DE4317400A1 - Vorrichtung zum Trocknen von insbesondere im Rollenoffsetdruck bedruckten Materialbahnen gekennzeichnet durch schwebende Umlenkung und mäanderförmigen Verlauf der Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trock­ nen von insbesondere im Rollenoffsetdruck bedruckten Mate­ rialbahnen, gekennzeichnet durch deren schwebende Umlenkung und mäanderförmigen Verlauf, wobei von der Materialbahn selbst Strömungskanäle gebildet werden.

Das gleiche Prinzip kann außer für den Offsetdruck auch für andere einseitige oder beidseitige Beschichtungsver­ fahren im Rollen Rotationsdruck eingesetzt werden.

Speziell heim Rollenoffsetdruck im Bereich Akzidenz -bzw. Illustrationsdruck wird die Bahn mit sogenannten Heatset- Farben bedruckt, aus denen durch Erwärmung und Luftströ­ mung die Lösungsmittel entfernt werden. Dazu werden der­ zeit Heißluft-Schwebetrockner eingesetzt.

Nach dem derzeitigen Stand der Technik wird bei diesen Trocknern die Bahn zwischen einer oberen und einer unteren Düsenbalkenebene, aus denen die Trocknungsluft gegen die laufende Bahn geblasen wird, hindurchgeführt. Bei diesen Schwebetrocknern besteht also zwischen Bahneinlaufschlitz und Bahnauslaufschlitz eine freie Passage, so daß die Unterseite der Bahn von den unteren und die Kehrseite der Bahn von den oberen Trocknungsdüsenbalken angeblasen wird, wobei die Bahn in der Regel eine leichte Wellenform andeu­ tet.

Demgegenüber ist die vorliegende Erfindung dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Materialbahn kontinuierlich umgelenkt wird, einen mäanderförmigen Verlauf nimmt und dabei selbst Strömungskanäle bildet, wie in Fig. 1 schematisch darge­ stellt. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus mehre­ ren quer zur Materialbahn-Laufrichtung angeordneten läng­ lichen Strömungskörpern mit bogenförmigen Außenkonturen, die etwas länger sind als die Bahn breit ist, von denen Fig. 3 ein schematisches Ausführungsbeispiel im Schnitt zeigt. Die einzelnen Strömungskörper sind dabei so ange­ ordnet, daß die Materialbahn umgelenkt wird.

Zwischen den einzelnen Trumen (2) der Bahn werden dabei Strömungskanäle (4) gebildet, oder wie in Anspruch 2 beschrieben, zwischen den einzelnen Trumen und Luftleit­ elementen (5). Diese sind in Fig. 2 als Ausführungsbei­ spiel schematisch dargestellt.

Die aus den Düsenöffnungen der Strömungskörper austretende Luft wird gegen die Bahn geblasen. Dabei wird zwischen Strömungskörper und Bahn ein Luftkissen gebildet, so daß die Bahn bei gleichzeitiger Umlenkung kontinuierlich über die Strömungskörper hinweggleitet und gleichzeitig getrock­ net wird und zwar im Bereich der Luftkissen ebenso, wie auf ihrem Weg von einem Strömungskörper zum anderen, wo die Trume der Bahn selbst Strömungskanäle bilden, in denen die Luft mit der Bahn in intensive Berührung kommt, bevor sie von der Luftansaugung der Umluftgebläse größtenteils wieder erfaßt und aufs neue in die Strömungskörper geblasen wird, wie Fig. 4 zeigt.

Die Beheizung erfolgt im wesentlichen wie bei konventio­ nellen Durchlauftrocknern mit Erdgas oder Propangas mittels industrieller Gasstrecken und Brenner, sowie mit den ent­ sprechenden Bauelementen und Steuerungen. Die Heißluft wird dabei direkt über den Brenner im Bahneinlaufbereich des Trocknergehäuses eingebracht, von der, in Bahnlauf­ richtung gesehen ersten Umluftturbine angesaugt, und durch die Strömungskörper der ersten Trocknersektion gegen die Materialbahn geblasen. In Bahnlaufrichtung gesehen, saugen weitere Umluftturbinen an geeigneter Stelle die Luft ab und befördern sie durch die nachfolgenden Strömungskörper. Eine den Umluftkreisläufen übergeordnete Strömung fließt vom Bahneinlaufbereich des Trocknergehäuses zum Abluft­ gebläse am Ende der Trocknungseinrichtung.

