DE4405332A1 - Rückbefeuchtungssystem, insbesondere für Rollenoffsetmaschinen mit Heatsettrocknung - Google Patents

Description

Im Rollenoffsetdruck ist es vorwiegend im Akzidenzdruck not­ wendig, die Druckfarbenschicht thermisch zu trocknen, da sonst der Druckfarbenfilm auf den Papierführungswalzen, den Wende­ stangen und im Falzapparat abschmieren würde. Ferner wäre eine unproblematische Weiterverarbeitung ebenso nicht möglich.

Durch die starke Hitzeeinwirkung beim Trocknungsprozeß in der Trocknerstrecke werden nicht nur die flüchtigen Bestandteile der Druckfarbe ausgetrieben, sondern vor allem auch das im Bedruckstoff (Papier/Karton) enthaltene Wasser. Den notwendi­ gen Grad der thermischen Trocknung bestimmt primär der Be­ druckstoff (Grammatur) und die Maschinengeschwindigkeit.

Aus diesen beiden Komponenten und der Güte des Trockners er­ gibt sich die Verweilzeit der Bahn in der Trocknerstrecke, die in der Regel ca. 1 Sekunde (plus minus 20%) beträgt.

Die durch die Papierbahnspannung vorgegebene Wellenbildung der Bahn wird durch die Heatsettrocknung noch verstärkt und fi­ xiert. Diese im Druckprodukt vorhandene Wellenbildung ist typisch für Rollenoffsetprodukte und wird gegenüber dem Tief­ druck als qualitätsmindernd eingestuft.

Das Austrocknen der Bahn bringt jedoch noch weitere Nachteile mit sich, so verliert das Papier seine Geschmeidigkeit, wird spröde, nachfolgende mechanische Prozesse, wie sie beim Falzen und Weiterverarbeiten (z. B. Klammern) auftreten, können schwerwiegende Mängel mit sich bringen und zu erheblichen Reklamationen führen.

Aus vorgenannten Gründen hat man Falzhilfen entwickelt, mit denen gezielt im Bereich des Falzes die Bahn gefeuchtet wird. In jüngster Zeit wurden von verschiedenen Firmen wie DOX, Eltex, MEG, WEKO und Dahlgren Nachbefeuchtungssysteme entwic­ kelt, die die gesamte Bahn befeuchten, so daß die vorher be­ schriebenen Mängel vermindert werden. Die Wirkungsweise der genannten Rückbefeuchtungssysteme ist teilweise sehr unter­ schiedlich.

Bei der Anlage von DOX wird nach dem Kühlwalzenständer in einem aufwendigen Überbau die Bahn aus einem Sprühsystem be­ feuchtet. Zur Unterstützung, daß die Wassertröpfchen in das Papiergefüge gelangen, wird ein elektrostatisches Spannungs­ feld aufgebaut mit einer Feldstärke von 350 KV/m bis 700 KV/m.

Fa. Eltex verstärkt den Wirkungsgrad seiner Rückbefeuchtungs­ anlage dadurch, daß die bedruckte Papierbahn einer Coronabe­ handlung unterzogen wird und man somit eine aufnahmefreundli­ che Oberfläche erzeugt. Bei dieser Art der Rückbefeuchtung, die gegenspruchslos eine gute Wirkung aufweist, entsteht durch die Coronabehandlung aber das stark oxidierende Ozon, das entsorgt werden muß.

DOX mit rund 400 000,-- DM und Eltex mit 600 000,-- DM sind die teuersten Anlagen.

MEG befeuchtet nach dem Kühlwalzenständer in einer Sprühkam­ mer, wo Sprühdüsen das Versprühen des Wassers bei etwa 4 bar vornehmen. Keine elektrostatische Unterstützung, Kosten rund 120 000,-- DM.

