DE4134161C2 - Verfahren und Gerät zur Nachbehandlung von Druckformen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät gemäß der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 9.

Offsetdruckformen, wie beispielsweise in der nachveröffentlichten DE-A1 40 11 023 beschrieben, bestehen meist aus einer dünnen Aluminiumplatte von ca. 0,1 bis 0,7 mm, auf der u. a. ein Fotopolymer als dünne Schicht aufgetragen ist und durch Erhitzen thermisch vernetzt werden kann. Durch diese Behandlung nach ihrer Belichtung und Entwicklung wird die Offsetdruckform unempfindlicher gegen auf sie wirkende Umwelteinflüsse und ihre maximale Druckauflagenhöhe verbessert sich erheblich. Für diese Nachbehandlung werden Einbrennöfen verwendet, bei denen die Offsetdruckformen, z. B. mittels erwärmter Luft, die die Formen umströmen, erwärmt werden. Die Formen stellt man dabei meist senkrecht in den Ofen hinein.

Eine Offsetdruckform zu deren thermochemischer Nachbehandlung ein gattungsgemäßes Verfahren und ein solcher Ofen eingesetzt werden kann, ist in der DE 39 30 584 A1 beschrieben.

Nachteilig an diesen Wärmebehandlungsöfen ist, daß keine kontinuierliche Behandlung der Offsetdruckformen möglich ist und die Öfen sehr hoch und großvolumig ausgebildet sein müssen, damit eine möglichst gleichmäßige Erwärmung erfolgen kann.

Es sind zur Wärmebehandlung auch Durchlauföfen bekannt, die mittels Infrarotstrahlern die Formen erwärmen. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, daß sich durch den Wärmefluß in der Druckform ein in Durchlaufrichtung steigendes Temperaturprofil in der Druckform ausbildet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät zur Wärmebehandlung von Druckformen anzugeben, das auch bei kontinuierlicher Arbeitsweise eine gleichmäßige Temperung der Druckform gestattet. Außerdem soll das Verfahren eine kompakte Bauweise des Gerätes ermöglichen und darüber hinaus einen besonders geringen Energieverbrauch aufweisen.

Die Verfahrensaufgabe wird dadurch gelöst, daß die Form mit einer Geschwindigkeit durch den Ofen bewegt wird, die während des Durchlaufs verändert, vorzugsweise erhöht, wird. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich die Temperaturverteilung auf der Form vorteilhaft gleichmäßig ausbildet, wenn während des Einlaufens der Druckform in den Ofenbereich die Durchlaufgeschwindigkeit erhöht wird. In den meisten Fällen reicht es aus, die Geschwindigkeit dabei um ca. 10% anzuheben.

Eine weitere Verbesserung wird erreicht, wenn auch während des Auslaufens aus dem Ofenbereich die Fördergeschwindigkeit der Form um ca. 10% gesteigert wird.

Auch die Maßnahme, daß die Form während des Durchlaufs zur Unterseite konvex verformt wird, vorzugsweise entlang ihrer Förderrichtung, dient indirekt der Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung. Die Offsetdruckformen, zu deren Herstellung gewalztes Aluminium verwendet wird, neigen nämlich bei der Erwärmung zum Verformen. Dies wird durch das Freisetzen von Eigenspannungen oder dem Einfluß von Wärmespannungen erklärt. Durch die leichte Verformung wird eine Vorspannung in die Form eingebracht, die eine zufällige Wellenbildung der Form bei der Erwärmung verhindert.

Überraschenderweise erhält die Form eine über die Breite gleichmäßige Temperaturverteilung, wenn die Strahlungsquelle quer zur Förderrichtung zu ihren Rändern hin stärker strahlt.

Zur Erzeugung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung in Durchlaufrichtung der Form hat sich als besonders vorteilhaft ergeben, wenn die Geschwindigkeit der Form während ihres Einlaufens in den Ofen um 5% bis 20%, insbesondere um 8% bis 15% und/oder beim Auslaufen aus dem Ofenbereich um 5% bis 20%, insbesondere um 8% bis 15%, erhöht wird.

Dadurch, daß die Form und/oder ihr Fördermittel beidseitig beheizt werden, wird vermieden, daß infolge des Kontaktes der Form mit dem Fördermittel Wärme über das Fördermittel abgeleitet wird, was an den Berührungsstellen zu niedrigeren Temperaturen Anlaß geben könnte. Auch diese Maßnahme dient somit der weiteren Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung.

