DE2830870C2

DE2830870C2 - Vorrichtung zum Trocknen von insbesondere durch Siebdurck bedrucktem Material

Info

Publication number: DE2830870C2
Application number: DE19782830870
Authority: DE
Inventors: Ronald Mervin Greenacre Neusüdwales Mason
Original assignee: SCREEN PRINTING SUPPLIES Pty Ltd GREENACRE NEUSUEDWALES AU
Current assignee: SCREEN PRINTING SUPPLIES Pty Ltd GREENACRE NEUSUEDWALES AU
Priority date: 1978-07-13
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE2830870A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Zur Trocknung von bedruckten Aufzeichnungsträgern ist es bereits bekannt, Quecksilberdampflampen zu verwenden, die sowohl infrarotes als auch ultraviolettes Licht liefern. Allerdings arbeiten Quecksilberdampflampen bei Temperaturen über 450⁰C, so daß sie ein beträchtliches Maß an Wärme entwickeln. Diese beträchtliche Wärmeentwicklung kann schädliche Auswirkungen auf das bedruckte Material haben, welches sich infolge der Wärme kräuselt und bei zu langer Verweilzeit unter der Lampe sich sogar entzünden kann.

Um dieses Problem zu beheben, ist eine Bestrahlungsanlage bekannt (DE-OS 18 05 750), bei welcher eine Ultraviolett-Quecksilberhochdrucklampe verwendet wird, die mit einem Filter für die Infrarotstrahlen versehen ist. Dieser Filter besteht aus zwei konzentrischen transparenten Röhren, wobei im Ringraum zwischen beiden Röhren eine Kühlflüssigkeil enthalten ist. Da dieser Filter die Hochdrucklampe vollständig umschließt durchlaufen die gesamten Strahlen den Filter, so daß die Wärme weilgehend durch die im Filter enthaltene Kühlflüssig- keit absorbiert wird. Es werden damit im wesentlichen nurmehr UV-Strahlen auf das zu trocknende bedruckte Material geleitet.

Es ist aber bekannt, einen größeren oder kleineren Anteil an IR-Strahlen auf das bedruckte Material aufzubringen, um die Trocknung namentlich bei dickeren Farbaufträgen zu begünstigen. Eine bekannte Vorrichtung der gattungsgemäßen Art (DE-GM 76 37 428). welche dieser Erkenntnis Rechnung trägt, ordnet einer UV-Lam pe ein Filter für Infrarotstrahlen zu, welches aus zwei die Lampe völlig umschließenden konzentrischen Röhren besteht. Um die Energie der IR-Strahlung auf das zu bedruckende Material zu variieren, ist das innere Rohr relativ zum Außenrohr radial bewegbar angeordnet so daß die Stärke des Ringraums zwischen den beiden Röhren örtlich vergrößert bzw. verkleinert werden kann. Auch bei dieser Vorrichtung durchlaufen sämtliche Strahlen von der Lampe das Filter, mittels dem die Wärmeenergie abgeführt wird. Damit läßt sich allerdings der Anteil an Infrarotstrahlung, der zur Begünstigung des Trocknungsvorgangs auf das bedruckte Material gelangen soll, nur schwer bestimmen und regulieren. Dies ist aber immer dann erforderlich, wenn mit der Vorrichtung Farbaufträge in einem großen Dickenbereich getrockne) werden sollen, wie es insbesondere beim Siebdruck der Fall ist. Dort ist der Anteil an Infrarotsirahlen, der auf das bedruckte Material gelangen soll, entsprechend einzustellen, um einerseits bei Farbaufträgen mit unterschiedlichen Dicken eine ausreichende Tiefenhärtung und damit Haftung des Farbauftrags auf dem Material zu erzielen und andererseits ein Verbrennen des bedruckten Materials infolge übermäßiger IR-Strahlung zu verhindern.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß in einfacher und zuverlässiger Weise der Anteil an IR-Strahlung, der zur Begünstigung des Trocknungsvorgangs auf das bedruckte Material gelangen soll, regulierbar ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I erhaltenen Maßnahmen gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.