Andere Möglichkeiten der Beheizung sind Fremdbeheizung oder Heißluftrückführung aus einer thermischen Lösungs­ mittel-Verbrennungsanlage, wobei die heiße Luft ebenfalls in den Ansaugbereich der Umluftgebläse geführt wird und zwar in der Regel in den Bahn-Einlaufbereich des Trockners.

Zusätzlich zu der warmen Luft, die über die Umluftkreisläu­ fe und Strömungskörper fließt, können auch noch weitere Düsenbalken mehr oder weniger heiße oder warme geregelte Luft gegen die Bahn blasen oder zusätzliche Wärmestrahler wie beispielsweise Infrarotstrahler eingesetzt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit als Wärmequelle nur Infra­ rotstrahler einzusetzen. Diese strahlen dann direkt auf die Bahn, wobei die Funktion der Strömungskörper (1) und der Strömungskanäle (4) wie in Fig. 1 dargestellt, im wesentlichen unverändert bleibt.

Als ein Hauptanwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung gilt die Trocknung im Rollen-Offsetdruck mit Heatset-Farben. Nach dem derzeitigen Stand der Technik erfolgt die Trocknung in diesem Bereich der Druckindustrie, der auch als Akzidenz­ druck bezeichnet wird, fast ausschließlich mittels Durch­ lauftrocknern, bei denen die bedruckte Bahn auf geradem Wege vom Trockner-Einlauf zwischen den Düsenbalken hin­ durch zum Trockner-Auslauf transportiert wird. Dabei be­ trägt die Verweilzeit ca. 1 Sekunde.

Nach dem derzeitigen Stand der Technik ist bei einer Bahn­ geschwindigkeit von 12 m/s von einem Trocknungsprozeßbereich von 12 m Lange auszugehen. Dazu kommen noch die Wand­ stärken des Trockners sowie je nach Fabrikat Luftschleusen oder sonstige Zusatzeinrichtungen, so daß für eine Bahnge­ schwindigkeit von 12 m/s mit über 13 m Trocknerlänge ge­ rechnet werden muß.

Demgegenüber kann mit einem Trockner der nach Schutzanspruch 1 ausgeführt ist, bei einer Trockenraumlänge von 6 m eine Bahnlänge im Trockner von beispielsweise 44 m erreicht wer­ den. Das bedeutet eine Verweilzeit von über 3,5 Sekunden. Kürzere Verweilzeiten und somit auch kürzere Trockner sind natürlich möglich. Am vorangegangenen Beispiel ist aber schon ersichtlich, daß trotz 3,5facher Verweilzeit die Trocknerlänge etwa halbiert ist. Diese Verkürzung bedeutet Kostenersparnisse beim Bau der Druckmaschinenhalle sowie am schwimmenden Fundament im Bereich der Rotationslinie und verkürzt Galerien, Schallschutzwände und Leitungen. Zudem werden Übersichtlichkeit und Arbeitssicherheit an der Rotationsanlage erhöht, denn durch die großen Dimensionen der derzeitigen Trockner ist die Einsehbarkeit vom zentra­ len Steuerpult aus in die Bereiche, wo die Druckeinheiten bzw. der Falzapparat stehen, stark eingeschränkt.

Mit der Erfindung wird ebenfalls eine deutliche Erhöhung der Verweilzeit der Materialbahn im Trocknungsbereich er­ reicht.

Sollen die derzeitigen Rotationsanlagen voll ausgefahren werden, so muß für eine genügende Trocknung der Druckfar­ ben an den derzeitigen Schwebetrocknern mit Umlufttempera­ turen von etwa 10-200°C gefahren werden. Bei Material­ bahnen aus gestrichenem Papier mit einem Gewicht von 80-100 g/qm und einem Farbauftrag von 1,2 bis 1,5 g/qm pro Seite und einer Bahngeschwindigkeit, die einer Verweil­ zeit von 1 Sekunde entspricht, wird die Bahntemperatur ca. 130°C betragen. Dabei treten unter normalen Bedingungen keine Probleme auf. Es kommt aber zum Abschmieren, d. h. die Bahn wird nicht genügend getrocknet, wenn folgende Parameter zu sehr erhöht werden: Farbdeckung und Bahngeschwindigkeit; ein weiteres Kriterium ist das Papier in Gewicht und Be­ schaffenheit. Bis zu einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit kann dann durch Erhöhung der Umlufttemperatur noch eine aus­ reichende Trocknung erzielt werden, aber dem sind ebenfalls Grenzen gesetzt durch Probleme, die bei hohen Trocknungs­ temperaturen auftreten.

