DE3800628C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Härten durch Trocknen und/oder Abbinden von auf einem Körper kontinuierlich übereinander aufgetragenen Schichten, wie Druckfarben, Kaschierun­ gen oder dergleichen, wobei die untersten pigmenthal­ tigen Schichten des Beschichtungsvorganges einer Wärmebehandlung durch IR-Strahlung unterzogen werden und die oberste oder Deckschicht, die eine Kaschierung bildet, einer UV-Strahlung ausgesetzt wird.

In der Druckindustrie gelangen IR-reaktive Farben immer häufiger zum Einsatz. Diese Farben und Lacke trocknen bei Bestrahlung mit IR-Licht recht schnell an der Oberfläche und sind somit "griff-" und "staub­ trocken". Um mit derartigen Farben bedruckte Träger wie Papiere und Karton weiterbehandeln, z. B. deren Oberflächenqualität durch eine Acrylat­ kaschierung anheben zu können, muß die IR- reaktive Farbe vollständig durchgetrocknet sein, da sich anderenfalls das Druckbild ver­ schlechtert, indem die nicht getrockneten Farb­ anteile unter der Kaschierung im Trägermaterial verlaufen; denn das Durchtrocknen IR-reaktiver Farben kann in Extremfällen einige Stunden dauern.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der IR-reaktive Farben derart intensiv getrocknet werden, daß die Nachbehandlung des bedruckten Trägermaterials, z. B. dessen Kaschierung un­ mittelbar, d. h. ohne Übergangszeit nach der IR-Behandlung ohne Beeinträchtigung des Druck­ bildes vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung, dadurch gelöst, daß die Luft oberhalb des der UV-Strahlung unterliegenden Bereiches des beschichteten Körpers abgesaugt und in die IR-Trockeneinrichtung im Bereich des Körpers geblasen wird, der der IR-Strahlung unterliegt.

Durch das erfindungsgemäße Absaugen der Luft aus dem einer UV-Strahlung ausgesetzten Be­ reich des beschichteten Körpers und dem Aus­ setzen des der IR-Strahlung unterliegenden Bereiches des Körpers dieser abgesaugten Luft wird die zu trocknende IR-reaktive Druckfarbe zusätzlich zur IR-Strahlung auch noch von mit Ozon angereicherter Luft beaufschlagt. Durch diese Maßnahme werden die beim Trocknen der Farbe stattfindenden Oxidationsprozesse der­ art beschleunigt, daß die Farbe in kürzester Zeit durchtrocknet und das Druckbild durch die Kaschierung nicht negativ verändert wird.

Die zusätzliche Anreicherung der Umgebung des der IR- Strahlung ausgesetzen Bereiches des bedruckten Körpers mit Ozon bewirkt weiter, daß die durch die IR-Strahlung aus der Farbe ausgetriebenen Lösungsmittel oxidiert und dadurch in die Umwelt nicht belastende Stoffe um­ gewandelt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht aus einer IR-Trockeneinrichtung, die hinter dem letzten IR-reaktive Farben auftragenden Druckwerk einer Druckmaschine vorgesehen ist, und aus einer UV-Strahlungseinrichtung, die der Auftragseinrich­ tung für eine auf die IR-behandelten Druckfarben aufzu­ bringende lackartige UV-reaktive Beschichtung nachgeord­ net ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Ein­ speisung der Abluft aus der UV-Strahlungseinrichtung in die IR-Trockeneinrichtung eine Luftleitung mit ein­ gefügtem Gebläse vorgesehen ist.

Die neue Vorrichtung ermöglicht die Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Här­ ten von auf einem Körper aufgetragenen Schich­ ten ohne großen Aufwand bei vorhandenen Druck­ maschinen, indem die Abluftleitung der UV- Strahlungseinrichtung in die IR-Trockeneinrich­ tung eingeführt wird. Zugleich kann für die Ab­ luft aus der IR-Trockeneinrichtung, die die ge­ samte Abluft der Druckmaschine ist, auf Nachbe­ handlungsgeräte, mit denen insbesondere die aus der Farbe ausgetriebenen Lösungsmittel ab­ geschieden werden, verzichtet werden, was zur Senkung der Betriebskosten der Druckmaschine bei gesteigerter Druckleistung durch die rasche Trocknung der Farbe in der IR-Trocken­ einrichtung beiträgt.

