EP1555122A1 - Verfahren zum Bedrucken von Flachmaterial und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP1555122A1
EP1555122A1 EP04005737A EP04005737A EP1555122A1 EP 1555122 A1 EP1555122 A1 EP 1555122A1 EP 04005737 A EP04005737 A EP 04005737A EP 04005737 A EP04005737 A EP 04005737A EP 1555122 A1 EP1555122 A1 EP 1555122A1
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EP
European Patent Office
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cooling
air
flat material
station
cooled
Prior art date
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EP04005737A
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English (en)
French (fr)
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EP1555122B1 (de
Inventor
Ronald Streich
Reto Huber
Hansruedi Nef
Asmir Semanic
Heinrich Abbrederis
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Uviterno AG
Original Assignee
Uviterno AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41FPRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/0403Drying webs
    • B41F23/0436Drying webs using a combination of radiation, conduction or convection

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1, and an apparatus for carrying out this method with the generic features of claim 7.
  • the material For printing flat material, such as textiles, paper, but especially labels, the material must be dried after printing. on several occasions this is done with IR, but preferably with UV radiation, namely the latter then, when cured by means of UV radiation, a plastic carrier or binder for the printing ink or to be polymerized. In any case, one is not negligible Share of IR or heat radiation available. The finer the flat material but is, especially if it is made of heat-sensitive plastic or other heat-sensitive Substances is formed, the more important is a cooling of the material to to avoid overheating of the printed sheet.
  • Known cooling systems as known from DE-A-101 50 041, use cooling plates, over which the sheet is guided, wherein the cooling plates by means of a heat exchanger system be cooled.
  • the heat transfer is quite poor. Though it could be improved by placing the sheet under vacuum on the cooling plate, e.g. by vacuum, is pressed, but thus amplified undesirably the Friction, abrasion, the risk of scratching the substrate back and the generation static electricity.
  • Cooling devices are also known by means of rollers in various designs, as EP-A-1 258 352 with a cooled roll, DE-A-101 58 051 or EP-A-1 306 212 with a cooling device over a portion of the guided on the roller Flat material or the US 2003/0121436 with a on the the flat material leading roller provided cooling chamber show.
  • the solution to this problem succeeds by the characterizing features of the claim 1.
  • the sheet during the cooling step is kept accessible from all sides of the cooling air, takes place substantially the heat transfer on both sides of the flat material - and not just on one side, as until now.
  • the flat material is preferably passed through one of promoted the cooling air cooled chamber.
  • the cooling can be done per se in the context of the invention by various means; Printing will generally involve the use of a liquid coolant Although not recommended, but even with a gaseous coolant, this can Suction of the coolant over the sheet done. However, it is preferred if is cooled with blast air.
  • the cooling gas is preferably air for the sake of simplicity (instead of another coolant) his.
  • UV-reactive paints can also be obtained by means of the process according to the invention and other coatings are dried.
  • the cooling air at least in part to a value below 5 ° C, in particular around 0 ° C ⁇ 2 ° C, preferred below 0 ° C, cooled.
  • the cooling can preferably be effected by means of a vortex cooler, with which especially favorable relatively low temperatures, for example within the above can be achieved.
  • Vortex coolers are for example from the WO 02/044631, GB 2,385,115 or US-A-6,401,463, and have many advantages, like avoiding refrigerants, on.
  • the present invention also relates to a device for implementation the inventive method, which has the features of claim 7.
  • a substantially endless or band-shaped flat material 15 runs from a supply roll 16.
  • This strip-shaped sheet is to be treated on one side be, and for this purpose is along its path a treatment facility B provided, which could be designed to be arbitrary, in the present embodiment however, a coating device for applying a plastic layer and / or an adhesive layer is formed. If here of "and / or" the speech is, therefore, because in Fig. 1, although only a single coating roller 11 'shown is, if necessary, but also their several, e.g. each for a different layer, provided could be.
  • Plastics require drying after curing or hardening (curing); in the case of adhesives, UV drying may be provided in a drying station T. his. In the case of heat-sensitive sheet 15, but this can damage to lead.
  • a cooling station C provided with a cooling chamber 3, in which a coolant, preferably in a cooling unit 5 'cooled and supplied by a fan 9 air, the Flat material from all sides surrounds and thus a particularly good heat or cold transition takes place on the flat material 15.
  • the cooling station C may e.g. with freon or another, preferably CFC-free, coolant operated and is therefore on known nature.