Das WEKO-Rückbefeuchtungssystem ist an die letzten beiden Kühlwalzen des Kühlwalzenständers angebaut. (Untersuchungen zeigen, daß an den letzten beiden Kühlwalzen die Papierbahn nur noch rund 45° respektive 25° warm ist.) Bei dieser Anlage wird das Feuchtmittel über ein Walzensystem aufgetragen. Roto­ ren, die über die Bahnbreite individuell reguliert werden können, lassen es zu, ein Feuchtigkeitsprofil einzustellen. Die wesentlichen Komponenten sind von dem WEKO-Schleuder­ feuchtwerk her bekannt. Um das Eindringen der Wassertröpfchen (Größe 30 µm-60 µm) in die Bahn zu verbessern, kann ein elek­ trostatischer Felderzeuger installiert werden. Preis der An­ lage rund 250 000,-- DM.

Dahlgren als fünftes bekanntes Rückbefeuchtungssystem nutzt seine Erfahrungen aus dem Feuchtwerkbau und setzt in Abwand­ lung zur Benetzung der Druckplatte sein System zur Befeuchtung der Bahn ebenfalls nach dem Kühlwasserständer ein und will das Wasser bzw. das Feuchtmittel mittels Walzen in die Bahn quet­ schen. Kosten etwa 300 000,-- DM.

Die Anlagen der Fa. DOX und Eltex bedürfen aufwendiger Auf­ bauten und Papierbahnführungen, um wirkungsvoll nachbefeuchten zu können. Die langen Papierwege benötigen mehr Zeit beim Einziehen der Bahn in der Maschine, was sich bei Papierbahn­ reißern zudem negativ bemerkbar macht. Die aufwendige Vorbe­ handlung der Bahn verteuert die Systeme. Der Wirkungsgrad und der erzielte Effekt ist gut, bei teilweise sehr hohem War­ tungsaufwand. Zudem ist beispielsweise die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer der Coronawalzen nur auf mehrere Monate be­ schränkt. Der Austausch ist aufwendig und teuer.

Der Wirkungsgrad der Anlagen MEG, WEKO und Dahlgren ist nicht so gut wie bei den vorgenannten, so daß bei diesen Aggregaten nach der Rückbefeuchtung nur eine Produktfeuchte von etwa 30%-35% rel. Feuchte erreicht wird. Die Minimierung der Wel­ lenbildung ist teilweise nur gering.

Alle der hier beschriebenen Anlagen (mit geringen Einschrän­ kungen bei WEKO) befeuchten die ausgetrocknete und auf Raum­ temperatur (19°C-22°C) gebrachte Bahn. Ferner ist nach dem Kühlwalzenständer der Farbfilm (Schocktrocknung) praktisch völlig vernetzt und geschlossen. Die Einbringung der Feuchte gestaltet sich bei allen hier beschriebenen Aggregaten mehr oder minder schwierig und aufwendig.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmaschine, insbesondere eine Rollenoffset­ maschine mit Heatsettrocknung vorzuschlagen, die sich zum einen durch einen verhältnismäßig geringen konstruktiven Auf­ wand auszeichnet, und die zum anderen das Druckprodukt optimal rückbefeuchtet, so daß sich ein in der Qualität einwandfreies Druckprodukt ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Rückbefeuchtungsvorrichtung in der Verweilstrecke und vor der Kühlwalzenanordnung vorgesehen ist. (Die Verweilstrecke ist hierbei definiert als Abstand zwischen dem Ofenaustritt der Bahn und der ersten Kühlwalze.)
Das Produkt wird somit erfindungsgemäß kurz hinter dem Aus­ tritt aus dem Ofen befeuchtet, wo das Produkt immer noch eine Temperatur von deutlich über 100°C hat. In diesem Zustand nimmt das Produkt (Papier) die Feuchtigkeit gut auf und der noch nicht verfestigte Farbfilm lagert das Feuchtmittel besser ein als in abgebundenem, trockenem Zustand, wie beim geschil­ derten Stand der Technik.