Nach Maßgabe der Erfindung wird im Strahlengang zwischen Lampe und Trocknungszone das Filter angeordnet. Dadurch ist es möglich, nur einen Teil der von der Lampe abgestrahlten Strahlung zu filtern, wohingegen die übrige Strahlung das Filter passiert und unmittelbar auf das Trocknungsgut gelangt. Dadurch läßt sich der Anteil der auszufilternden IR-Strahlcn und damit der Anteil an abzuschirmender Wärme einfach und verläßlich bestimmen, wobei der für den Trocknungsvorgang herangezogene Wärmeanteil durch die am Filter vorbeigelangenden und auf das Trocknungsgut auftretenden Strahlen regulieren. Diese Regelung kann man in einfacher Weise durch Höhenverstellung des Filters relativ zur Lampe oder durch unterschiedlich geformte Filter erzielen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich somit eine sehr wirksame und flexible Trocknungsvorrichtung, die durch entsprechende Regelung der Ausfilterung der IR-Strahlen an unterschiedliche Dicken der Farbaufträge anpassen läßt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispielc der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt F i g. 1 schematisch eine auf der Rückseite von einem Reflektor umgebene Quecksilberdampfröhre oberhalb b5 der Trocknungszone,

F i g. 2 eine Anordnung nach ^r i g. 1 mit einem von Wasser durchströmten, transparenten Rohr als Filter für die IR-Strahlung, wobei das Rohr unterhalb des Brennpunkts des Reflektors angeordnet ist,

F i g. 3 die Anordnung nach F i g. 2, bei der das Rohr im Brennpunkt der Quecksilberdampfröhre angeordnet

fS ist,

|| F i g. 4 die Anordnung nach F i g. 2, bei der das Rohr oberhalb des Brennpunkts der Quecksilberdampfröhre

g angeordnet ist,

Il F i g. 5 schematisch eine bekannte Am irdnung,

# Fig.6 eine perspektivische Ansicht einer Trocknungsvorrichtung mit einem Filter entsprechend den

Il Fig. 1-4,

%i F i g. 7 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung nach F i g. 6,

F i g. 8 eine schematische Draufsicht längs der Linie 8-8 der F i g. 7 zur Wiedergabe des Saugbsttes und des

jii Filters.

ϊ& F i g. 9 tine schematische Darstellung der Wasserkühlung für das Filter,

''..'j F i g. 10 eine schematische Stirnansicht zur Wiedergabe verschiedener Bauteile der Vorrichtung nach F i g. 6.

ν- In den F i g. 1 bis 4 voll und stark ausgezogene und mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnete Linien sind

f| reflektierte gefilterte Strahlen.

|| Voll ausgezogene, aber dünnere und mit 13 identifizierte Linien sind reflektierte ungefilterte Strahlen. Gestri-

jJS chelte und mit 14 identifizierte Linien sind direkte ungefilterte Sirahlen und strichpunktiert gezeichnete und mit

£| 15 identifizierte Linien sind direkte gefilterte Strahlen.

M Fig. 1 zeigt eine Quecksilberdampflampe 10 und einen Reflektor 11 in einem Gehäuse 12 mit einem Brenn-

[pi punkt im Abstand von 103 mm von der Mitte der Lampe 10 und 76,2 mm von der Unterkante des Reflektors 11.

