DE4324337A1 - Wiederbefeuchtungseinrichtung für eine bedruckte Papierbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wiederbefeuchtungseinrichtung für eine bedruckte Papierbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei im Rollenoffsetdruck hergestellten bedruckten Papier­ bahnen erhält man nach dem Trocknen der Druckfarben in einem Durchlaufofen oft eine Wellung der bedruckten Papier­ bahn, insbesondere bei geringen Flächengewichten des Papieres. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dem Papier beim Trocknen die Feuchtigkeit praktisch vollständig entzogen wird.

Es wurde schon vorgeschlagen, die Papierverwerfungen durch Wiederzuführen von Wasser nach dem Trocknen der bedruckten Papierbahn zu vermindern. Bei im Handel befindlichen Wiederbefeuchtungseinrichtungen für solche bedruckte Papierbahnen ist eine Korona-Entladungseinrichtung vorge­ sehen, um die glatte, wasserabstoßende Oberfläche des Druckfarbenfilmes wiederaufzurauhen, und unter Verwendung von Düsen wird ein Wassernebel erzeugt, durch welchen die an der Oberfläche aufgerauhte bedruckte Papierbahn hin­ durchbewegt wird.

Derartige Wiederbefeuchtungseinrichtungen sind aber in der Praxis störungsanfällig. Zum einen ist es schwierig, einen gleichförmigen Nebel zu erzeugen, und dieser Nebel kommt auch mit anderen Maschinenteilen in Berührung, so daß man Korrosion in Kauf nehmen muß. Darüber hinaus können sich die feinen Düsen in Gebrauch zusetzen, so daß keine gleichmäßige ausreichende Nebelbildung mehr gewährleistet ist. Schließlich ist auch die Wasseraufnahme der bedruckten Papierbahn aus dem erzeugten Nebel bei den im Rollenoff­ setdruck verwendeten Fördergeschwindigkeiten nur verhält­ nismäßig gering.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Wiederbe­ feuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß eine direktere und effek­ tivere Übertragung des Wassers in die bedruckte Papierbahn gewährleistet ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Wiederbefeuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 1.

Bei der erfindungsgemäßen Wiederbefeuchtungseinrichtung wird ein Wasserfilm auf einer Wiederbefeuchtungswalze erzeugt, und die zuvor aufgerauhte Oberfläche der bedruckte Papierbahn wird über einen größeren Drehwinkel der Wieder­ befeuchtungswalze hinweg über letztere geführt. Dabei entsteht einerseits ein intensiver flächiger Kontakt zwischen dem Wasserfilm und der Oberfläche der bedruckten Papierbahn, andererseits stehen für das auf die Wiederbe­ feuchtungswalze aufgebrachte Wasser keine anderen Leckwege zur Verfügung als der in die bedruckte Papierbahn hinein.

Mit der erfindungsgemäßen Wiederbefeuchtungseinrichtung ist über die Dicke des Wasserfilmes die Menge des in die bedruckte Papierbahn eingebrachten Wassers sehr gut reproduzierbar und fein einstellbar. Man kann so den Wassergehalt des fertigen Druckerzeugnisses sehr nahe an den bei Raumtemperatur geltenden Gleichgewichtswert von 50% relativer Luftfeuchte entsprechend 5 Gewichtsprozent legen. Sowohl ein Unterschreiten als auch ein Überschreiten dieses Wertes führt zu Unebenheiten und Wellungen des Papieres.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf ein Wiederanfeuchten der bedruckten Papier­ bahn von beiden Seiten her von Vorteil, was ein rasches Wiederherstellen des normalen Feuchtigkeitsgehaltes der Druckunterlage gewährleistet, auch wenn die bedruckte Papierbahn unter hoher Geschwindigkeit durch die Wieder­ befeuchtungseinrichtung hindurchläuft, wie für den Rollen­ offsetdruck erforderlich.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist gewährleistet, daß das Wiederbefeuchten der bedruckten Papierbahn von ihren beiden Oberflächen her symmetrisch erfolgt. Dies ist im Hinblick auf möglichst vollständiges Ausräumen von Verwerfungen und Wellungen von Vorteil.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist im Hinblick auf eine möglichst lange Verweilzeit der bedruckte Papierbahn auf der Wiederbefeuchtungswalze und damit im Hinblick auf ein besonders effektives Übertragen des Wasserfilmes von der Wiederbefeuchtungswalze auf die bedruckte Papierbahn von Vorteil.