Der Energieverbrauch wird insbesondere dadurch verringert, daß statt die Leistung der Strahlungsquelle zu regeln, die Oberflächentemperatur der Strahlungsquelle geregelt wird und/oder die Oberflächentemperatur in Abhängigkeit der Formenstärke eingestellt wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Art der Regelung eine gleichmäßigere Temperatur der Formen ergibt als eine Leistungsregelung, wobei es bei gleichbleibender Durchlaufgeschwindigkeit vorteilhaft ist, wenn die Oberflächentemperatur entsprechend der Formstärke eingestellt wird.

Eine weitere Verbesserung der Temperaturverteilung ergibt sich, wenn die Form während ihres Ofendurchlaufs einer sich verändernden Temperatur der Strahlungsquelle ausgesetzt wird.

Zur Vermeidung von störenden Dämpfen ist vorgesehen, daß der Ofen einen doppelten Außenmantel aufweist und Luft aus dem von den Mänteln gebildeten Zwischenraum abgesaugt wird. Gleichzeitig wird die Ofenaußenkante gekühlt.

Ein Gerät zur Wärmebehandlung von Formen, insbesondere von Offsetdruckformen mit einem beheizbaren Durchlaufofen und einer oder mehreren Fördereinrichtungen zum Transport der Formen durch den Ofen auf einem Förderweg, löst die gerätetechnische Aufgabe dadurch, daß die Fördereinrichtung im Einlaufbereich des Ofens eine geringere Fördergeschwindigkeit aufweist als die Fördereinrichtung im Ofenbereich und/oder die Fördereinrichtung im Auslaufbereich eine höhere Fördergeschwindigkeit aufweist als die Fördereinrichtung im Ofenbereich.

Besonders einfach läßt sich die Geschwindigkeitserhöhung technisch verwirklichen, wenn die Form eine Haftreibung mit der Fördereinrichtung im Einlaufbereich aufweist, die geringer als mit der Fördereinrichtung in Ofenbereich ausgebildet ist und/oder mit der Fördereinrichtung im Auslaufbereich aufweist, die höher als die im Ofenbereich ausgebildet ist. Die vorteilhafterweise in drei Bereiche geteilte Fördereinrichtung, wobei jedem Bereich ein eigener Stetigförderer zugeordnet ist, weist jeweils eine, der entsprechenden Förderstrecke zugeordnete, bestimmte Fördergeschwindigkeit auf. Während des Übergangs der Form von einem Stetigförderer auf den nächsten, der mit höherer Geschwindigkeit betriebenen wird, wird die Form zwangsweise beschleunigt, sobald die Gleitreibung des mit höherer Geschwindigkeit laufenden Stetigförderers die Haftreibung der Form auf dem anderen Stetigförderer übersteigt. Die Form wird deshalb ca. nach jeweils 1/3 ihrer Länge schneller gefördert, so daß die Einstrahlung im hinteren Ende der Form verringert wird. Dieses Prinzip läßt sich konstruktiv besonders kostengünstig durch Bandförderer verwirklichen. Die Formen lassen sich aber auch auf Bahnen mit angetriebenen Rollen oder auf einem Luftstrom transportieren.

Dadurch, daß die Fördereinrichtung im Ofenbereich mindestens eine umlaufende Kette mit Durchhang aufweist, wird auf besonders einfache Weise der Form aufgrund ihres Eigengewichts eine Krümmung aufgeprägt, die der zufälligen Wellenbildung infolge der Wärmeeinstrahlung entgegenwirkt.

Als besonders günstig hat sich dabei ein Durchhang der Ketten herausgestellt, der etwa 5% der Kettenspannweite entspricht.

Dadurch, daß unter dem Förderweg ein Reflektor angeordnet ist, wird der Energieverbrauch verringert, sobald sich im Ofenbereich keine Form mehr befindet. Die reflektierte Wärmestrahlung führt nämlich zu einer Erhöhung der Oberflächentemperatur der Wärmestrahler, die vom Regler erkannt wird und in deren Folge die eingespeiste Leistung durch die Regler verringert wird. Die Heizleistungsveränderung läßt sich besonders günstig durch Beeinflussung von Triacs realisieren, deren Tastverhältnis verändert wird.

Auch die Temperatur der Kette wird zur Vermeidung von unerwünschten Wärmesenken in der Nähe der Prozeßtemperatur gehalten, indem unter dem Förderweg, vorzugsweise am einlaufseitigen Ende, eine Heizung vorgesehen ist.

