DE3131312C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle der Wirksamkeit der Trocknung eines Trocknungsgutes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Kontrolle für die Wirksamkeit der Trocknung, insbesondere eines flächenförmigen Trocknungsgutes (2), das in einem Haupttrockner (6) getrocknet wird. Hierbei wird eine zusätzliche Kontroll-Trocknung (Kontroll-Trockner 11) einer bereits getrockneten Zone des Trocknungsgutes (2) durchgeführt, worauf die dabei anfallende Abluft (16) auf ihren Gehalt an Stoffen analysiert (Analysengerät 15) wird, die aus dem Trocknungsgut zu entfernen sind. Der Trocknungsvorgang kann auf diese Weise berührungsfrei überwacht und - gegebenenfalls automatisch - gesteuert werden.

Description

Die Erfindung betriff: ein Verfahren zur Kontrolle der Wirksamkeit der Trocknung eines Trocknungsgutes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es gibt sehr verschiedenartig feuchte Güter, die vor Ihrer Weiterverarbeitung oder Verwendung getrocknet werden müssen. Die Güter können dabei generell wäßrige Medien enthalten, oder es kann sich bei dem Trocknungsgut um sehr verschiedenartig beschichtete Oberflächen des Trocknungsgutes selbst handeln, z. B. können diese Oberflächen mit Druckfarbe bedruckt, mit Irgendwelchen anderen Farben lackiert oder In sonstiger Welse beschichtet sein. Unter Trocknung soll hler ganz allgemein sowohl die im engeren Sinne zu verstehende physikalische Trocknung, bei der Feuchtigkeitsanteile aus dem bzw. von dem Trockengut verdampft und abgeführt wird, als auch die Im weiteren Sinne als Trocknung bezeichneten Verfestigungsvorgänge von Farbaufträgen, Beschichtungen und dgl. verstanden werden.

Betrachtet man beispielsweise die verschiedenen Druckverfahren (Tiefdruck, Flexodruck, Rollenoffsetdruck usw.) sowie auch Lacklerverfahren, dann werden also hler flüssige Anteile der Beschlchtungsstoffe von den meist flächenförmigen Gütern verdampft und dabei getrocknet, wobei sich der erforderliche Aufwand nach Auftragsmenge und -dicke, nach Art der zu verdampfenden Flüssigkeit, nach Art des beschichteten Gutes und nach der zur evtl. Welterverarbeitung des Gutes zur Verfügung stehenden Zeit richtet. Die Trockcungszelt kann dabei sehr kurz sein; beispielsweise beim Tiefdruckverfahren arbeitet man bereits mit Gutgeschwindigkeiten von etwa IS m/s.

Betrachtet man weiterhin das zuvor erwähnte Beispiel, dann wird die Trocknung des Trocknungsgutes - je nach den Gegebenheiten - meist mit kalter oder erwärmter Luft vorgenommen. Eine nicht ausreichende Trocknung führt vielfach zu einem unerwünschten Abschmieren des Trocknungsgutes bei dessen Weiterverarbeitung. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich vor allem auch bei einem Mehrfarbendruck, bei dem die jeweils vorher aufgetragenen Farbschichten immer wieder aufgeweicht werden, weshalb die Trocknung nachfolgender Schichten zunehmend langsamer erfolgt. Eine ungenügende Trocknung kann weiterhin zu einem Verkleben der beschichteten Güter führen und damit eine Welterverarbeitung behindern oder gar unmöglich machen. Wenn weiterhin mit der unvollkommen getrockneten Schicht des Trocknungsgutes verschlepptes Lösungsmittel etwa in einen Arbeitsraum gelangt, dann kann dies zu einer unzulässigen Überschreitung der sog. MAK-Werte führen. Aus den genannten Gründer besteht daher allgemein die Tendenz zu einem Übertrocknen des Trocknungsgutes, was jedoch einerseits zu einem unerwünschten Verspröden oder Schrumpfen des Trocknungsgutes (mit der Folge von Passerschwierigkelten beim Mehrfarbendruck) führen kann und andererseits einen erhöhten Energiebedarf mit sich bringt.