Bei einer Wiederbefeuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 5 erfolgt das Übertragen des Wasserfilmes von der Wiederbe­ feuchtungswalze zur bedruckte Papierbahn unter zusätzlicher mechanischer Unterstützung.

Bei einer Wiederbefeuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 6 wird diese zusätzliche mechanische Unterstützung nur für die Übergabe des in der Nachbarschaft des Ablaufpunktes der bedruckte Papierbahn noch verbleibenden Restes des Wasser­ filmes vorgesehen, so daß die Andrückwalze keine frühe Staustelle für den Wasserfilm darstellt.

Auch das Erzeugen eines elektrostatischen Feldes senk­ recht zur Oberfläche der bedruckten Papierbahn, wie es bei einer Wiederbefeuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 7 erhalten wird, ist im Hinblick auf ein effektives Über­ tragen des Wasserfilmes von der Wiederbefeuchtungswalze auf die bedruckte Papierbahn von Vorteil.

Dabei haben sich elektrische Feldstärken, wie sie im Anspruch 8 angegeben sind, als besonders geeignet heraus­ gestellt. Sie gewährleisten einerseits, daß die polari­ sierbaren Wasserteilchen effektiv in radialer Richtung von der Oberfläche der Wiederbefeuchtungswalze wegbewegt werden, andererseits ist gewährleistet, daß es zu keinen unerwünschten elektrostatischen Entladungen kommt.

Durch eine von der Synchron-Laufgeschwindigkeit zur Wiederbefeuchtungswalze abweichende Einstellung der Laufgeschwindigkeit der Einfeuchtwalzen, wie sie im Anspruch 9 angegeben ist, läßt sich auf einfache Weise die Dicke des auf die Wiederbefeuchtungswalze aufgebrachten Wasserfilmes präzise variieren.

Dabei kann man durch unabhängige Einstellung des Geschwin­ digkeitsunterschiedes für die beiden Einfeuchtwalzen, die für die mit der Vorder- bzw. Rückseite der bedruckten Papierbahn zusammenarbeitenden Wiederbefeuchtungswalzen vorgesehen sind, wie im Anspruch 10 angegeben, Unterschie­ den in der von der Vorder- bzw. Rückseite der bedruckten Papierbahn benötigten Wassermenge ausgleichen, zum Beispiel dann, wenn die eine Seite der bedruckten Papierbahn im Mehrfarbendruck, die andere nur einfarbig hergestellt ist.

Gemäß Anspruch 11 ist es möglich, die Einstellung der Dicke des Wasserfilmes automatisch in Abhängigkeit von der vor und/oder hinter der betrachteten Wiederbefeucht­ ungswalze vorliegenden Welligkeit der bedruckte Papierbahn vorzunehmen.

Kühlt man gemäß Anspruch 12 die bedruckte Papierbahn nach dem Trocknen der Druckfarben in zwei Stufen ab, und ordnet man die Wiederbefeuchtungseinrichtung zwischen diesen beiden Kühlstufen an, so erhält man eine sehr wirksame und rasche Wiedereingliederung des Wassers in die Druck­ unterlage.

Wird die Oberfläche der bedruckte Papierbahn schon zwischen der Trockenstation und der Kühlstation durch eine Korona- Entladung aufgerauht, so erfolgt dieses Aufrauhen bei noch weicher Haut des Druckfarbenfilmes besonders effektiv und leicht.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer Druckstraße zum beidseitigen Bedrucken einer Papierbahn im Rollenoffsetverfahren;

Fig. 2 einen schematischen vertikalen Schnitt durch eine Wiederbefeuchtungsstation der in Fig. 1 gezeigten Druckstraße; und

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, in welcher eine abgewandelte Druckstraße wiedergegeben ist.

In Fig. 1 ist mit 10 eine Vorratsrolle für eine zu bedruckende Papierbahn 12 wiedergegeben. Eine Transport­ rolleneinheit 14 führt die Papierbahn 12 einer ersten Druckstation 16-1 zu, wo sie mit einer ersten Druckfarbe, zum Beispiel der hauptsächlich in den Farbauszügen ver­ tretenen Farbe bedruckt wird. Durch weitere Transport­ rolleneinheiten 14 wird die Papierbahn anschließend durch weitere Druckstationen 16-2 bis 16-4 bewegt, wo die restlichen Grundfarben und Schwarz aufgedruckt wer­ den. Dieses Aufdrucken erfolgt jeweils beidseitig.