Ein Nachteil der Trocknung mit hohen Temperaturen ist das sogenannte Fiber-Lifting, das dadurch entsteht, daß die Hitze sehr schnell bis in die einzelnen Fasern des Papiers eindringt, dort den Siedepunkt des Wassers überschreitet und auch die notwendige Energie zur schlagartigen Änderung des Aggregatzustandes des Wassers liefert. Dabei springen die einzelnen Fasern auf, was die Qualität des Drucks er­ heblich beeinträchtigt. Ferner entsteht eine generelle Ver­ sprödung des Papiers, weil es wie oben beschrieben "ausge­ kocht" wird, d. h. das Wasser wird schlagartig verdampft und fast völlig ausgetrieben.

Naturgemäß erfordern starke Papiere, hohe Farbbelegung und hohe Geschwindigkeiten auch eine hohe Trocknerleistung, aber die kann aus Gründen der Produktqualität nur bedingt durch die Erhöhung der Umlufttemperatur erreicht werden. Die vorgenannte Austrocknung und Versprödung des Papiers kann große Probleme bei der Weiterverarbeitung verursachen, u. a. kommt es dabei im Falzapparat zum sogenannten Falz­ brechen, d. h. daß das Produkt dort, wo es gefalzt wird nicht mehr elastisch genug ist und im Knick Brucherscheinungen zeigt, wobei in der Regel auch die Farbdecke aufbricht. Auf weitere negative Begleiterscheinungen der Trocknung mit sehr hohen Temperaturen wie Kühlwalzenkapazitätsgrenze und Randwelligkeit sei nur kurz hingewiesen.

Die Erfahrungen mit den derzeitigen Trocknern haben gezeigt, daß niedrige Trocknungstemperaturen das Papier schonen und die Druckqualität steigern. Da die Lösungsmittel aber ver­ dampfen, d. h. da die Bahn aber getrocknet werden muß, ist das einfache Herabsetzen der Temperatur natürlich keine Lösung. Bei bestehenden Anlagen bleibt dann nur die Mög­ lichkeit der Reduktion der Produktionsgeschwindigkeit und für Neuinstallationen werden entsprechend lange Trockner eingeplant; beides bedeutet nichts anderes als die Verlan­ gerung der Verweilzeit.

An den derzeitigen Rotationsanlagen kann die Verweilzeit aber nur geringfügig verlängert werden, denn eine Rotations­ maschine, die für eine Produktionsgeschwindigkeit von 9 m/s ausgelegt ist, ist nicht mehr produktiv wenn sie mit 8 m/s läuft, und eine neue Rotationsanlage, die für 12,5 m/s kon­ zipiert ist, kann man schlecht mit einem 16 m langen Trock­ ner einplanen, denn dann werden u. a. auch die Investitions­ kosten zu hoch.

Es ist in Fachkreisen unbestritten, daß der Trocknungsprozeß nach dem derzeitigen Stand der Technik ein großes Kriterium im Rollenoffsetdruck darstellt.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem auf einfache Weise, durch eine praktisch gesehen beliebig lange Verweil­ zeit bei entsprechend angepaßten niedrigen Trocknungstempe­ raturen.

Literaturhinweis:

"Sicherheitsregeln für Durchlauftrockner von Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen"
Bestellnummer der Broschüre: ZH 1/19
Herausgeber: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossen­ schaften
Carl Heymanns Verlag KG
Luxemburger Straße 449, 5000 Köln 41.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum schwebenden Führen und Trocknen von insbesondere im Rollenoffsetdruck und Flexodruck bedruckten Materialbahnen, gekennzeichnet durch:

• - eine Batterie von Strömungskörpern (1), die so an­ geordnet sind, daß die Mehrzahl der Trume (2) der Materialbahn etwa parallel bis trapezförmig zuein­ ander verläuft in der Weise, daß der Abstand der im Bahnverlauf aufeinanderfolgenden Strömungskörper so groß ist, daß zwischen den Trumen der Material­ bahn Strömungskanäle (4) gebildet werden;
• - die Trocknung der Materialbahn in der Weise, daß die aus den Strömungskörpern austretende, nach Trocknungszone und Bedarf temperierte Luft, sowohl im Bereich der Luftkissen (3) zwischen Strömungs­ körper und Bahn einen Trocknungseffekt erzielt, als auch nach Verlassen derselben weiter für den Trock­ nungsprozeß verwendet werden kann, indem sie durch die Strömungskanäle, die durch die Trume der Bahn gebildet werden hindurchfließt und dabei an der laufenden Bahn entlangströmt;
• - einen manderförmigen Bahnverlauf, bei dem beide Sei­ ten der Bahn von Strömungskörpern angeblasen werden, indem immer ein Strömungskörper unter der Siebseite und der jeweils im Bahnverlauf folgende unter der Filzseite der Bahn ein Luftkissen bildet;
• - eine hohe Verweilzeit der Bahn im Trocknungsbereich aufgrund des langen Weges, den die Bahn bei relativ kurzer Trocknerbauform beschreibt, was wiederum niedrige Trocknungstemperaturen zur Folge hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Trumen der Materialbahn Luftleit­ elemente (5) eingebaut sind, vorzugsweise für Bahnver­ läufe, bei denen die Umschlingungswinkel an den Strö­ mungskörpern kleiner 180 Grad sind, wobei zwischen Materialbahn und Leitelementen Passagen für die Luft­ strömung gebildet werden.

Dabei können die Luftleitelemente an denen die Haupt­ luftströmung entgegen der Bahnlaufrichtung verläuft anders ausgelegt und angeordnet sein, als in dem Bereich, wo Strömung und Bahn in gleicher Richtung verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß anstelle einer Batterie von Strömungs­ körpern nur wenige vorhanden sind, bei entsprechend langeren Trumen, wobei ebenfalls eine hohe Verweil­ zeit der Bahn im Trocknergehäuse entsteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strömungskörper an einem oder an beiden Enden seiner Längsachse verstell­ bar gelagert ist, so daß bei Verstellung, eine Par­ allelitätsveränderung zu den Achsen der übrigen Strö­ mungskörper entsteht in der Weise, daß ein Bahnverlau­ fen automatisch mittels einer Regelung korrigiert wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strömungskörper, beaufschlagt mit einer Kraft "F", wie eine Tänzerwalze beweglich gelagert ist und so Bahnspannungsschwankun­ gen ausgleicht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer, mehrere oder ein Ensemble von Strömungskörpern so verstellt werden können, daß der Materialbahnverlauf im Trocknergehäuse verlängert oder verkürzt werden kann, so daß bei gleicher Bahnge­ schwindigkeit die Verweilzeit im Rahmen der räumlichen Gegebenheiten den Erfordernissen der Trocknung angepaßt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Strömungskörper und sonstiger Elemente in der Weise erfolgt, daß die Materialbahn so eingezogen und im Trocknungsbereich so geführt werden kann, daß sie nicht über alle Strö­ mungskörper verläuft, wobei die Luftströmung der nicht umschlungenen Strömungskörper, sofern für den Trocknungsprozeß nicht erforderlich, abgeschaltet werden kann.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Luft die aus den Strö­ mungskörpern austritt, je nach Trocknungszone und Bedarf, erwärmte Luft quer zur Bahnlaufrichtung durch die Strömungskanäle, die durch die Trume der Material­ bahn gebildet werden, geblasen wird und dabei an der Materialbahn entlangströmt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Strömungskörpern (1) zusätzliche Stromungskörper je nach Bedarf warme Luft gegen die Bahn blasen oder Wärmestrahler, wie Infrarot- oder UV-Strahler, eingesetzt werden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als relativ kleine Einheit in eine Offset-Rotationslinie integriert werden kann, für die Funktionen Zusatztrocknung oder Bahnkühlung oder, bei entsprechender Ausstattung mit Sprühdüsen etc., zur Wiederbefeuchtung der Materialbahn.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn auf ihrem Weg zwischen Trocknereinlauf und Trocknerauslauf ein oder mehrere Male umgelenkt wird, aber nicht kontinuierlich, sondern nach jeder Umlenkung durch eine Düsenbalkensektion geführt wird, wie sie nach dem Stand der Technik an Heißluft-Schwebe­ trocknern üblich sind, so daß die Bahn zwischen zwei Düsenbalkenebenen durchläuft und dort der wesentliche Teil des Trocknungsprozesses erfolgt.