Bei den heute verwendeten Trocknungsverfahren und -einrichtungen Ist es üblich, den Trocknungsvorgang nach Erfahrungskriterien von Hand zu steuern, weshalb sich Schwankungen in der Trocknungsquailtät vielfach nicht vermelden lassen.

Es 1st ferner bereits versucht worden, den Trocknungsvorgang von laufenden Materialbahnen nur mit Hilfe von technischen Hilfsmitteln zu überwachen. So 1st beispielsweise In dem Institutsbericht Nr. 1 (1980) des Instituts für Druckmaschinen und Druckverfahren der Technischen Universität Darmstadt von M. Glück, J. Rodriguez-GHes, K. R. Scheuter und G. Hübner ein Verfahren beschrieben worden, bei dem das Abschmlerverhalten von Druckfarbe dadurch geprüft wird, daß an die laufende Papierbahn eine Glasplatte angepreßt und die resultierende Verschmierung elektro-optisch bewertet wird. Da bei diesem Verfahren zumindest die Glasplatte mit der transportierten Papierbahn in Berührung gebracht wird, treten Nachtelle durch eine Beeinträchtigung der Bildqualität, durch die Bahnführung und außerdem durch eine elektrostatische Aufladung auf.

Für einen anderen Zweck, nämlich zur Wiedergewinnung der bei der Trocknung (etwa von Karosserlen nach dem Aufbringen einer Lacklösung) verflüchtigten Bestandteile, Ist es bereits bekannt, die Konzentration der verflüchtigten Stoffe In der Absaugleitung etwa konstant zu halten, um auf diese Welse zu einem optimalen Betrieb der Wiedergewinnungsanlage zu kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der Im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art so auszubilden, daß die Kontrolle der Wirksamkeit der Trocknung Im wesentlichen nur mit technischen Hilfsmitteln sowie ohne Berührung mit dem Trocknungsgut durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt nach dem eigentlichen Trocknungsvorgang (do Haupttrocknung) eine weitere Trocknung, nämlich die Kontrolltrocknung, wobei die bei dieser Kontrolltrocknung anfallende Abluft auf ihren Gehalt an aus dem Trocknungsgut zu entfernenden Stoffen analysiert wird. Je gründlicher bei der Haupttrocknung getrocknet wird, um so geiiiger ist der Gehalt an aus dem Trocknungsgut zu entfernenden Stoffen in der Abluft der Kontrolltrocknung. Man erhalt durch diese berührungsfreie Überwachung eine sehr zuverlässige Aussage Ober die Wirksamkeit der Haupttrocknung sowie brauchbare Signale zur Steuerung der Haupttrocknung.

Es hat sich hierbei als besonders günstig erwiesen, wenn bei der Kontrolltrocknung der bereits getrockneten Trocknungsgut-Zone ein Kontroll-Luftstrom mit vorbestimmter Temperatur zugeführt wird, der in seiner Luftmenge gegenüber der eines für die Haupttrocknung benötigten Trocknungsluftstromes verhältnismäßig klein gehalten und als Abluft der Analysierung unterworfen wird. Auf diese Weise kann mit Hilfe des zugeführten Kontroll-Luftstromes die vorzunehmende Kontrolltrocknung In äußerst günstiger Welse gesteuert werden, wobei dann die entstehende Abluft gesammelt und analysiert wird.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren Ist besonders gut geeignet für ein kontinuierliches Trocknen von flächenförmigem Trocknungsgut, wobei der Kontroll-Luftstrom zweckmäßig fortlaufend analysiert wird, so daß man auch stets die aktuellen Kontrollwerte erhält.

Bei diesem erflndungsgemäßen Verfahren kann das flächenförmige Trocknungsgut sowohl kontinuierlich transportiert als auch in ruhendem Zustand getrocknet und auf die Wirksamkeit der Trocknung untersucht werden. Im ersten dieser beiden Fälle kann es sich vorzugsweise um platten-, folien-, blatt- oder bahnförmiges Trocknungsgut handeln, wahrend im zweiten Falle vorzugsweise schlecht transportables Trocknungsgut bearbeitet wird.

Erfindungsgemäß Ist es - wie bereits angedeutet besonders günstig, wenn die bei der Analysierung des Kontroll-Luftstromes gewonnenen Werte einer Einrichtung zur Steuerung des Trocknungsvorganges zugeleitet werden. Auf diese Welse besteht die Möglichkeit einer automatischen Kontrolle und Steuerung des Trocknungsvorganges.

