangszustand zu entladen. Zu diesem Zweck
ist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine weitere Entlade-Elektrode 19 vor
der Auflade-Elektrode 15 angeordnet, die wie die Entlade-Elektrode 17 ausgebildet
und angeschlossen ist und dementsprechend in der gleichen Weise neutralisierend
auf die Papierbahn 5 einwirkt.
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Durch Wahl der Größe der an die Auflade-Elektrode 15 und an die Wendestange
3 angelegten Spannungen oder Ströme kann die jeweilige Ladungsmenge und damit auch
die ausgeübte Abstoßungskraft beeinflußt werden. Hierdurch ist somit eine sehr einfache
und bequeme Möglichkeit gegeben, die Bahnspannung der Papierbahn 5 und/oder ihren
Abstand von der Wendestange 3 einzustellen bzw. zu verändern.
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Die Erfindung ist im vorstehenden anhand des Beispieles einer Wendestange
erläutert worden. Sie läßt sich ersichtlich in gleicher Weise auch bei anderen metallischen
Papierführungsflächen anwenden, beispielsweise auch bei Leit- und Regulierwalzen
sowie bei Falztrichtern, bei welchen die durch sie erzielbaren Vorteile u. U. von
noch größerer Bedeutung sein können.
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L e e r s e i t e