Während, wie erwähnt, beim Stand der Technik die Länge der Verweilstrecke willkürlich und in erster Linie entsprechend den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten ausgebildet wurde, ist es eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, daß die Länge der Verweilstrecke abhängig von der jeweiligen Maschinenge­ schwindigkeit ausgebildet werden muß nämlich daß die Länge der Verweilstrecke mit der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine größer zu wählen ist.

Versuche haben allerdings ergeben, daß hier eine Optimierung nicht bei einem proportionalen Anstieg der Länge der Verweil­ strecke, proportional zur Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine gegeben ist, obgleich ein derartiger proportionaler Anstieg grundsätzlich auch möglich ist, sondern optimale Resultate werden erzielt, wenn, wie es bevorzugt wird, der Zahlenwert der Länge der Verweilstrecke in etwa dem Zahlenwert der zwei­ ten Wurzel der Maschinengeschwindigkeit entspricht. Beispiels­ weise bei einer Vervierfachung der Maschinengeschwindigkeit ergeben sich optimale Resultate, wenn die Verweilstrecke etwa verdoppelt wird.

Mit den sehr wichtigen Maßnahmen nach Patentanspruch 4 ist eine zusätzliche Feinanpassung in der Rückbefeuchtung möglich. Dasselbe gilt für die ebenfalls bevorzugten Maßnahmen nach Patentanspruch 5.

Wenn die hier angesprochenen zusätzlichen Feuchtmittel-Auf­ tragssysteme entsprechend Anspruch 6 in einer geschlossenen Kammer angeordnet sind, so wird damit der Vorteil erreicht, daß das gebildete Aerosol sehr gut ausgenutzt wird und die Produktbahn sehr gleichmäßig befeuchtet.

Aus demselben Grunde werden nach Anspruch 7 für die Rückbe­ feuchtungseinreichtung Zerstäuberdüsen bevorzugt, die also ebenfalls ein Aerosol ausbilden. Es sind aber auch andere Rückbefeuchtungsvorrichtungen möglich.

Auch diese Rückbefeuchtungsvorrichtung kann nach Anspruch 8 in einer Kammer angeordnet sein, damit das gebildete Aerosol die Produktbahn sehr gleichmäßig in dem gewünschten Maße befeuch­ tet.

Verschiedene Möglichkeiten für die konstruktive Ausbildung des zusätzlichen Feuchtmittel-Auftragssystems sind in Anspruch 9 angesprochen.

Eine weitere wichtige Ausgestaltung der Erfindung ist in den Ansprüchen 10 und 11 angesprochen, durch welche Maßnahmen über eine Steuerung oder Regelung die Befeuchtung der Druckprodukte während des Druckens ständig optimiert werden kann.

Mit den Maßnahmen nach Anspruch 12 wird erreicht, daß der Meßfühler die Temperatur und Feuchtigkeit sehr genau mißt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispie­ len näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch die in Bezug auf die Erfindung wesentlichen Teile einer Rollenoffsetmaschine mit einer erfindungsgemäßen Rückbefeuchtungs­ vorrichtung und weiteren Details, und zwar in einer Seitenansicht;

Fig. 2 eine demgegenüber abgeänderte Ausführungsform der Kühlwalzenanordnung mit einem zusätzlichen Feuchtmittel-Auftragssystem, ebenfalls in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 3 eine Abänderung des Systems nach Fig. 2;

Fig. 4 eine weitere Abänderung des Systems nach Fig. 2 und 3;

Fig. 5 ebenfalls schematisch und in einer Seitenan­ sicht eine Aufnahmevorrichtung für die fertigen Druckprodukte mit Meßfühler;

Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 5 mit zusätzli­ cher Anzeigeeinheit und mit einer Abänderung der Andrückvorrichtung für das Druckprodukt an den Meßfühler.