Um die vom Ozon bzw. aktiven Sauerstoff der Abluft aus der UV-Strahlungseinrichtung aus­ gehenden positiven Effekte auf die Trocknung der IR-reaktiven Farben zu verbessern oder sicherzustellen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung in der IR-Trockeneinrichtung - in Transportrichtung der Druckmaschine ge­ sehen - hinter einem IR-Strahlungskörper ein Ozonerzeuger, vorzugsweise eine stab­ förmige Hochdruck-Gasentladungslampe, ins­ besondere eine Quecksilberdampflampe ange­ ordnet, die unter Bildung eines Ringraumes von einer Metall- oder Keramikhülse umgeben ist, deren Wandung Öffnungen aufweist, aus denen in den Ringraum eingeblasene Luft, vorzugsweise ein Teil der Abluft aus der UV-Strahlungseinrichtung, in Richtung auf die zu behandelnde(n) Farbschicht(en) ent­ weicht. Durch die Anordnung dieser besonders ausgestalteten Hochdruckgasentladungslampe innerhalb der IR-Trockeneinrichtung wird die Druckfarbe nicht nur einer zusätzlichen IR-Strahlung, die von der von der Quecksilber­ dampflampe erhitzten Hülse ausgesandt wird, ausgesetzt. Durch diese zusätzlichen erfindungs­ gemäßen Maßnahmen wird auch noch der aus der Abluft der UV-Strahlungseinrichtung herrührende Ozongehalt in der IR-Trockeneinrichtung erhöht. Dieses zusätzliche Ozon gelangt mit der Luft aus dem Ringraum zwischen Hülse und Quecksilber­ dampflampe über die Öffnungen in der Hülsenwand in die IR-Trockeneinrichtung und wird gegen die Oberfläche des bedruckten Körpers geblasen. Das Ozon wird dabei im Ringraum aus dem Luftsauer­ stoff aufgrund der von der Quecksilberdampf­ lampe ausgehenden UV-Strahlung gebildet. Da­ bei kann in der IR-Trockeneinrichtung auf den Bereich zwischen IR-Strahlungskörper und Gas­ entladungslampe noch eine Absaugeinrichtung einwirken, was dazu beiträgt, daß das Ozon mit der zu trocknenden Farbe in innige Berührung kommt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere des Ozon­ erzeugers in der Trockeneinrichtung, sind in Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird noch an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Aus­ tragendes einer Rotationsdruckmaschine,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch den in der IR-Trockeneinrichtung der Druckmaschine nach Fig. 1 eingefügten Ozonerzeuger,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch einen anderen in der IR-Trockeneinrich­ tung der Druckmaschine nach Fig. 1 ein­ gesetzten Ozonerzeuger.

Der zu bedruckende bzw. zu beschichtende Kör­ per 7 tritt in Richtung des Pfeiles C in das letzte Druckwerk 10 für IR-reaktive Farben am Austragsende der in Fig. 1 dargestellten Druck­ maschine ein und verläßt diese in Richtung des Pfeiles D. Auf diesem Weg läuft der Körper 7 an Führungsrollen 11 vorbei und passiert eine IR-Trockeneinrichtung 12, eine Quetsch- und Blaseinrichtung 23, eine Auftragseinrichtung 13 für eine UV-reaktive Acrylatbeschichtung sowie eine UV-Strahlungseinrichtung 14.

In der IR-Trockeneinrichtung 12 sind ein auf den Körper 7 gerichteter IR-Strahlungskörper 15 und ein Ozonerzeuger 21, dessen Aufbau un­ ten an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert wird, angeordnet. In diese IR-Trockeneinrichtung 12 ragt weiter die Mündung 16 einer Luftleitung 17, in die ein Gebläse 18 eingefügt ist, und deren Eintrittsöffnung19 sich in der UV- Strahlungseinrichtung 14 befindet. Die Luft wird aus der IR-Trockeneinrichtung 12 über einen Abgaskanal 20 in Richtung des Pfeiles E in die Umgebung abgeleitet.

Die UV-Strahlungseinrichtung 14 weist zwei Hochdruckgasentladungslampen 22 auf, die den Körper 7 anstrahlen.