Dabei Ist es dann besonders günstig, wenn das Trocknungsgut vor oder nach seinem Kontakt mit dem Kontroll-Luftstrom zusätzlich noch diskontinuierlich auf seinen Trocknungszustand und auf evtl. noch enthaltende Reste an entfernbaren Stoffen untersucht wird; die hierbei erhaltenen Daten können dann ergänzend als Vergleichs- bzw. Korrekturwerte für die Steuerung des Trocknungsvorganges benutzt werden. Wenn es sich bei dem Trocknungsgut dann beispielsweise um bedrucktes Material handelt, dann kann dir tatsächliche Trocknungszustand des auf dem Trocknungsgut vorhandenen Druckes beispielsweise noch auf Lösungsmittelreste und auf sein Abschnilerverhalten untersucht werden. Diese erhaltenen Daten können gespeichert und im Bedarfsfalle als Vergleichs- und Korrekturwerte für die Steuerung des (Haupt-)Trocknungsvorganges herangezogen werden, und zwar zusätzlich zu den durch das Analysleren des Kontroll-Luftstromes erhaltenen Werten.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält einen Haupttrockner zum Trocknen des Trocknungsgutes. Erfindungsgemäß zeichnet sich diese Vorrichtung dadurch aus, daß dem Haupttrockner ein Im Verhältnis dazu kleiner Kontrolltrockner für die Erzeugung des Kontroll-Luftstromes und dessen Aufblasung auf das Trocknungsgut nachgeordnet 1st, wobei dieser Kontroll trockner eine Abluft-Sammelleitung aufweist, die direkt an ein Analysengerät angeschlossen ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele. Ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung ist In der einzigen Zeichnungsfigur ganz schematisch veranschaulicht.

Bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß es sich hler um eine Vorrichtung handelt, die zum Trocknen und zur Trocknungskontrolle einer in Richtung der Pfeile 1 transportierten Warenbahn 2 ausgebildet ist. Die Warenbahn 2, die In diesem Falle das flächenförmige Trocknungsgut bildet, wird vor dem Trocknen In einer Einrichtung 3 zumindest auf Ihrer einen Seite in bekannter Weise beschichtet (z. B. bedruckt); diese Einrichtung 3 kann übliche Beschichtung- bzw. Druckwalzen 4, 5 enthalten, zwischen denen die Warenbahn 2 hindurchgefühlt wird.

Nach dem Beschichten In der Einrichtung 3 wird die Warenbahn 2 durch einen Haupttrockner 6 hindurchtransportiert, der zum eigentlichen Trocknen der Warenbahn 2 bzw. der darauf aufgebrachten Beschichtung dient. Als Haupttrockner 6 kann jeder für diese Zwecke geeignete Trockner herkömmlicher Bauart verwendet werden. Der Haupttrockner 6 besitzt ein Zuluftrohr 7 für die Zuführung von Trocknungsluft (gestrichelter Pfeil 8) sowie ein Abluftrohr 9 für das Ableiten verbrauchter Trocknungsluft (gestrichelter Pfeil 10).

Dem Haupttrockner 6 Ist ein Kontrolltrockner 11 nachgeordnet, der im Prinzip ähnlich aufgebaut sein kann wie der Haupttrockner 6, jedoch im Verhältnis zu diesem Haupttrockner 6 deutlich kleiner ausgebildet sein kann. Auch dieser Kontroütrockner 11 besitzt ein Zuluftrohr 12 für das Zuführen von Kontroll-Trocknungsluft (gestrichelte Pfeile 13) sowie eine Abluft-Sammelleitung 14, die direkt an ein Analysengerät 15 angeschlossen 1st und in der die gesammelte Abluft (gestrichelte Pfeile 16) aus dem Kontrolltrockner 11 abgeleitet und dem Analysengerät 15 als Kontroll-Luftstrom zugeführt wird. In diesem Kontrolltrockner 11 wird somit durch die Kontrolltrockenluft (Pfeile 13) ein Kontroll-Luftstrom erzeugt, auf die fortlaufend transportierte Warenbahn 2 aufgeblasen (wie beim üblichen Trocknungsvorgang) und dann - nachdem die Kontroll-Trocknungsluft als Abluft wieder gesammelt und dem Analysengerät 15 zugeleitet worden 1st - analysiert. Bei diesem Analysleren soll die Abluft (Pfeil 16) bzw. der Kontroll-Luftstrom auf den Gehalt an aus dem Trocknungsgut, also aus der Warenbahn 2, entfernbaren Stoffen untersucht werden.