  • curable or to be dried adhesive layers many times occur in blister packs, these adhesive layers then usually cured by UV radiation; It is therefore within the scope of the invention certainly also provided, if necessary, before the drying station T a Applizierstation for applying the glued blister (transparent shell, applied to a Carrier, usually of cardboard).
  • the cooling chamber 3 is preferably so relative to the adjacent components (11 ', 14 ', T in Fig. 1; 14, 28, 32, 33 in Fig. 2) and is formed so that in it Flat material 15 is exposed from all sides of the cooling air. This will be a touch avoided with (per se conceivable) guide device and thus also any abrasion or an electrostatic charge.
  • the slots 1, 2 thus preferably touch the Flat material 15 not, but can be used as retraction and Ausfahr Kunststoffblenden. In itself, it would be possible to provide the cooling after the drying station T, but Pre-cooling has proven to be more effective in practice. Again, on the Finish the finished treated or coated and dried sheet 15 on one Take-up reel 25 wound up.
  • FIG. 2 is based on a printing unit, as for example GB-A-2,198,265 has become known, the details of which are removable there and here only be roughly discussed.
  • the reference numerals from this document have been adopted and are also apparent from the accompanying list of reference numerals, to which here express reference should be made.
  • the sheet is in turn wound on the supply roll 16 and is from there by means of the motor 17, for example, a stepping motor, unwound to subsequently to run through a conventional loop 20 to keep the sheet 15 stress-free.
  • this section is referred to as a stocking section V.
  • Supply section V closes a correction section K with the known, in opposite Rotation directions drivable rollers 23, 24th
  • a printing station D (as a treatment station) any training. It should be mentioned again here that in the context of the invention, but also other treatments such as coating (e.g., with an adhesive), or the like. are conceivable.
  • the printed by means of the printing unit D color by means of a UV lamp 34 to dry (drying station T).
  • a heat treatment which is in itself intended only for the applied print layer, damage to cause flat support material that does not have to express visibly, but possibly premature embrittlement, detachment from a substrate or the like., Such as to delay due to thermal expansion or undesirable change the elastic modulus can lead.
  • At least one cooling station C1 and / or C2 provided.
  • the sheet often already during the pressure to temper, and it is also known to use blown air.
  • this cooling process has always been carried out only on one side of the flat material 15, and this is not enough to be very thin and / or very sensitive to heat Material to protect against heat damage.
  • the cooling is now carried out so that the respective cooling zone C1 or C2 is arranged such that the continuous sheet 15 - as possible without further contact in the areas of the cooling chambers 3 - of the adjacent components 14, 28, 32, 33, is held so that a cooling medium, in particular a gaseous Cooling medium, such as air, from both sides of the sheet 15 this can cool.
  • a cooling medium in particular a gaseous Cooling medium, such as air
  • the counting roller 14 of the printing station D could also be used to hold the flat material 15 are used, the example later on one of the loop roll 28 similar role as a holding device runs.
  • the sheet 15 could then, for example are washed by nozzles with cold air on both sides of the sheet 15th bubbles or air or other cooling gas so above the surface of the sheet 15 suction that results in a cooling flow along this surface.
  • cooling takes place in a cooling chamber 3, because then a single supply line 4 or 4 'may be sufficient and, moreover, the losses of cooling capacity can be kept low.
  • This cooling chamber 3 is preferably by means of Isolation material not shown to be isolated.
  • Cooling station C2 it may be sufficient Cooling station C2 to provide after the drying station T.
  • each individual station C1 or C2 to be assigned its own cooling unit. While at the cooling station C1, a vortex tube 5 is indicated as a cooling unit, the air is supplied via a line 6, and the cooling air is discharged into the supply line 4, could the downstream cooling station with a coolant such as Freon or the like. operate, although less preferred. Therefore, if both stations C1 and C2 each one own cooling unit is in any case the use of a vortex cooler with the tube 5 preferred.
  • a single cooling unit 5 is provided, the given and if desired, both cooling stations C1 and C2 supplied.
  • a connecting line 7 each have a switching flap or another valve 8 or 8 'provided.
  • the valve 8 can be designed so that it can be connected only to the connection to the supply line 4 connected cooling chamber releases, or locks against this cooling chamber and only the connecting line for supply via the supply line 4 'releases, or optionally Cooling air to both cooling chambers 3 of the stations C1 and C2 passes.