Trotz der kompakten Bauweise, weist das Gerät an seiner äußeren Oberfläche keine gefährlichen Temperaturen auf, und es treten keinerlei belästigende Gase aus, weil der Ofen ein Gehäuse aufweist, das mindestens zweischalig ausgebildet ist, wobei zwischen den Schalen vorzugsweise ein Unterdruck vorgesehen ist.

Bei geringem Energieverbrauch läßt sich ein reproduzierbares Arbeitsergebnis der Wärmebehandlung erreichen, wenn im Ofenbereich eine Vielzahl von Wärmestrahlern als Strahlungsquelle vorgesehen ist, deren Temperatur geregelt ausgebildet ist, vorzugsweise mittels eine Reglers, der ein PID-Verhalten aufweist.

Dadurch, daß eine Vielzahl von Wärmestrahlern oberhalb der Fördereinrichtung angeordnet sind, die in Förderrichtung, zu Gruppen, vorzugsweise drei, zusammengeschaltet sind, deren Soll-Temperaturen getrennt einstellbar sind, läßt sich das Temperaturprofil entlang der Förderrichtung so einstellen, daß sich eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Form ergibt. Für die Nachbehandlung von Offsetdruckformen hat sich dabei die Bildung dreier Zonen als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei die Temperatur der einzelnen Zonen zur Auslaufseite hin stufenweise verringert ist.

Quer zur Fördereinrichtung wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung dadurch erreicht, daß quer zur Förderrichtung eine Vielzahl von Wärmestrahlern oberhalb der Fördereinrichtung als Strahlungsquelle angeordnet sind, deren Soll-Temperatur getrennt einstellbar ist, um ein Temperaturprofil auszubilden, das vorzugsweise zu den Rändern hin ansteigt. Außerdem lassen sich auf diese Weise fertigungsbedingte Leistungstoleranzen der einzelnen Infrarotstrahler durch entsprechende Einstellung vorteilhaft kompensieren.

Für die Regelung reicht es aus, wenn die Wärmestrahler paarweise in Reihe geschaltet sind, die dann Wirkverbindungen zu einem Eingang der Regelung aufweisen. Bei Betrieb des Geräts im üblichen 220 V Netz, verringert sich der Aufwand, weil Infrarotstrahler mit 110 V Anschlußspannung verwendet werden können. Auch ansteuerseitig wird der Aufwand verringert, weil die zur Ansteuerung verwendete Anzahl von Leistungsausgängen dadurch halbiert wird.

Das gleiche gilt für die Wärmefühler, bei denen vorzugsweise PT100-Elemente verwendet werden.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Diese zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Einbrennofen in schematischer Darstellung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Gerät zum Einbrennen von Offsetdruckformen gekennzeichnet. Es besteht aus einem Einlauftisch 2 mit Stetigförderer 7, einem Durchlaufofen 3 mit Stetigförderer 8 und einem Auslauftisch 4 mit Stetigförderer 9. Die Förderrichtung 5 der nicht dargestellten Formen entspricht Pfeil 5.

Üblicherweise wird im Bereich des Auslauftisches 4 oberhalb des Stetigförderers 9 noch eine Kühlstation mit einem Gebläse angeordnet, das die auslaufenden Druckformen kühlt. Zur besseren Übersicht ist diese Kühlstation nicht dargestellt.

Unterhalb des Ofens 3 ist Ständer 6 angedeutet, der die erforderlichen Zusatzaggregate beinhaltet, die nicht weiter detailliert sind, wie beispielsweise einen Saugzug zum Absaugen von Luft, ein Leistungsteil zur Ansteuerung der verschiedenen elektrischen Verbraucher, sowie Geräte für die Meß- und Regeltechnik zur Überwachung und Steuerung des Prozesses.

Die Fördereinrichtung zum Transport der nicht dargestellten Offsetdruckformen gliedert sich in die drei einzelnen Stetigförderer 7, 8 und 9, die den einzelnen entsprechenden Bereichen für den Einlauf, Durchlauf und für den Auslauf der Formen aus dem Ofen zugeordnet sind. Im Einlaufbereich wird Stetigförderer 7 mit Geschwindigkeit V1 betrieben. Im Ofenbereich weist Stetigförderer 8 eine gegenüber V1 um ca. 10% höhere Geschwindigkeit V2 auf. Der Stetigförderer 9 wird im Auslaufbereich mit einer gegenüber V2 ebenfalls um ca. 10% höheren Geschwindigkeit V3 betrieben. Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten lassen sich besonders einfach durch entsprechende Übersetzungsverhältnisse umlaufender Zahnriemen 10 und 11 verwirklichen. Dadurch werden alle Förderer zusammengekoppelt, so daß sie gemeinsam durch einen einzigen nicht dargestellten Motor angetrieben werden können.