In Fig. 1 gelangt eine bedruckte Papierbahn 2 hinter dem letz­ ten Druckwerk in einen Trocknerofen 1, wo in Abhängigkeit von Maschinengeschwindigkeit und Bedruckstoff (wesentlich Gramma­ tur) eine Temperatur von etwa 240°C-290°C herrscht. Das mit einer Eingangsfeuchte je nach Bedruckstoff von 35%-50% rel. Feuchte behaftete Papier wird durch den Trocknungsprozeß auf Werte von 5%-8% rel. ausgetrocknet.

Die Bahn verläßt den Ofen 1 mit einer Temperatur von etwa 110°C-140°C. (Abhängig von Faktoren wie vorher beschrieben.)

Um den Farbfilm zu verfestigen, wird die Bahn 2 hinter dem Ofen 1 in einen Kühlwalzenständer geführt, dessen Walzenkörper mit temperiertem Wasser durchströmt werden. Die erste und die zweite Kühlwalze 8, 9 haben etwa 25°C-28°C, die dritte und die vierte Kühlwalze 10, 11 haben etwa 18°C-20°C.

Die heiße Bahn erfährt einen Schock, wenn sie auf die kalten Walzen trifft, der Farbfilm bindet dabei ab.

Erster und häufigster Fehler beim Stand der Technik ist der Abstand - Austritt Trocknerofen 1 bis zur Kühlwalze 8, der meist rund 1-2 m beträgt. Dieser Abstand wird in der Regel willkürlich, z. B. nach räumlichen Gegebenheiten oder einfach deshalb, daß die Maschine nicht zu lang wird, bestimmt und gewählt.

Dies ist ein entscheidender Fehler, da der Abstand auf jeden Fall in Abhängigkeit der maximalen Maschinengeschwindigkeit (m/s) abgestimmt werden muß. Oftmals findet man, daß eine Maschine mit 4,5 m/s den gleichen Abstand von z. B. 1,5 m - Ofen zu erster Kühlwalze - aufweist als eine Maschine mit 8 m/s Höchstgeschwindigkeit. Mängel in Form von starker Löse­ mittel-/Farbablagerungen sind die Folge. Häufiges Waschen der Kühlwalzen und sogar der Einsatz von speziellen Waschanlagen ist dann notwendig.

Grund für die Ablagerungen ist, daß im Trockner die Lösemittel aus der Farbe ausgetrieben und diese dann mit der Bahn mit­ gerissen werden und das Aufbauen eines Lösemittel-Farbgemi­ sches auf den Kühlwalzen bewirkt. Oft wird heute dieses Löse­ mittelluftgemisch abgesaugt, was jedoch nur dann richtig wirkt, wenn die Lösemittel abgerakelt werden und der Abstand Ofen zu erster Kühlwalze 8 groß genug ist.

Der optimale Abstand in Verbindung mit einer Rückbefeuchtung lautet Wurzel aus max. Maschinengeschwindigkeit (m/s):
: z. B. für eine Maschine mit 8 m/s ergibt sich als optima­ ler Abstand zwischen Austritt Ofen 1 der Bahn 2 und erster Kühlwalze 8 ca. 2800 mm. Dieser Absand wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Verweilstrecke bezeichnet.

Die Erfindung vermeidet alle diese Nachteile, die sich dadurch ergeben, daß eine auf Raumtemperatur gebrachte Bahn 2 und ein weitestgehend verfestigter Farbfilm hinter dem Kühlwalzenständer rückbefeuchtet wird, wie beim Stand der Technik.

Vielmehr nutzt die Erfindung die physikalisch/chemische Gege­ benheiten aus, daß die Papierbahn nach dem Austritt aus dem Ofen und bis hin zur ersten Kühlwalze immer noch eine Tempera­ tur von deutlich über 100°C hat. In diesem Zustand ist das Papier begierig, Feuchte aufzunehmen; auch der noch nicht verfestigte Farbfilm lagert besser Feuchtmittel ein, als im abgebundenen, trockenen Zustand.

Im folgenden wird im einzelnen die erfindungsgemäße Lösung des geschilderten Problems erläutert.