Der Ozonerzeuger 21 gemäß Fig. 2 der IR- Trockeneinrichtung 12 besteht aus einer Ke­ ramikhülse 1, in der konzentrisch ein stab­ förmige Quecksilberdampflampe 2 angeordnet ist. Außen ist auf der Hülse 1, deren Länge mit derjenigen der Quecksilberdampflampe 2 übereinstimmt, ein Luftsammelkanal 3 ange­ bracht, der über Lufteintrittsöffnungen 4 in der Wandung der Hülse 1 mit einem Ring­ raum 5, der von der Hülse 1 und der Queck­ silberdampflampe 2 begrenzt wird, verbunden ist. Den Lufteintrittsöffnungen 4 gegenüber­ liegend ist in die Wandung der Hülse 1 noch eine sich über die gesamte Länge der Hülse 1 erstreckende schlitzförmige Luftaustritts­ öffnung 6 eingearbeitet, die auf den in Rich­ tung des Pfeiles A vorbeigeführten und be­ druckten Körper 7 gerichtet ist.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ozonerzeuger 21 der IR-Trockeneinrichtung 12 ist die stab­ förmige Quecksilberdampflampe 2 exzentrisch in der Keramikhülse 1, deren Länge im wesent­ lichen mit derjenigen der Lampe 2 überein­ stimmt, und der Luftsammelkanal 3 in bezug auf den in Richtung des Pfeiles A am Ozoner­ zeuger 21 vorbeigeführten Körper 7 seitlich an der Hülse 1 angebracht. Der Luftsammelka­ nal 3 steht über Lufteintrittsöffnungen 4 in der Wandung der Hülse 1 mit dem Ringraum 5 in Verbindung, der über eine etwa den Luft­ eintrittsöffnungen 4 gegenüberliegende spalt­ förmige Öffnung 6 in einen Kanal 8 übergeht. Dieser Kanal 8 ist zick-zack-förmig und ge­ krümmt außen an dem in bezug auf die zu be­ handelnde(n) Farbschicht(en) abgewandten Be­ reich der Keramikhülse 1 entlanggeführt und weist einen auf diese Farbschicht(en) gerich­ teten sowie als Blasdüse ausgebildeten Auslaß 9 auf.

Im folgenden wird noch kurz die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert:

Die Hochdruckgasentladungslampen 22 in der UV-Strahlungseinrichtung 14 senden nicht nur UV-Licht aus, das die Aushärtreaktion der Acrylatbeschichtung auslöst. Sie schaffen auch eine mit Ozon angereicherte Atmosphäre, da nur ein Teil des unter der Einwirkung der UV-Strahlung aus dem Luftsauerstoff gebilde­ ten Ozons mit der Acrylatbeschichtung bei deren Aushärten reagiert. Dieses überschüs­ sige Ozon wird - anstatt als Schadstoff in die Umgebung - erfindungsgemäß mit der Luft aus der UV-Strahlungseinrichtung 14 vom Ge­ bläse 18 abgesaugt und durch die Luftleitung 17 in die IR-Trockeneinrichtung 12 einge­ speist, wo es beim Trocknen der IR-reaktiven Druckfarbe durch die vom IR-Strahlungskörper 15 emittierte Strahlung als reaktionsfreudi­ ges Oxidationsmittel umgesetzt wird. Zusätz­ lich zum IR-Strahlungskörper 15 und zum Ozon aus der UV-Strahlungseinrichtung 14 trägt noch der Ozonerzeuger 21 zum Trocknen der IR-reaktiven Farbe und insbesondere zur Oxi­ dation der ausgetriebenen Lösungsmittel in der IR-Trockeneinrichtung 12 bei, indem die von der Quecksilberdampflampe 2 erhitzte Wan­ dung der Hülse 1 des Ozonerzeugers 21 auf dem sich bewegenden Körper 7 eine IR-Strahlung sendet. In den Luftsammelkanal 3 wird gleich­ zeitig mit einem nicht dargestellten Gebläse Umgebungsluft eingeblasen, die über die Luft­ eintrittsöffnungen 4 in den Ringraum 5 gelangt, in dem sie der UV-Strahlung der Quecksilber­ dampflampe 2 ausgesetzt ist. Diese UV-Strah­ lung wandelt einen Teil des Luftsauerstoffes in Ozon um. Die nunmehr mit Ozon angereicher­ te Luft verläßt den Ringraum 5 über die Luft­ austrittsöffnungen 6 und trifft in Richtung der Pfeile B auf die zu trocknenden Farbflä­ chen des Körpers 7. Dadurch bildet sich im Raum zwischen dem IR-Strahlungskörper 15 und dem Ozonerzeuger 21 in der IR-Trockeneinrich­ tung 12 eine im wesentlichen lösungsmittel­ freie Atmosphäre aus, da das Lösungsmittel, das beim Trocknen der IR-reaktiven Farben freigesetzt wird, insbesondere durch das Ozon in unschädliche Produkte umgewandelt wird. Die Abgase der IR-Trockeneinrichtung 12 werden folglich schadstofffrei mit einer nicht gezeig­ ten Absaugeinrichtung über den Abgaskanal 22 in Richtung des Pfeiles E in die Umgebung abgelei­ tet.