Der Förderer 7 ist aus einzelnen parallel zueinander angeordneten Kunststoffriemen aufgebaut. Im Ofenbereich werden statt dessen Ketten oder ein Drahtgeflecht verwendet, deren Länge so gewählt ist, daß in der Mitte ein Durchhang 12 infolge der sich ausbildenden Kettenlinie entsteht. Dieser Durchhang prägt den durchlaufenden Offsetdruckformen eine leichte, nach unten konvexe Form auf, die ein Verwerfen infolge der Wärmeeinstrahlung verhindert. Der Stetigförderer 9 schließlich hat zum Unterschied gegenüber Stetigförderer 7 Riemen aus Silikonkautschuk.

Infolge der unterschiedlichen Reibungsverhältnisse zwischen der durchlaufenden Offsetdruckform und den einzelnen Stetigförderern wird die Druckform beim Übergang von einem Bereich in den nächsten beschleunigt.

Im Ofenbereich sind oberhalb des Stetigförderers 8 sowohl in Förderrichtung als auch quer dazu eine Vielzahl von Keramikhohlstrahlern angeordnet. Von Wärmestrahlern in einzelnen Reihen quer zur Förderrichtung sind nur die vorderen 13, 14, 15, 16, 17 und 18 sichtbar. Jeweils zwei dieser Reihen sind zu Zonen 19, 20, 21 zusammengefaßt, die durch die strichpunktierten Linien begrenzt werden. Jeweils zwei in Förderrichtung hintereinander liegende Strahler sind elektrisch in Reihe geschaltet, wobei jeweils ein Strahler einer Zone als Referenzstrahler ausgebildet ist. Auf seiner Oberfläche ist ein PT100-Temperaturfühler angebracht, der mit dem Eingang eines Reglers verbunden ist und dessen Meßsignal zur Regelung der Oberflächentemperatur einer Zone herangezogen wird.

Jedes Paar von in Förderrichtung hintereinanderliegenden Strahlern wird getrennt mit Energie versorgt. Das Verhältnis der Versorgungsleistung von in Querrichtung benachbarten Strahlerpaaren ist getrennt einstellbar, so daß willkürlich ein bestimmtes Temperaturprofil in Querrichtung eingestellt werden kann. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Einstellung erwiesen, die quer zur Förderrichtung zu den Rändern hin stetig ansteigende Temperaturen aufweist. Die Überhöhung gegenüber der Mitte zum Rande hin sollte etwa 10% betragen. Für das Einbrennen von Offsetdruckformen mit einer Stärke von 0,30 mm ist die Temperatur in Zone 1 mit 430°C, in Zone 2 mit 410°C und Zone 3 mit 390°C eingestellt, wobei die Geschwindigkeit des Stetigförderers 7 bis etwa 80 cm/min betragen kann.

Unterhalb des Stetigförderers 8 ist im Ofenbereich eine Kettenheizung 22 vorgesehen, die die Kette soweit anwärmt, daß keine nachteiligen Temperatursenken an den Kontaktstellen zur Offsetdruckform entstehen. Infolge der von der Kettenheizung eingespeisten Leistung kann es in bestimmten Fällen empfehlenswert sein, die Temperatur in Zone 19 unter das Niveau der Temperatur in Zone 20 abzusenken. Dabei wird die Oberflächentemperatur des Strahlers 22 auf etwa 500°C eingestellt, wenn Offsetdruckformen nachbehandelt werden sollen.

Auf der den Strahlern 13 bis 18 entgegengesetzten Seite des Stetigförderers 8 ist eine Reflexionsschicht 23 vorgesehen, die die von den obenliegenden Wärmestrahlern abgegebene Wärmestrahlung bei fehlender Offsetdruckform wieder zu den Strahlern reflektiert.

Durch Schlitze 24 wird Luft angesaugt, die durch entsprechende zweischalige Ausgestaltung des Gehäuses zwischen den Schalen abgesaugt wird und dabei die innenliegende Schale des Ofens kühlt. Die äußere Schale wird dadurch ebenfalls auf einem für eine Berührung ungefährliches Temperaturniveau gehalten. Außerdem werden gleichzeitig Dämpfe abgesaugt.