Die Papierbahn 2 läuft hinter dem Ausgang des Trockenofens 1 zunächst unter eine Anzahl von Luftrakeln mit über die Bahn­ breite verteilten Preßluftdüsen 3 hindurch, wodurch Lösemittel abgerakelt und über Kanäle 4 abgesaugt wird. Diese lösemittel­ haltige Luft kann dem Trockner erneut und energiesparend wie­ der zugeführt werden.

Eine Rückbefeuchtungskammer 5 ist mit Wasserzerstäuberdüsen 6 über die max. Papierbahnbreite ausgestattet. Der Aerosole- Wasseraustritt von Tröpfchen um 30 µm-40 µm wird durch die heiße Bahn teilweise verdampft, so daß sich zudem ein Feucht­ nebel in der Kammer bildet und so eine optimale Feuchtaufnahme der ausgetrockneten Papierbahn und des noch nicht getrockneten Druckfarbenfilms gegeben ist.

Ein zusätzliches Sprühdüsensystem 7 ist einmal unmittelbar vor Einlauf der Bahn vor der ersten Kühlwalze 8 und der zweiten Kühlwalze angebracht.

Die Positionierung des Sprühdüsensystems (z. B. acht Düsen auf 1 m) unmittelbar vor dem Einlauf der Bahn in die Kühlwalze hat den Vorteil, daß das Feuchtmittel, der Aerosole-Nebel, etc. zwangsweise in das Papier respektive den Bedruckstoff (durch einen gewissen Schlupf und Druck - ausgehend von der Bahnspan­ nung) eingearbeitet wird.

Fig. 2 zeigt die gesamte Kühlwalzengruppe (hier mit vier Kühl­ walzen, es können auch nur zwei oder drei oder fünf und sechs sein), wo die Kühlwalzengruppe als Aerosol-Kammer 12 (mit Revisionstür zum Einziehen der Bahn) mit dem Sprühsystem 7 (Sprühsystem = Anordnung mehrerer Sprühdüsen über die Maschi­ nenbreite) ausgebildet ist. Der Vorteil der Anordnung der Sprühdüsen ist in Fig. 1 beschrieben.

In Fig. 3 ist gezeigt wie das Feuchtmittel bzw. ein Feucht­ mittelfilm mittels eines Ein- oder Mehrwalzen-Feuchtsystems 13 direkt die Oberfläche der Kühlwalzen 8-11 benetzt und somit die Papierbahn 2 zwangsläufig gleichmäßig befeuchtet wird.

In Fig. 4 ist gezeigt, wie das Feuchtmittel bzw. ein Feucht­ mittelfilm direkt die Oberfläche der Kühlwalzen 8-11 benetzt und somit die Papierbahn 2 befeuchtet. Hierzu ist ein Sprühsy­ stem 14 mit einem Endlostuch 15 vorgesehen.

In den Fig. 1 bis 4 sind diverse Rückbefeuchtungssystem be­ schrieben. Um die Rückbefeuchtung effektiv zu nutzen, ist es notwendig, an den rotationsgefalzten Druckprodukten die rela­ tive Feuchte unmittelbar nach Entnahme aus dem Falzapparat der Rollenoffsetdruckmaschine zu messen, um dann steuernd oder mittels eines automatischen Regelkreises die rel. Feuchte auf den optimalen und gewünschten Wert einzustellen.

Hierzu ist es zunächst notwendig, ein einfaches und format­ unabhängiges Aufnahmesystem der Falzprodukte zu haben. Ferner ist es notwendig, daß die Messung (rel. Feuchte und Tempera­ tur) der Falzprodukte möglichst abgeschlossen - ohne weitere Einflüsse von außen - erfolgt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen hierzu ein Aufnahmesystem 16 der Druckprodukte 2 (Falzbogen), das sich durch seine Form beson­ ders dafür eignet, daß die Produkte 2 zwangsweise gut und optimal, ohne zu viel Sorgfalt aufwenden zu müssen, gut zu dem Meßschwert (= Temperatur- und Feuchtigkeitsfühler 17) fallen.