M Sowohl die reflektierten Strahlen 13 als juch die direkten Strahlen 14 weisen einen ununterbrochenen Strahlen-

|f gang auf ein bedrucktes Material 20 auf, das in einem Abstand von 230 mm von der Lampenmitte und von

jS 204 mm von der Unterkante des Reflektors angeordnet ist

j| Die unmittelbar nach Belichtung durch die Lampe erzielten Trocknungsergebnisse bei Siebdruck mit einem

p weißen fotohärtbaren Überzug (annähernd 25 Mikron Tiefe) auf einem überzogenen Material durch ein Nylon-

j£ sieb Nr. 200 S-GT überzogen mit einer direkten Fotoemulsion sind folgende:

fe

['. Maximale Fördergeschwindigkeit

Γ für annehmbare Farbenhaftung auf dem

; bedruckten Material 47 m/min

Jl Maximale Fördergeschwindigkeit für

; haftfreies Stapeln des bedruckten Materials 35 m/min

ι Materialtemperatur 17 m/min —49⁰C

:; Materialtemperatur 66 m/min — 65,6° C

gefilterte reflektierte Energie 16 -0%

gefilterte direkte Energie 15 -0%

F i g. 2 zeigt die gleiche Anordnung wie in F i g. 1 mit einem Rohr 17 mit 40 mm Durchmesser (z. B. aus Quarz, Vicor, Pyrex usw.), das mit seiner Mitte 166 mm von der Lampenmitte und 140 mm vom Fuß des Reflektors 11 entfernt angeordnet ist. Dieses Rohr enthält ein flüssiges oder fließfähiges Infrarotfiltermittel (z. B. Wasser), das durch das Rohr umgewälzt wird. Die Mitte der Lampe 10, der Reflektionsstrahlenbrennpunkt 21 und die Rohrmitte befinden sich alle in einer gleichen Ebene senkrecht zur Ebene des bedruckten Materials 20. Die mehrfach wiederholten Versuche hatten folgende Ergebnisse.

F i g. 3 zeigt die gleiche Anordnung wie in F i g. 2, wobei jedoch das Rohr 17 in einer Höhe von 90 mm von der Ruhrmitte zur Lampenmitte und 63,5 mm von der Rohrmitte zum Reflektorfuß angeordnet ist. Die wiederholten Versuche hatten folgende Ergebnisse:

Maximale Fördergeschwindigkeit

für annehmbare Farbhaftung

am bedruckten Material 35 m/min

maximale Fördergeschwindigkeit für

haftfreies Stapeln des bedruckten Materials 11 m/min

Bahntemperatur 17 m/min — 39°C Bahntenperatur 6,6 m/min — 43,3°C

gefilterte reflektierte Energie 16 -100%

gefilterte direkte Energie 15 - 23,5%

ungefilterte direkte Energie 14 - 76,5%

Maximale Fördergeschwindigkeit	47 m/min
für annehmbare Farbhaftung auf dem
bedruckten Material	33 m/min
Maximale Fördergeschwindigkeit für	17 m/min-46°C
haftfreies Stapeln des bedruckten Materials	6,6 m/min - 6O⁰C
Bahntemperatur	-50%
Bahntemperatur	-13%
gefilterte reflektierte Energie 16	-87%
gefilterte direkte Energie 15
ungefilterte direkte Energie 14

Fig.4 zeigt die gleiche Anordnung wie in Fig.3, wobei sich das Rohr 17 in einer neuen Stellung 65 mm von der Rohrmitte zur Lampenmitte und 38,2 mm von der Rohrmitte zum Reflektorfuß befindet. Die wiederholten Versuche hatten folgende Ergebnisse:

Maximale Fördergeschwindigkeit für annehmbare Farbhaftung auf dem bedruckten Material maximale Fördergeschwindigkeit für haftfreies Stapeln des bedruckten Materials Bahntemperatur Bahntemperatur gefilterte reflektierte Energie 16 gefilterte direkte Energie 15 ungefilterte direkte Energie 14

keine Haftung bei 1,5 m/min

6,6 m/min 17,1 m/min weniger als 37,8° 6,6 m/min-43,3° C -100% -30.5% -69,5%

F i g. 5 zeigt eine Quecksilberdampflampe 10 mit Reflektor 11 und zwei Quarzrohren 19 unterhalb der Lampe innerhalb des Reflektors, wobei Kühlwasser durch die Rohre 19 fließt, welche die dem Druckgut zugewandte Seite des Reflektors vollständig abschließen. Es gibt keine Haftung, obwohl das bedruckte Material unter der Lampe stationär gehalten wurde.