  • a fan 9 is connected, which receives ambient air and presses into the supply line 4.
  • a slider 10 or another Valve can be provided to the mixing ratio of ambient air from the fan 9 to adjust the air from the vortex tube 5.
  • the slider 10 can do so the slider 10 by a control circuit (not shown) are set so that respectively Air with a certain cooling temperature in the cooling chamber '3 passes.
  • the cooling temperature is generally (and preferably) below 5 ° C, in particular to 0 ° C ⁇ 2 ° C, preferably below 0 ° C, move, but are natural - depending on the requirements - Deviations possible. Nevertheless, it should be stressed that it is the use of a Vortex cooler in a hassle-free way (since operation without any of the problematic Coolant takes place), such low cooling temperatures without large To achieve effort.
  • the mixing of the cooling air can be made in various ways. For example it would be conceivable the outputs of the vortex tube 5 and the fan. 9 in the manner of an injector to unite, which still reduces the efficiency of cooling could increase.
  • Fig. 3 shows a particularly simple construction according to the invention. Again, only one cooling station C T is shown, although in principle several would be possible, as has been explained with reference to the previous embodiments. Parts of the same function have the same reference numerals as in the previous figures, parts of similar function the same reference numerals, but with an addition.
  • FIG. 1 It is apparent, especially in comparison with FIG. 1, that the difference from FIG. 1 essentially consists in that the cooling station C T and its cooling chamber 3 are integrated in the drying station T or assembled therewith. This may seem surprising at first glance, but it becomes immediately understandable considering that it accomplishes two tasks simultaneously: it can be done with a single cooling device C T or a single cooling source 5 '(whatever it is). at the same time the cooling of the heat source (UV lamp 42) take place. Normally, this heat source 42 is associated with its own cooling arrangement, the supply of cooling air optionally taking place from above (with reference to FIG. 3). This cooling arrangement can now be saved in an advantageous manner, because the cooling device C T also provides for the cooling of the heat source 42. This simplifies the design and increases its efficiency.
  • the supply of the cooling medium generally cooling air, optionally also another cooling gas
  • the sheet 15 receives air of lower temperature and becomes more effective cooled before this air (with little heating) of the heat source 42 is supplied.
  • the air preferably flows in the "countercurrent" downwards directed UV radiation.
  • a cover plate for example in the form of a quartz glass plate to protect the tube is provided, even with it no warm, ozone-containing Cooling air is passed to the substrate.
  • cooling air accounts for room air, so that the cooling air is supplied only by the cooling unit 5.
  • another cooling medium could be used, but this is generally less preferred.
  • the cooling chamber 3 can in the context of the invention essentially as a prismatic Be formed hollow body; but it would be quite conceivable, installations for flow guidance, e.g. to swirl the cooling air, provide the sheet with security to wash around from all sides. Moreover, it is probably clear that the top of the hand various embodiments described features in the context of this invention in any way with each other as well as with features of the prior Technology can be combined.
  • the cooling chamber 3 can be formed in various ways his. In itself it would be possible to close its interior in the manner of a freezer and sealed and accordingly for cooling an absorber or compressor unit (heat pump). However, a cooling is preferred with flowing gas, in particular air.
  • the feed was over the Pipe 4 (Fig. 2) and shown by the unit 5 '. But if a flow should take place, then, of course, a discharge of the supplied air must be provided. This can (preferred) via at least one of the air panels 1, 2, in particular at least over the the receiving wind 25 facing air curtain 2, take place, in such a case are unsealed or open form. In this case arises also in connection to the cooling chamber a flowing around the sheet 15 cooling flow, which is preferred.
  • Cooling chamber 3 Another possibility would be, for example at the top (referring to the drawings) of Cooling chamber 3 to provide an exhaust duct. But suppose that also the exhaust air still contains cooling energy, i. a relative (based on the room temperature) low Temperature, then it is also conceivable, the exhaust air in a circuit back to the cooling unit 5 and 5 'supply.
  • the latter option can also be advantageous in particular be when, for example, instead of air, another cooling medium, such as a special gas used becomes.
  • cooling chamber 3 is free of guides or retainers, although the invention is hereof is not limited.
