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Trocknen von Druckfarben Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und die entsprechende Vorrichtung zum Trocknen von - auf eine Papierbahn aufgedruckten,
ein flüchtiges und entflammbares Lösungsmittel enthaltenden Farben. Das Ziel der
Erfindung ist eine Beschleunigung des Bedruckens von Papierbahnen.
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Es gibt jetzt sogenannte schnell trocknende Druckfarben, deren Träger
aus einem in einem Lösungsmittel gelösten Bindestoff besteht, wobei die Dampfdruckkurvedieses
Lösungsmittels so verläuft, daß das Lösungsmittel bei gewöhnlichen Raumtemperaturen
(ungefähr a!5° C) im wesentlichen nicht flüchtig ist, aber bei Temperaturen von
ungefähr 15o° C stark flüchtig wird. Die übliche Art des Trocknens derartiger Farben
besteht darin, daß dem Papier, auf das die Farbe aufgedruckt worden ist,, Hitze
zugeführt wird, bis das Papier und die Druckfarbe auf eine Temperatur von etwa i5o°'C
gestiegen sind. Diese Temperatur reicht aus, um das Lösungsmittel in der Druckfarbe
zu verdampfen, ohne daß dabei das Papier beschädigt würde. Beim Durchführen dieses
Verfahrens h, -t man bisher das Papier von der Rückseite oder unbedruckten, Seite
dadurch erhitzt, daß man es mit einem festen, wärmeleitenden Körper, z. B. einer
heißen Metalltrommel, in Berührung brachte. Die Erhitzung hat man auch mit heißer
Luft vorgenommen. In beiden Fällen ist die Temperatur des
Heizmittels
(Heiztrommel oder Heißluft) auf eine Temperatur begrenzt worden, die eine Beschädigung
des Papier ausschloß. Diese Begrenzung der Temperatur des Heizmittels machte es
notwendig, die i - Wärme eine längere Zeit einwirken zu lassen, damit das Papier
und die Druckfarbe auf die Temperatur gelangen, bei der das Lösungsmittel in der
Druckfarbe gut flüchtig ist und das Lösungsmittel verdampft. Bei der praktischen
Ausführung dieses Verfahrens hat man oberhalb der bedruckten Papierbahn an einer
Stelle jenseits des ersten Heizmittels einen Gasbrenner angeordnet, um so die sich
aus der bedruckten Papierbahn entwickelnden Lösungsmitteldämpfe entzünden und dadurch
eine Kondensation dieser Dämpfe auf der Papierbahn verhindern zu können.
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Es ist nun festgestellt worden; daß beim Einwirken großer Hitze auf
Papierbahnen, die mit rasch trocknender Druckfarbe bedruckt worden sind; die Zeit,
die erforderlich ist, um das Lösungsmittel in der Druckfarbe auf die Temperatur
zu bringen, bei der es rasch verdampft und bei der nahezu das ganze Lösungsmittel
in der Druckfarbe verdampft und verbrannt wird, erheblich kürzer ist als die Zeit,
die für ein Verkohlen der Papierbahn notwendig wäre. Das neue Verfahren besteht
darin, .daß die bedruckte Papierbahn an einer Wärmequelle, z. B. einem Gasbrenner,
entlang geleitet wird, die- sowohl das Verdampfendes Farblösungsmittels als auch
dessen Verbrennen bewirkt.
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Das wesentliche Kennzeichen der Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens
gemäß der Erfindung besteht darin, daß die die heißen Verbrennungsgase erzeugenden
Gasbrenner an der Decke eines dicht oberhalb der bedruckten Seite der Papierbahn
angeordneten, unten offenen Kastens angebracht sind, in dem die durch die Hitze
der Verbrennungsgase frei werdenden und sich entzündenden Dämpfe des Farblösungsmittels
verbrennen.
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In der Zeichnung ist eine besondereAusführungsform der Erfindung als
Beispiel veranschaulicht, und zwar stellt dar Fig. z eine Seitenansicht der vollständigen
Vorrichtung, wobei lediglich die an sich bekannten Teile der Druckmaschine fortgelassen
und der Trockenkasten im Längsschnitt dargestellt ist, Fig.2 eine schematische Darstellung
mit einer vergrößerten Seitenansicht des Trockenkastens, in bezug auf Fig. i von
der entgegengesetzten Seite gesehen, Fig.3 in größerem Maßstab einen Querschnitt
durch .den Trockenkasten nach der Linie 3-3 in Fig. i, Fig. 4 in noch größerem Maßstab
einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig.3, wobei mit gestrichelten Linien die Stellung
des Brenners angegeben ist, die er innehat, wenn er von der Papierbahn weggekehrt
ist, Fig. 5 in größerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie 5-5 -der Fig. i mit
einer Darstellung des Luftsteuerventils und Fig. 6 ein Schaltschema. Eine Druckpresse
üblicher Bauart dient zum Bedrucken einer Papierbahn P. Die bedruckte Bahn verläßt
die Presse über eine Walze ii mit ihrer bedruckten Seite nach oben; nach dem Trocknen
der Druckfarbe in der noch zu beschreibenden Vorrichtung wird die Bahn P auf eine
Aufwickelwalze 12 gewickelt. Diese und die anderen Walzen der Druckpresse werden
durch einen Dreiphasenelektromotor 13 angetrieben (Fig. 2). Die Regelung der Geschwindigkeit
der Presse, die die Fördergeschwindigkeit der Papierbahn P bestimmt, geschieht in
der üblichen Weise.