Gefilterte reflektierte Energie 16 gefilterte direkte Energie 15

-100% -100%

Versuche bei unterschiedlichen Röhrenhöhen für eine vorgegebene Farbe führten zu folgenden Ergebnissen: Versuchsergebnisse

Versuch I Versuch 2 Versuch 3 Versuch 4 Versuch 5 Versuch 6 Versuch 7 (Fig. I (Fig.5

Anord- Anordnung)

nung)

Annehmbare	47 m/min	46 m/min	45 m/min	35 m/min	1,5 m/min	1,5 m/min	keine Haftung
Farbhaftung bei
35 Annehmbares	35 m/min	33 m/min	30 m/min	11 m/min	6,6 m/min	2,7 m/min	keine Haftung
Stapelergebnis bei
0 17 m/min	49° C	48⁰C	46° C	39° C	37.8°C	< 37,8° C	< 37,8° C
Bahntemperatur
0 6,6 m/min	65.6° C	63⁰C	6O⁰C	43,3° C	41°C	< 37.8" C	<37.8°C
40 direkte Energie	100%	95%	87%	76.5%	69,5%	50%	0

N.B. 37.8°C war die nicdrigsic Temperatur, die leicht mit der verfügbaren Einrichtung gemessen werden konnte.

Aus dem obigen ergibt sich, daß bei Abnahme der ungefilterten direkten Energie (durch Anheben des Rohres 17) die Temperatur des bedruckten Materials abnimmt und die Härte- oder Trocknungseigenschaften oder Intensität der Strahlungsenergie herabgesetzt werden.

Die obigen Versuchsergebnissc zeigen, daß eine gewisse Ausfilterung notwendig ist, um eine Überhitzung zu vermeiden, die zu einem Schrumpfen des bedruckten Materials, zu einer Oberflächenkräuselung des Materials und oft zu einer Entzündung führt, wenn das bedruckte Material nicht kontinuierlich durch die Trocknungszone geführt wird. Darüber hinaus gilt, daß je enger der Lampenreflcktor und das Filterrohr zum bedruckten Material steht, umso intensiver der Anteil an ungefilterter direkter Energie ist und umso größer und stärker die Aushärtung wird, was jedoch wieder Wärmeproblemc mit sich bringt.
Aus den durchgeführten Versuchen ergeben sich somit die folgenden Grundmerkmale:

(1) Ein Teil jedoch nicht die gesamte Energie von der Lichtquelle muß zur Herabsetzung der Wärmeentwicklung ausgefiltert werden;

(2) Das Ausmaß der nicht gefilterten direkten Energie liegt zwischen 50% und 95%. um zu einer zufriedenstellenden Farbaushärtung bei annehmbaren Temperaturen und Fördergeschwindigkeiten zu kommen; und

(3) vorzugsweise ist der Mitte-zu-Mitte-Abstand von Lampe zu Kühlflüssigkeitsrohr 52 bis 180 mm und der Abstand des bedruckten Materials zur Lampenmitte 100 bis 240 mm für eine UV-Lampe mit 200 W pro

25 mm Längenerstreckung.

Die in den Fig.6 bis 10 wiedergegebene Ausführungsform enthält ein Gehäuse 21, durch das ein endloser Förderer 22 hindurchläuft, wobei Schlitzöffnungen 23 zwischen dem Förderer 22 und den Abschirmplatten 24 des Gehäuses vorgesehen sind, welche den Ein- und Austritt des bedruckten Materials, beispielsweise in Form eines bedruckten Blatt- oder Bahnmaterials in das bzw. aus dem Gehäuse erlauben.