Hinter der Druckstation 16-4 wird die Papierbahn von einer Trockenstation 17 und einer Kühlstation 18 übernommen, deren Einzelheiten in der Fig. 1 ebenso wenig wieder­ gegeben sind wie die Details der Druckstationen 16-i. Die Kühlstation 18 enthält zwei gekühlte Walzen, die von den beiden Oberflächen her der Papierbahn 12 Wärme entziehen.

Stromab der Kühlstation 18 ist eine insgesamt mit 20 bezeichnete Wiederbefeuchtungsstation angeordnet, in welcher der Feuchtigkeitsgehalt der Papierbahn 12 wieder auf den für Raumbedingungen geltenden Gleichgewichtswert eingestellt wird. Von der Wiederbefeuchtungsstation 20 läuft dann die Papierbahn weiter zu in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Falt- und Schneidstationen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, läuft die Papierbahn 12 in horizontaler Richtung in die Wiederbefeuchtungsstation 20 ein und wird dann durch eine erste Umlenkrolle 22 vertikal nach oben umgelenkt. Sie läuft anschließend über eine erste großen Durchmesser aufweisende Wiederbefeuch­ tungswalze 24. Der zwischen dem Auflaufpunkt und Ablauf­ punkt der Papierbahn 12 liegende Umschlingungswinkel beträgt beim betrachteten Ausführungsbeispiel 180°. Vertikal über der Wiederbefeuchtungswalze 24 ist eine zweite Wiederbefeuchtungswalze 26 angeordnet, der die von der Wiederbefeuchtungswalze 24 ablaufende Papierbahn über zwei in horizontaler Richtung beabstandete Umlenkrollen 28, 30 zugeführt wird. Die obere Wiederbefeuchtungswalze 26 hat gleiche Geometrie wie die untere Wiederbefeuch­ tungswalze 24, und der Ablaufpunkt der Papierbahn ist wieder dem Auflaufpunkt diametral gegenüberliegend gewählt. Von der Wiederbefeuchtungswalze 26 läuft die Papierbahn über eine auslaßseitige Umlenkrolle 32 zu den nachgeord­ neten Falt- und Schneidstationen.

Die Wiederbefeuchtungswalzen 24, 26 sind geschliffene, polierte und verchromte Zylinder, welche so eine hydrophile Oberfläche haben. Auf die Walzenoberflächen wird durch zuge­ ordnete Einfeuchtwalzen 34, 36, die in Wasserbehäl­ ter 38, 40 eintauchen, ein Wasserfilm aufgebracht. Die Einfeuchtwalzen 34, 36 werden von Elektromotoren 42, 44 angetrieben, die mit steuerbaren Speisekreisen 46, 48 verbunden sind. Das jeweilige Steuersignal für die Speisekreise 46, 48 wird von einem Steuerkreis 50 be­ reitgestellt. Dieser ist eingangsseitig mit drei Fühlern 52, 54, 56 verbunden, welche die Welligkeit der Papier­ bahn 12 stromauf der Umlenkrolle 22, zwischen der Umlenk­ rolle 30 und der Wiederbefeuchtungswalze 26 sowie stromab der Umlenkrolle 32 messen. Bei diesen Fühlern handelt es sich vorzugsweise um optische Fühler, die nach Art einer flächigen in Reflexion arbeitenden Lichtschranke arbei­ ten und zum Beispiel Dunkelfeld-Blenden enthalten, die das reflektierte Licht vollständig für den Idealfall der Reflexion an einer Spiegelfläche ausblenden. Der Steuer­ kreis 50 arbeitet grob gesprochen so, daß er die Umlauf­ geschwindigkeiten der Einfeuchtwalzen 34, 36 unabhängig voneinander gemäß der stromauf der zugeordneten Wiederbe­ feuchtungswalze angetroffenen Welligkeit der Papierbahn und gemäß der stromab der betrachteten Wiederbefeuchtungs­ walze noch verbleibenden Welligkeit der Papierbahn steuert.

Die Wiederbefeuchtungswalzen 24, 26 werden ihrerseits streng synchron zur Fördergeschwindigkeit der Papierbahn 12 angetrieben, wozu die Wiederbefeuchtungswalze 24 über ein Umkehrgetriebe 58, die Wiederbefeuchtungswalze 26 direkt mit einem Antriebsstrang 60 der Druckstraße verbunden sind. Es versteht sich, daß man eine entsprechende Syn­ chronisierung der Wiederbefeuchtungswalzen 24, 26 auch über kämmende Zahnräder realisieren kann.