Beim Ozonerzeuger nach Fig. 3 trifft die der UV- Strahlung im Ringraum 5 ausgesetzte Luft erst nach der Passage durch den labyrinthförmigen Kanal 8 auf die zu behandelnde(n) Farbschicht(en), was zur Steigerung des Ozon bildenden Effektes der UV-Strahlung, die durch Reflexionen über die Luftaustrittsöffnung 6 in den Kanal 8 gelenkt wird, beiträgt. Der in bezug auf den beschichte­ ten Körper 7 rückwärtige Bereich der Hülse 1 wird durch die erfindungsgemäße Kanalanordnung gekühlt. Dabei wird zugleich erreicht, daß der dem Körper gegenüberliegende und als IR-Strahler wirkende Bereich der Hülse 1 durch die aus dem Auslaß 9 des Kanales 8 gegen den Körper 7 geblasene Luft nur eine geringfügige Abkühlung erfährt und so­ mit in seiner Strahlungsintensität kaum beeinträchtigt wird.

Bevor der bedruckte Körper 7 in die Auf­ tragseinrichtung 13 zur Acrylatbeschich­ tung eintritt, passiert er die Quetsch- und Blaseinrichtung 23, in der insbeson­ dere an der trockenen IR-reaktiven Druck­ farbe noch anhaftendes Ozon entfernt wird.

Claims (8)

1. Verfahren zum Härten durch Trocknen und/oder Abbin­ den von auf einem Körper kontinuierlich übereinander aufgetragenen Schichten wie Druckfarben, Ka­ schierungen od. dgl., wobei die untersten pigment­ haltigen Schichten des Beschichtungsvorganges einer Wärmebehandlung durch IR-Strahlung unterzogen werden und die oberste oder Deckschicht, die eine Kaschierung bildet, einer UV-Strahlung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft oberhalb des der UV-Strahlung unterliegenden Bereiches des Körpers absaugt und auf den Bereich des Körpers geblasen wird, der der IR-Strahlung unterliegt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer IR-Trockeneinrich­ tung, die hinter dem letzten IR-reaktive Farben auftragenden Druckwerk einer Druckmaschine vorge­ sehen ist, und aus einer UV-Strahlungseinrichtung, die der Auftragseinrichtung für eine auf die IR- behandelten Druckfarben aufzubringende lackartige UV-reaktive Beschichtung nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspeisung der Abluft aus der UV-Strahlungseinrichtung (14) in die IR- Trockeneinrichtung (12) eine Luftleitung (17) mit eingefügtem Gebläse (18) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in der IR-Trockeneinrichtung (12) - in Transportrichtung der Druckmaschine gesehen - hinter einem IR-Strahlungskörper (15) ein Ozon­ erzeuger (21), vorzugsweise eine stabförmige Hochdruck-Gasentladungslampe (2) wie eine Quecksilberdampflampe angeordnet ist, die unter Bildung eines Ringraumes (5) von einer Metall- oder Keramikhülse (1) umgeben ist, deren Wandung Öffnungen (6) aufweist, aus denen in den Ringraum (5) eingeblasene Luft in Richtung auf die zu behandelnde(n) Farb­ schicht(en) entweicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnung(en) (6) des Ring­ raumes (5) in einen Kanal (8) mündet(n), der zick-zack-förmig außen an dem in bezug auf die zu behandelnde(n) Farbschicht(en) abgewandten Bereich der Metall- oder Keramik­ hülse (1) anliegt und dessen zweckmäßigerweise als Blasdüse ausgebildeter Auslaß (9) auf diese Farbschicht(en) gerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hochdruck­ gasentladungslampe (2) im Ringraum (5) exzentrisch angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Bereich zwischen dem IR-Strahlungs­ körper (15) und dem Ozonerzeuger (21) eine Absaugeinrichtung einwirkt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (6) in der Hülse (1) als minde­ stens ein sich über deren (1) gesamte Länge erstreckender Schlitz ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) und/oder der Kanal (8) aus ei­ nem nicht oxidierbaren Werkstoff bestehen.