Wenn die Warenbahn 2 eine Lösungsmittel enthaltende Beschichtung erhalten hut, dann kann das Analysengerät 15 einen Flammen-Ionlsatlons-Detektor enthalten oder es kann In der Hauptsache durch diesen Flammen-Ionlsations-Detektor gebildet sein.

Für die Zusammenordnung von Haupttrockner 6 und Kontrolltrockner 11 bestehen mehrere Möglichkeiten.

Zunächst einmal werden der Kontrolltrockner 11 und das Analysengerät 15 vorzugsweise baulich zusammengeschaltet sein (sie können auch eine Baueinheit bilden). Hierbei kann der Kontrolltrockner 11 (einschließlich Analysengerät 15) dann generell an einer frei wählbaren, zweckmäßigen Stelle dem Haupttrockner 6 nachgeordnet sein. In vielen Ausführungsfällen kann es jedoch auch besonders vorteilhaft sein, den Kontrolltrockner 11 (einschließlich Analysengerät 15) unmittelbar hinter dem Haupttrockner 6 anzuordnen oder, was baulich besonders vorteilhaft Ist, beide zu einer Baueinheit auszubilden. Die zuerst genannte Möglichkeit (gesonderte Nachordnung der aus Kontrolltrockner 11 und Analysengerät 15 bestehenden Einheit) ist in der Zeichnung durch den strichpunktierten Kasten 17 angedeutet, während die Möglichkeit der Baueinheit von Haupttrockner 6 und Kontrolltrockner 11 (einschließlich Analysengerät 15) durch die Einrahmung 18 In Strich-Punkt-Punkt-Strich-Form angedeutet 1st.

Vorteilhafterwelse 1st für diese Vorrichtung ferner eine Steuereinrichtung 19 vorhanden, die - wie durch gestrichelte Linien angedeutet Ist - einerseits mit dem Kontrolltrockner 11 und dem Ihm zugeordneten Analysengerät 15 sowie andererseits mit dem Haupttrockner 6 steuerungsmäßig verbunden ist. Diese Steuereinrichtung 19 besitzt dabei zweckmäßig einen Kleinrechner 20, in dem zumindest die Daten des Analysengerätes 15 für die Steuerung des Haupttrockners 6 ausgewertet werden können. In diesem Kleinrechner können ferner die weiter oben erwähnten Daten gespeichert werden, die zusätzlich zu der Analysierung des Kontroll-Luftstromes beispielsweise durch diskontinuierlich vorgenommene (Lösungsmittelrest-) Bestimmungen und Abschmierprüfungen gewonnen und als ergänzende Vergleichs- bzw. Korrekturwerte für die Trocknersteuerung benutzt werden.

Der Haupttrockner 6 (und ebenfalls auch der nachgeordnete Kontrolltrockner 11 mit dem Analysengerät 15) kann grundsätzlich zum Trocknen von feuchtem, bedrucktem, beschichtetem oder mit Farbauftrag versehenem Trocknungsgut ausgebildet sein, und bei der zu trocknenden Warenbahn kann es sich grundsätzlich um alle für diese Zwecke geeigneten Materialien handeln (z. B. Papier, Pappe, Textilien, Kunststoffe bzw. Kunststoffolien, Bleche und dgl.).

Hinsichtlich der Ausbildung von Haupttrockner und Kontrolltrockner sei nochmals zum Ausdruck gebracht, daß es sich hier um jeden geeigneten Trockner handeln kann. Es können z. B. Trockner verwendet werden, bei denen mit aufgeheizter Warmluft, mii Kaii- oder Umgebungsluft oder auch In der Hauptsache mit Heizstrahlern (z. B. Infrarotstrahlern) getrocknet wird.