Jeweils beim Ablaufpunkt der Papierbahn 12 von den Wie­ derbefeuchtungswalzen 24, 26 ist eine Andrückwalze 62 bzw. 64 vorgesehen. Das federnde Anlegen und selektive Abheben der Andrückwalzen 62, 64 besorgen doppelt wirkende pneu­ matische Arbeitszylinder 66, 68, die über 4/2-Magnet­ ventile 70, 72 und separate Druckregler 74, 76 mit einer Druckluftleitung 78 bzw. einer Entlastungsleitung 80 verbindbar sind. Durch unterschiedliche Einstellung des Speisedruckes für die Arbeitszylinder 66, 68 läßt sich ebenfalls die an der betrachteten Wiederbefeuchtungswalze von der Papierbahn 12 aufgenommene Wassermenge steuern.

Um den Druckfarbenfilm, der eine Wassersperre darstellt, zur Aufnahme von Wasser zu befähigen (Aufrauhen, Er­ zeugen kleiner Löcher) sind stromauf der beiden Arbeits­ walzen 24, 26 Korona-Entladungseinheiten 82, 84 angeord­ net. Deren eine Elektroden sind jeweils mit dem Ausgang einer ersten Hochspannungseinheit 86 verbunden, die zweiten Elektroden sind geerdet.

Über den Papierbahn-Umschlingungswinkel hinweg sind die Wiederbefeuchtungswalzen 24, 26 von koaxialen teilzylin­ drischen Elektroden 88, 90 umgeben.

Bei einem typischen Radius der Wiederbefeuchtungswalzen von etwa 20 cm haben die hierzu konzentrischen Elektroden 88, 90 einen Krümmungsradius von typischerweise 22 - 25 cm. Die weiteren Walzen haben typischerweise eine Radius von 6 bis 7 cm. Die Andrückwalzen 62 und 64 haben eine Gummi­ außenschicht.

Die Elektroden 88, 90 sind mit dem Ausgang einer zweiten Hochspannungseinheit 92 verbunden, die Wiederbefeuchtungs­ walzen 24, 26 sind geerdet. Das im Spalt zwischen den Elektroden 88, 90 und den Wiederbefeuchtungswalzen 24, 26 aufgebaute elektrische Feld hat typischerweise eine Größe von 4-15 kV/cm, wobei Werte im Bereich von etwa 8-10 kV/cm bevorzugt werden. Das elektrostatische Feld unterstützt das Wandern der aus Dipolen aufgebauten Wasserteilchen in radialer Richtung aus dem von der Wiederbefeuchtungswalze getragenen Wasserfilm in die Papierbahn 12 hinein.

Entladungsköpfe 94, 96, die stromab der Umlenkrolle 32 angeordnet sind, werden von einer Hochspannungsquelle 98 her gespeist, um elektrostatische Restladungen von der Papierbahn 12 zu entfernen.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Wiederbefeuchtungsstation 20 hinter einer Kühl­ station 18 angeordnet, welche die Papierbahn 12 nur auf eine Temperatur von größenordnungsmäßig 80°C abkühlt. Bei den so in der Wiederbefeuchtungsstation 20 angetrof­ fenen erhöhten Temperaturen erfolgt das Aufrauhen und Durchlöchern des Druckfarbenfilmes durch die Korona- Entladungseinheiten 82, 84 besonders wirkungsvoll, und auch die Überführung des Wassers von den Wiederbefeuch­ tungswalzen 24, 26 zur Papierbahn 12 erfolgt besonders rasch. Die restliche Abkühlung der Papierbahn auf Zimmer­ temperatur besorgt eine weitere Kühlstation 100.

In weiterer Abwandlung kann man die Korona-Entladungsein­ heiten 82, 84 auch aus der Wiederbefeuchtungsstation 20 aus gliedern und unmittelbar hinter der Trockenstation 17 anordnen. Da sich hier der Druckfarbenfilm auf noch höherer Temperatur befindet, erfolgt sein Aufrauhen und Durchlö­ chern hier besonders wirkungsvoll.

Claims (13)

1. Wiederbefeuchtungseinrichtung für eine bedruckte Papierbahn, die im Rollenoffsetverfahren hergestellt ist, zum Wiederherstellen des normalen Feuchtigkeits­ gehaltes nach dem Trocknen, mit einer Korona-Entladungs­ einrichtung (82-86) zum Aufrauhen mindestens einer der Oberflächen der Papierbahn (12) und mit einer Wasserabgabe­ einrichtung, durch welche die aufgerauhten Oberflächen der bedruckten Papierbahn (12) mit Wasser beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserabgabeeinheit mindestens eine eine hydrophile Oberfläche aufweisende Wiederbefeuchtungswalze (24, 26), auf welche ein Wasserfilm unter Verwendung einer Einfeuchtwalze (34, 36) aufgebracht wird, sowie Mittel zum Führen der aufgerauhten Oberflächen der bedruckten Papierbahn (12) über die Wiederbefeuchtungs­ walzen (24, 26) aufweist.

2. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserabgabeeinrichtung zwei eine hydrophile Oberfläche aufweisende Wiederbefeuchtungs­ walzen (24, 26) und zugeordnete Einfeuchtwalzen (34, 36) aufweist, die um parallele Achsen umlaufen und zwischen denen mindestens eine ebenfalls achsparallele Umlenkwalze (28, 30) angeordnet ist.

3. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederbefeuchtungswalzen (24, 26) sowie die ihnen zugeordneten Einfeuchtwalzen (34, 36) sowie die Führungsmittel für die beiden Wiederbefeuchtungs­ walzen (24, 26) im wesentlichen äquivalent sind.

4. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, über den hinweg die Wiederbefeuchtungswalzen (24, 26) von der bedruckten Papierbahn (12) umschlungen werden, minde­ stens 90° vorzugsweise etwa 180° bis 270° beträgt, wozu entsprechende einlaufseitige und/oder auslaufseitige Umlenkrollen (22, 28-32) vorgesehen sind.

5. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wieder­ befeuchtungswalzen (24, 26) jeweils eine federnd angelegte Andrückwalze (62, 64) vorgesehen ist, welche vorzugsweise in der Nachbarschaft des Ablaufpunktes der bedruckte Papierbahn (12) angeordnet ist.

6. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn-Andrückwalzen (62, 64) durch einen druckgasbeaufschlagten, vorzugsweise doppelt wirkenden Arbeitszylinder (66, 68) gegen die zugeordnete Wiederbefeuchtungswalze (24, 26) vorgespannt sind, wobei die Druckbeaufschlagung dieser Arbeitszylinder (66, 68) vorzugsweise über getrennte Druckregler (74, 76) erfolgt.

7. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederbe­ feuchtungswalzen (24, 26) im Papierbahn-Tragbereich zumindest teilweise von jeweils einer koaxialen teilzy­ lindrischen Elektrode (88, 90) umgeben sind, die mit einem Hochspannungsgenerator (92) verbunden ist.

8. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den Elektroden (88, 90) und den Wiederbefeuchtungswalzen (24, 26) aufgebaute elektrostatische Feld zwischen etwa 4 bis etwa 15, vor­ zugsweise zwischen etwa 8 und etwa 10 kV/cm beträgt.

9. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufgeschwin­ digkeiten der Einfeuchtwalzen (34, 36) von zur Laufge­ schwindigkeit der Wiederbefeuchtungswalzen (24, 26) entsprechender Synchrongeschwindigkeit aus zu größeren und kleineren Werten hin veränderbar ist, um die Dicke des Wasserfilmes zu vergrößern bzw. zu verkleinern.

10. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufgeschwindigkeiten beider Einfeuchtwalzen (34, 36) unabhängig voneinander veränderbar sind.

11. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufgeschwindig­ keit der Einfeuchtwalzen (34, 36) in Abhängigkeit von den Ausgangssignaien von mit der bedruckten Papierbahn (12) zusammenarbeitenden Welligkeitsfühlern (52, 54, 56) gesteuert wird, welche stromauf und/oder stromab der mit der bedruckten Papierbahn (12) zusammenarbeitenden Wieder­ befeuchtungswalzen (24, 26) angeordnet sind.

12. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie stromab einer die bedruckte Papierbahn (12) nur auf eine Temperatur im Bereich von zwischen 60°C und 120°C, vorzugsweise im Bereich von 70°C bis 90°C abkühlenden Kühlstation (18) angeordnet ist und stromab von ihr eine weitere Kühlstation (100) vorgesehen ist, welche die bedruckte Papierbahn (12) auf Umgebungstemperatur abkühlt.

13. Wiederbefeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korona- Entladungseinrichtung (82-86), die mit mindestens ei­ ner der Oberflächen der bedruckten Papierbahn (12) zusam­ menarbeitet, zwischen einer Trockenstation (17) und einer Kühlstation (18) einer Druckstraße angeordnet ist, in welcher die Wiederbefeuchtungseinrichtung vorgesehen ist.