Innerhalb des Gehäuses 21 und unmittelbar unterhalb des Förderers 22 befindet sich ein Saugbett 25, welches das bedruckte Material gegen den Förderer hält, während es sich in der kritischen Zone unterhalb der UV-l.am-

pe befindet. Das Saugbett hält das bedruckte Material stabil, während es der UV-Strahlung ausgesetzt wird. Das Saugbett 25 enthält einen Hohlkörper 26 mit einer Vielzahl von querverlaufenden Saugschlitzen 27. Der Hohlkörper 26 ist über ein Leitungssystem mit einer Parallelanordnung 28 an eine Saugpumpe oder Gebläse 29 angeschlossen.

Oberhalb des Förderers befindet sich ein Filter für IR-Strahlen in Form einer Kühlschlange 30 mit zwei Schenkeln, die durch Rohre 31 gebildet und durch ein U-förmiges Verbindungsstück 32 miteinander verbunden sind. Das Kühlwasser wird in einem Behälter 33 mit zugeordneten Wärmeaustauschkühlvorrichtungen 34 vorrätig gehalten. Das Kühlwasser wird durch die Pumpe 35 in ein Rohr 31 gepumpt. Der Austritt aus der Kühlschlange 30 führt zu einem Kopf 39, in dem sich ein Überlauf 40 befindet, welcher oberhalb des anderen Endes 38 des Rohres 31 sitzt, um sicherzustellen, daß das Rohr geeignet gefüllt ist. Außerdem ist eine Entlüftung O vorgesehen.

An einem Rahmen 42 sind zwei Quecksilberdampflampen 41 unmittelbar oberhalb und parallel zu den Filterrohren 31 und in einem vorbestimmten Abstand dazu angeordnet. Außerdem ist ein Reflektorgehäuse 43 für jede Lampe 41 vorgesehen. Jedes Reflektorgehäuse enthält einen halbkreisförmigen Reflektor 44 zur Reflexion von Strahlen, die normalerweise nicht auf den Förderer auftreffen, zurück auf den Förderer. Außerdem ist eine Rückwand 45 um den Reflektor 44 vorgesehen, so daß ein Luftkanal zwischen der Rückwand 45 und der Rückseite des Reflektors 44 zur Umwälzung von Kühlluft entsteht. Die Luft wird von beiden Enden der Rückwand 45 mit Hilfe eines mittigen Auslaßrohres 46 abgezogen, das an ein Sauggebläse 30' angeschlossen ist.

Die Luft strömt auf ihrem oberen Weg, wenn sie am kühlsten ist, über die Anschlußteile, wo die Rohrenden an die Stromversorgung angeschlossen sind und wo sich die heißesten Zonen befinden. Innerhalb des Gehäuses gibt es einen leichten Unterdruck bezüglich der eintretenden Luft, die durch das Gebläse 47 durch das Filter 48 eingesaugt wird, wobei die Luft durch das Gebläse 30' nach dem Kühlen der Rohre abgegeben und vom Gebläse 29 nach dem Durchgang durch das Saugbelt 25 entfernt wird. Der Ausgleich zwischen eintretender und austretender Luft wird erreicht durch die Prallanordnung 28 in der Leitung zum Gebläse 29.

25

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trocknen von insbesondere durch Siebdruck bedrucktem Material mit mindestens einer Lampe für UV- und lR-Bestrahlung, die ein Filter für Infrarotstrahlen aufweist und die über einer Trocknungszone unter einem Reflektor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (17, 31) im Strahlengang zwischen Lampe (10, 41) und Trocknungszone zum teilweisen Ausfiltern der IR-Strahlen angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (17,31) derart angeordnet oder ausgebildet ist, daß es zwischen 5 und 50% der direkten I R-Strahlen ausfiltert

ίο 3. Vorrichtung nach Anspruch ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (17,31) ein vom Kühlmittel

kontinuierlich durchflossenes Rohr ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3. gekennzeichnet durch einen dem Rohr (31) zugeordneten Überlauf (40), der das Kühlmittel auf solcher Höhe hält, daß das Rohr vollständig gefüllt bleibt

5. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (31) eine Entlüftung (0) aufweist