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Auf seinem Weg zwischen .der Führungswalze i i -der Presse und der
Aufwickelwalze 12 überläuft die Bahn P die Leitstangen 14 und die Walzen 15, 16,
17; 18 und ig, die in einem Rahmen 2o angeordnet sind.
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Auf etwas schräg liegenden- Stangen 21 des Rahmens 2o ist dicht oberhalb
eines Teiles der zwischen den Walzen i1 und 15 befindlichen Bahn ein Trockenkasten
30 angeordnet. Dieser ist von Seitenwänden 31 (Fi-g. .3), Endwänderi 32,
32', einer oberen Wand 33 und dem Teil der Bahn P gebildet, der sich zwischen den
Endwänden 32 befindet und die Bodenwand des Trockenkastens ist. Die obere Wand 33
hat drei Türen 34, die reihenweise angeordnete Streugasbrenner 35 tragen. Diese
sind nach unten auf die Bahn P zu gerichtet, wenn die Türen 34 geschlossen sind.
Jede Brennerreihe 35 ist auf einem Rohr 36 angeordnet, dessen eines Ende an ein
Zuleitungsrohr 37 mit -Hilfe einer Stopfbuchse 38 in der Weise angeschlossen ist,
daß jedes Rohr 36 um seine Eigenachse gedreht werden kann. Jedes Rohr 36, dient
somit als Schwenkzapfen, .um den eine Brennerreihe 35 und eine Tür 34 gedreht -werden
können, und zwar zwischen einer Lage, in .der die Türen geschlossen und die Brenner
auf die Bahn P gerichtet sind (in vollen Linien in Fig. i, 3 und-4 und in gestrichelten
Linien in Fig. 2 dargestellt), und einer Lage, in der die Türen 34 geöffnet und
die Brenner 35 von der Bahn P weg gerichtet sind (in gestrichelten Linien oben in
Fig. 2 und in gestrichelten Linien in Fig.4 dargestellt).
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Durch besondere` Mittel können die drei Türen 34 gleichzeitig geöffnet
und geschlossen sowie die drei Brennerreihen gegen die Bahn und von der Bahn weg
geschwenkt werden. Diese Mittel bestehen aus radialen Armen. 68, die an den Rohren
36 befestigt und Tiber Hebel an einer mit einem Handgriff 70' versehenen Stange
70, so verbunden sind, daß, sobald. diese die in vollen Linien in Fig.2 gezeigte
Lage einnimmt, .die Rohre 36 so geschwenkt werden, daß der Trockenkasten
30 geschlossen ist und die Brenner 35 nach .der Bahn P hin gerichtet sind.
Istaber die Stange 70 in die mit gestrichelten Linien in Fig. 2 wiedergegebene
Lage geschwenkt, gelangen die Rohre 36 in eine Stellung, in der der Trockenkasten
30 geöffnet und idie Brenner 35 von der Bahn weg gerichtet sind.
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Jeder Brenner 35 ist mit einem Nippel 39, einem Lenker 4o,
und einem parabolischen Strahler 41 aus 1 Eeuerfestern Stoff versehen. Der Strahler
wird
durch die aus dem Nippel austretende Gasflamme auf Weißglut
erhitzt; er dient dazu, die Flamme und die, strahlende Wärme in Richtung der Brennerachse
und daher unmittelbar auf die Bahn zu richten, wenn der Brenner der Bahn zugekehrt
ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.
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Den Brennern 35 wird durch die Leitungen 36 und die Zuführungsleitungen
37 hindurch von einer Mischkammer 42 ein Gas-Luft-Gemisch zugeführt. Das Gas und
die Luft werden.. der Mischkammer und den Brennern durch eine Zentrifugalpumpe 43
unter Druck zugeführt. Die Pumpe zieht die Luft durch die Leitung 44 hindurch aus
der Atmosphäre und das Gas aus einem Gashauptrohr 45.