Durch Verwendung der Infrarot-Keramikstrahler in Kombination mit dem Reflektorsystem und der Oberflächentemperaturregelung ist der Energieverbrauch verglichen mit anderen Systemen sehr gering.

Claims (18)

1. Verfahren zur Nachbehandlung von Druckformen, insbesondere zum Einbrennen von Druckformen mit einer Fotopolymerschicht, wobei die Form einen Ofen mit einer Strahlungsquelle durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Form mit einer veränderbaren Geschwindigkeit durch den Ofen bewegt wird, die während des Durchlaufs erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Form während des Durchlaufs zur Unterseite konvex verformt wird, vorzugsweise entlang ihrer Förderrichtung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle quer zur Förderrichtung einstellbar ist, insbesondere zu ihren Rändern hin stärker strahlend eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Form während ihres Einlaufens in den Ofen um 5% bis 20%, insbesondere um 8% bis 15% und/oder beim Auslaufen aus dem Ofenbereich um 5% bis 20%, insbesondere um 8% bis 15%, erhöht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Form und/oder ihr Fördermittel beidseitig beheizt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur der Strahlungsquelle geregelt wird und/oder die Oberflächentemperatur in Abhängigkeit der Formenstärke eingestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Form während ihres Ofendurchlaufs einer sich verändernden Temperatur der Strahlungsquelle ausgesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen einen doppelten Außenmantel aufweist und Luft aus dem von den Mänteln gebildeten Zwischenraum abgesaugt wird.

9. Gerät zur Wärmebehandlung von Formen, insbesondere von Offsetdruckformen mit einem beheizbaren Durchlaufofen (3) und einer oder mehreren Fördereinrichtungen zum Transport der Formen durch den Ofen auf einem Förderweg, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (7, 8, 9) im Einlaufbereich des Ofens eine geringere Fördergeschwindigkeit aufweist als die Fördereinrichtung im Ofenbereich und/oder die Fördereinrichtung im Auslaufbereich eine höhere Fördergeschwindigkeit aufweist als die Fördereinrichtung im Ofenbereich.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fördereinrichtung von vorzugsweise 3 Stetigförderern (7, 8, 9) gebildet wird, wobei insbesondere die Form eine Haftreibung mit der Fördereinrichtung (7) im Einlaufbereich aufweist, die geringer als die mit der Fördereinrichtung (8) in Ofenbereich ausgebildet ist und/oder mit der Fördereinrichtung (9) im Auslaufbereich aufweist, die höher als die im Ofenbereich ausgebildet ist.

11. Gerät nach Anspruch 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (8) im Ofenbereich mindestens eine umlaufende Kette, vorzugsweise mit Durchhang, aufweist.

12. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß unter dem Förderweg (23) ein Reflektor angeordnet ist.

13. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß unter dem Förderweg, vorzugsweise am einlaufseitigen Ende, eine Heizung (22) vorgesehen ist, zur Beheizung des Fördermittels und/oder der Form im Ofenbereich.

14. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ofen (3) ein Gehäuse aufweist, das mindestens zweischalig ausgebildet ist, wobei zwischen den Schalen vorzugsweise ein Unterdruck vorgesehen ist.

15. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß im Ofenbereich eine Vielzahl von Wärmestrahlern (13, 14, 15, 16, 17, 18) als Strahlungsquelle vorgesehen ist, deren Temperatur geregelt ausgebildet ist, vorzugsweise mittels eines Reglers, der ein PID-Verhalten aufweist.

16. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Wärmestrahlern (13, 14, 15, 16, 17, 18) oberhalb der Fördereinrichtung (8) angeordnet sind, die in Förderrichtung (5), zu Gruppen (19, 20, 21), vorzugsweise drei, zusammengeschaltet sind, deren Soll- Temperaturen getrennt einstellbar sind.

17. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß quer zur Förderrichtung eine Vielzahl von Wärmestrahlerzeilen (13, 14, 15, 16, 17, 18 , 19) oberhalb der Fördereinrichtung (8) als Strahlungsquelle angeordnet sind, deren Soll-Temperatur getrennt einstellbar ist, um ein Temperaturprofil auszubilden, das vorzugsweise zu den Rändern hin ansteigt.

18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere quer zur Förderrichtung benachbarte Wärmestrahler zu Zonen (19, 20, 21) zusammengeschaltet sind, deren Temperatur gemeinsam, vorzugsweise mittels eines einzigen Referenzstrahlers, geregelt wird.