Fig. 5 zeigt ein Aufnahmesystem mit einer schwenkbaren Platte 18 zum Schließen und Andrücken der Produkte 2 an den Meßfühler 17.

Fig. 6 hat ein Aufnahmesystem mit V-Form und zwei Schwenkach­ sen, wo die Druckfalzbogen (Druckprodukte 2) optimal über Federdruck oder pneumatisch beim Schließen der Auffangwände an den Meßfühler 17 gedrückt werden.

Das Andrücken der Falzbogen 2 an den Meßfühler 17 ist wichtig und notwendig, da nur ein optimaler Kontakt ein zuverlässiges Meßergebnis von Temperatur und relativer Feuchte erwarten läßt.

Das Meßergebnis einer Anzeigeeinheit 19 (Temperatur und rel. Produktfeuchte) versetzt den Bediener in die Lage, durch Zu- und Abschalten einzelner der Feuchtsysteme oder Drosselung derselben, die Produktfeuchte zu steuern.

Eine automatische Regelung ist dann möglich, wenn die Meßwerte über einen Mikroprozessor verarbeitet werden und ein Regel­ kreis in Gang gesetzt wird, der die automatische Zu- bzw. Abschaltung oder Drosselung der in der Anmeldung beschriebenen Rückfeuchtsysteme bewirkt.

Claims (12)

1. Druckmaschine zum Bedrucken von bahnförmigen Produkten, insbesondere Rollenoffsetmaschine, mit einem Druckwerk, dem ein Trockenofen (1) für die bedruckten Produkte (2) nachgeschaltet ist, an den sich über eine Verweilstrecke eine Kühlwalzenanordnung (8-11) zur Schocktrocknung der bedruckten Produkte (2) anschließt sowie mit einer hinter dem Trockenofen (1) angeordneten Vorrichtung (5, 6) zur Rückbefeuchtung der bedruckten Produkte (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Rückbefeuchtungsvorrichtung (5, 6) in der Verweil­ strecke vor der Kühlwalzenanordnung (8-11) vorgesehen ist.

2. Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Verweilstrecke mit der Arbeitsge­ schwindigkeit der Maschine steigend ausgebildet ist.

3. Druckmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahlenwert der Länge der Verweilstrecke in etwa dem Zahlenwert der zweiten Wurzel der Maschinengeschwin­ digkeit entspricht.

4. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der ersten Kühlwalze (8) ein zusätz­ liches Feuchtmittel-Auftragssystem (7) vorgesehen ist.

5. Druckmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres, zusätzliches Feuchtmittel- Auftragssystem (7) zwischen den Kühlwalzen (8-11) vor­ gesehen ist.

6. Druckmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Feuchtmittel-Auftragssysteme (7) mitsamt den Kühlwalzen (8-11) in einer Kammer (12) angeordnet sind.

7. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückbefeuchtungsvorrichtung Feuchtmittel-Zerstäu­ berdüsen (6) aufweist.

8. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückbefeuchtungsvorrichtung (6) in einer Kammer (5) angeordnet ist.

9. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Feuchtmittel-Auftragssystem (7) Sprühdüsen aufweist, an den Kühlwalzen (8-11) anliegende Feuchtwalzen (13) und/oder an den Kühlwalzen (8-11) an­ liegende, befeuchtete Endlos-Feuchttücher (15).

10. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnete daß eine Aufnahmevorrichtung (18) für die fertigen Druck­ produkte (2) einen Meßfühler (17) für die Temperatur und Feuchtigkeit der Druckprodukte (2) aufweist.

11. Druckmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (17) Teil eines Steuerungs- oder Regel­ kreises ist, der die Rückbefeuchtungsvorrichtung (5, 6) und/oder das zusätzliche Feuchtmittel-Auftragssystem (7) steuert.

12. Druckmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (18) zum Andrücken des Meßfühlers (17) an das Druckprodukt (2) vorgesehen ist.