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Nachdem die Bahn P den Trockenkasten 30 durchquert hat, gelangt sie
durch eine Saugkammer 5o hindurch, die durch eine obere Wand 5i, eine untere, Wand
52, eine Endwand 53 und die Endwand 32' des Trockenkastens. gebildet ist. Die Saugkammer
5o ist an der einen Seite des Trockenkastens 30 offen und an der anderen Seite des
Trockenkastens mit einer Leitung 54 (Fig. 2) verbunden, an die ein nicht dargestelltes
Gebläse angeschlossen ist.
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Wenn der Trockenkasten 30 geschlossen ist, leiten die Brenner
35 eine starke Hitze gegen die bedruckte Seite der Bahn P. Diese Hitze würde die
Bahn verkohlen und verbrennen, wenn irgendein Teil der Bahn dieser Hitze länger
als eine sehr kurze Zeitspanne ausgesetzt wäre. Es ist daher wichtig, :daß diese
Zuführung der starken Hitze zur Bahn unterbrochen wird, sobald die Bewegung der
Bahn unterbrochen wird. Das könnte mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung dadurch
geschehen, daß die Rohre 36 gedreht, die Türen 34 geöffnet und somit die Brenner
von der Bahn weg gerichtet werden. Zweckmäßig erfolgt das Öffnen des Trockenkastens
3o bei Stillstand der Bahn und das Schließen des Trockenkastens beim Laufen der
Bahn selbsttätig. Entsprechende Mittel sind in .den Fig. 2 und. 6 dargestellt.
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Fig. 2 zeigt schaubildlich den Hauptschalter 6o, der dazu dient, den
Motor 13 .der Druckpresse mit den Leitungen 61 zu verbinden. Wenn der Schalter 6o
geöffnet ist, steht die Bahn P; wenn er geschlossen ist, ist die Druckpresse und
damit die Bahn durch den Motor 13 angetrieben.
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Das Schließen des Schalters 6o versorgt auch einen Stromkreis 6@2-
mit Strom. Dieser Stromkreis hat zwei Parallelzweige 6-3 und 76, von denen der Stromkreis
63 einen kleinen Motor 66 steuert. Dieser Motor ist mit einem Ritzel versehen, das
mit einem auf dem mittleren Rohr 36 befestigten Zahnrad 73 kämmt. Fließt in dem
Stromkreis- 63 durch Schließen des Schalters 6o bei geöffnetem Trockenkasten 30
Strom, werden alle Gasleitungen 36 durch den Motor 66 über das Rad 73 gedreht, so
daß die Brenner 35 nach unten auf die Bahn P zu geschwenkt und die Türen 34 geschlossen
werden. Daher ist der Trockenkasten 3o geschlossen, und die Brenner 35 sind
auf die Bahn P zu gerichtet, wenn diese durch Schließen des Schalters 6o und Einschalten
des Motors 13 sich in Bewegung befindet. Wenn die Bahn P durch Öffnen des Schalters
6o, also durch Abschaltung des Stromes vom Motor 13, zum Stillstand gebracht
ist, sind die Stromkreise 62 und 63 ohne Strom. Das hat eine Umkehrung der Drehrichtung
des Motors 66 zur Folge, so daß die Türen. 34 des Trockenkastens 30 -geöffnet und
die Brenner 35 von der Bahn weg gerichtet werden, wie aus dem Folgenden hervorgeht.
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Einzelheiten der Vorrichtung, die den Motor 66 steuert, sdnd in Fig.
6 dargestellt. In -den Stromkreis 63 ist nämlich ein Elektromagnet 67 eingeschaltet.
Dieser Magnet und eine Feder 68 steuern einen Umkehrschalter 69, der zwischen dem
Motor 66 und einer Leitung 9o angeordnet ist. Eine Drehung des Motors 66 in. irgendeiner
Richtung über die, Stellen hinaus, bei denen er die Brenner nach ,der Bahn hin und
von der Bahn weg bewegt, wird durch Öffnen der Schalter 8o verhindert, die durch
Nocken 81 der mittleren Gasleitung 3.6 gels-teuert werden.