Im folgenden sei noch ein Arbeltsbelsplel aus der Druckereitechnik näher erläutert:

In einer Tiefdruckmaschine wurde bei konstanter Warenbahngeschwindigkeit von etwa 6 m/s eine Papierbahn mit toluolhaltiger Tiefdruckfarbe bedruckt. Die Warenbahn passierte einen Haupttrockner und danach einen im Vergleich zum Haupttrockner kleinen Kontrolltrockner. Während die Einstellung des Kontrolltrockners konstant gehalten wurde (Raumtemperatur, konstante Luftströmung), wurde am Haupttrockner die Temperatur der Trocknungsluft (bei konstanter Strömung) zu Versuchszwecken variiert. Die für den Kontroll-Luftstrom benutzte, gesammelte Abluft des Kontrolltrockners wurde In einem im wesentlichen durch einen Flammen-Ionisatlons-Detektor gebildeten Analysengerät laufend auf Ihren Gehalt an Toluol analysiert. Die aus der getrockneten Papierbahn abgelegten Drucke wurden schließlich auf die Wirksamkeit der erzielten Trocknung und auf die jeweilige Abschmierfestigkeit untersucht. Dabei wurden die In der nachfolgenden Tabelle angegebenen Werte erzielt.

Ergebnis:

Temperatur	Toluol-Gehalt	Abschmier
im Haupttrockner	im Kontrolltrockner	festigkeit
(0C)	(mg/Nm3)
55	3,6	gut
45	5,9	mäßig
35	9,6	schlecht

Während sich die obigen Beispiele (einschließlich der in der Zeichnung veranschaulichten Vorrichtung) auf eine Trocknung beziehen, bei der das Trocknungsgut vorzugsweise kontinuierlich und in flächiger Form durch Haupttrockner und Kontrolltrockner transportiert wird, ist es - wie bereits weiter oben erwähnt - durchaus auch möglich, das Trocknungsgut in ruhendem Zustand zu trocknen und einen Haupttrockner mit nachgeordnetem Kontrolltrockner über das flächenförmlge Trocknungsgut hinwegzubewegen, wobei auch In diesem Falle die gleichen Kontra!!- und Steuerungsmöglichkeiten bestehen. Ein praktischer Anwendungsfall für diese zuletzt genannte Möglichkeit ergibt sich beispielsweise beim Anstreichen der Wände eines Schiffes. Auch In diesem Anwendungsfall läßt sich eine rasche und zuverlässige Trocknung erzielen, wobei - wie auch bei den anderen Anwendungsfällen - durch die Verwendung eines Kontroll-Luftstromes bzw. eines Kontrolltrockners der Trocknungsaufwand in äußerst günstiger Welse gesteuert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

10 15 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kontrolle der Wirksamkeit der Trocknung eines Trocknungsgutes, dadurch gekennzeichnet, daß eine bereits getrocknete Zone des Trocknungsgutes einer zusätzlichen Kontrolltrocknung unterzogen und die hierbei anfallende Abluft auf Ihren Gehalt an aus dem Trocknungsgut zu entfernenden Stoffen analysiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Analyse der Abluft der Kontrolltrocknung gewonnenen Werte zur Steuerung des der Kontrolltrocknung vorausgehenden Trocknungsvorganges verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknui.gsgut vor oder nach tier Kcntrolltrocknung diskontinuierlich auf seinen Trocknungszustand und auf noch enthaltene Reste an entfernbaren Stoffen untersucht wird und daß die hierbei erhaltenen Daten ergänzend als Vergleichsbzw. Korrekturwerte für die Steuerung des der Kontrolltrocknung vorausgehenden Trocknungsvorganges verwendet werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Haupttrockner zum Trocknen des Trocknungsgutes, dadurch gekennzeichnet, daß dem Haupttrockner (6) ein Im Verhältnis dazu kleinerer Kontrolltrockner (U) für die Erzeugung eines auf das Trocknungsgut (2) aufgeblasenen Kontroll-Luftstromes nachgeordnet Ist, wobei die Abluft-Sammelleitung (U) dieses Kontrolltrockners direkt an ein Analysengerät (15) angeschlossen Ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrolltrockner (11) unmittelbar hinter dem Haupttrockner (6) angeordnet Ist und vorzugsweise eine Baueinheit mit dem Hauptlrockner blidet.

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