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Aus Gründen der Brennstoffersparnis ist es zweckmäßig, die Gaszufuhr
zu den Brennern 35 zu verringern, wenn der Trockenkasten 30 geöffnet ist. Zu diesem
Zweck ist ein: selbsttätiges elektrisches Ventil 75 üblicher Bauart in die Gaszufuhrleitung
45 eingeschaltet und mit einer Zweigleitung 76 des Stromkreises 62 verbunden. Das
Ventil 75 ist nur geöffnet, wenn in dem Stromkreis 76 Strom fließt. Ein Schließen
des Ventils 75 durch Stromlosmachen des Stromkreises 76 hat auch das Schließen eines
Klappenventils 77 in der Luftleitung 44 zur Folge, die mit dem Gestänge des Ventils
75 durch eine Stange 78 verbunden ist. Um ein Verlöschen der Brenner zu verhindern,
wenn die Ventile 75 und 77 geschlossen sind, sind eine kleine Umführung 79 um das
Ventil 75 und eine kleine Öffnung 8o (Fig. 5) in dem Klappenventil 77 vorgesehen.
Diese Umführung und diese Öffnung sichern eine genügende Luft- und Gaszufuhr zu
den Brennern 35, so daß diese stets brennen und die feuerfesten Strahler 41 weißglühend
bleiben, wenn die Bahn stehenbleibt und die Brenner 35 von der Bahn weg nach oben
gedreht sind.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet demnach in folgender Weise:
Die obere Seite der Bahn P wird in der Druckmaschine mit Druckfarbe bedruckt, deren
Träger aus einer Lösung eines Bindemittels, z. B. Nitrocellulose, in einem flüchtigen
Lösungsmittel, z. B. Diäthylglykolmonobutyläther oder Diäthylenglykolmonobutylätheracetat,
besteht. Auf jeden Teil der bedruckten Bahn, die durch den Trockenkasten 3o hindurchläuft
, üben die Gasbrenner 35 eine starke strahlende Heizwirkung aus. Das Lösungsmittel
in der Druckfarbe wird also verdampft und entzündet, wenn die Bahn durch den Trockenkasten
hindurchwandert. Die Verbrennungsgase werden unter der Endwand 32' hinweg aus. dem
Trockenkasten durch das Saugrohr 5o gesaugt, so daß sie die Luft des Arbeitsraumes
nicht beeinträchtigen. Die Dämpfe, die noch aus der Bahn nach Verlassen des. Trockenkastens
30 aufsteigen könnten, werden ebenfalls durch die
Leitung 5o hindurch
abgesaugt. Obgleich ständig ein Verbrennen sowohl des Brennstoffgases als auch des
Lösungsmittelgases in dem Trockenkasten 3o stattfindet, wird,die Papierbahn nicht
verbrannt, verkohlt oder in sonstiger Weise beschädigt, da die Zeit, während der
ein Teil der Bahn im Trockenkasten ist, außerordentlich kurz ist; sie beträgt nur
ungefähr 1/s Sekunde. Die Papierbahn wird natürlich während des Durchlaufens.durch
den Trockenkasten 3o ganz erheblich erhitzt; ihre Zerreißfestigkeit könnte kleiner
werden, wenn die Bahn so heiß bleiben müßte. Die Bahn wird jedoch, während sie über
die Walzen 16, 17, i8 wandert, die zweckmäßig wassergekühlt sind, stark gekühlt,
bevor sie auf die Aufwickelwalze i2 aufgewunden wird. Wenn die Bahn aus irgendeinem
Grund stehenbleibt, öffnet sich sofort der Trockenkasten 30, so daß die Brenner
35 von der Bahn weg bewegt werden und diese nicht verbrannt wird.
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Bei der beschriebenen Vorrichtung übertragen die Brenner 35 auf die
Bahn eine starke Hitze, und zwar sowohl in Form von strahlender Wärme als auch in
Form von heißen Gasen. Das hat eine sehr rasche Verflüchtigung aller flüchtigen
Bestandteile der Druckfarbe zur Folge. Da das Farblösungsmittel entflammbar ist,
wird es durch die Brenner 35 entzündet und im Trockenkasten 30 verbrannt.
Die Verbrennungsgase sowie auch irgendwelche Teile der Lösungsmitteldämpfe, die
nicht verbrannt sind, werden durch die Saugleitung 5o an eine entfernte Stellen
befördert.
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Es ist nicht unbedingt nötig, 4aß sowohl strahlende Wärme als auch
Gaswärme verwendet werden. Es hat sich herausgestellt, daß die Verwendung von Gaswärme
allein ausreicht. Jedoch werden in diesem Fall Brenner verwendet, die unter hohem
Druck lange Gasflammen erzeugen. Es wird dann alles Lösungsmittel, das. aus der
auf die Bahn aufgedruckten Farbe ausgetrieben wird, entzündet und verbrannt.
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Das Trocknen der Druckfarbe auf der Papierbahn geht beim Anwenden
dieses Verfahrens außerordentlich rasch vor sich und ermöglicht die Verwendung von
Rotationsdruckmaschinen, bei denen die Oberfläche der Druckwerkzylinder mit einer
Geschwindigkeit von 122 m pro. Minute umläuft.