  • air covers 1, 2 as non-contact Designate guides or holding devices with air bearings.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Behandeln von, insbesondere bandförmigem, Flachmaterial (15), wird das Flachmaterial (15), z.B. nach dem Aufbringen einer Schicht, wie einer Druckschicht, thermisch behandelt. Insbesondere wird es, z.B. mit UV-Strahlung, warmbehandelt, z.B. getrocknet, wobei das Flachmaterial (15) auch mittels Luft gekühlt wird. Das Flachmaterial (15) wird während des Kühlschrittes (C) im wesentlichen von allen Seiten dem Kühlmedium zugänglich gehalten. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Oberbegriffsmerkmalen des Anspruches 7.
Zum Bedrucken von Flachmaterial, wie Textilien, Papier, insbesondere aber von Etiketten, muss im allgemeinen das Material nach dem Druck getrocknet werden. Verschiedentlich geschieht dies mit IR-, bevorzugt aber mit UV-Strahlung, letzteres nämlich dann, wenn mittels der UV-Strahlung ein Kunststoffträger oder ―binder für die Druckfarbe ausgehärtet bzw. auspolymerisiert werden soll. In jedem Fall aber ist ein nicht zu vernachlässigender Anteil an IR- bzw. Wärmestrahlung vorhanden. Je feiner das Flachmaterial aber ist, besonders wenn es von wärmeempfindlichem Kunststoff oder anderen wärmeempfindlichen Substanzen gebildet ist, desto wichtiger ist eine Kühlung des Materiales, um eine Überhitzung des bedruckten Flachmateriales zu vermeiden.
Bekannte Kühlsysteme, wie aus der DE-A-101 50 041 bekannt, verwenden Kühlplatten, über die das Flachmaterial geführt wird, wobei die Kühlplatten mittels eines Wärmetauschersystems gekühlt werden. Der Wärmeübergang ist dabei ziemlich mangelhaft. Zwar ließe er sich verbessern, indem das Flachmaterial unter Vakuum an die Kühlplatte z.B. mittels Vakuum, angepresst wird, doch verstärkt sich damit in unerwünschter Weise die Reibung, der Abrieb, die Gefahr des Zerkratzens der Substratrückseite und die Erzeugung statischer Elektrizität.
Es sind auch Kühleinrichtungen mittels an Walzen in verschiedenster Ausgestaltung bekannt, wie dies die EP-A-1 258 352 mit gekühlter Walze, die DE-A-101 58 051 oder die EP-A-1 306 212 mit einer Kühleinrichtung über einen Teilbereich des an der Walze geführten Flachmateriales bzw. die US 2003/0121436 mit einer an der das Flachmaterial führenden Walze vorgesehenen Kühlkammer zeigen. Die damit erzielbare Effizienz beim Übergang der Kühltemperatur auf das Flachmaterial ist aber gering und technisch aufwendig.
Natürlich kommen auch andere industrielle Prozesse vor, in denen ein Flachmaterial thermisch behandelt wird, etwa bei einer Beschichtung oder bei einer Behandlung zur Veränderung der mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften des Flachmaterials. In all diesen Fällen kann aber die Effizienz der Kühlung entscheidend für die Produktion sein.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wirksamkeit der Kühlung zu verbessern, insbesondere um so auch wärmeempfindliches Material bedrucken und trocknen zu können.
Erfindungsgemäss gelingt die Lösung dieser Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Dadurch nämlich, dass das Flachmaterial während des Kühlschrittes im wesentlichen von allen Seiten der Kühlluft zugänglich gehalten wird, erfolgt der Wärmeübergang an beiden Seiten des Flachmateriales ― und nicht nur an einer Seite, wie bisher.
Um die Kühlung weiter zu intensivieren, wird bevorzugt das Flachmaterial durch eine von der Kühlluft gekühlte Kammer gefördert.
Die Kühlung kann an sich im Rahmen der Erfindung durch verschiedene Mittel erfolgen; bei Druckerzeugnissen wird sich im allgemeinen die Verwendung eines flüssigen Kühlmittels zwar nicht empfehlen, doch auch mit einem gasförmigen Kühlmittel kann dies durch Ansaugen des Kühlmittels über das Flachmaterial erfolgen. Bevorzugt ist allerdings, wenn mit Blasluft gekühlt wird.
Das Kühlgas wird der Einfachheit halber bevorzugt Luft (an Stelle eines anderen Kühlmittels) sein. Daneben kann es vorteilhaft sein, wenn die Kühlung mindestens zum Teil bereits vor dem Trocknen erfolgt. Dies ist an sich überraschend, doch liegt der Sinn darin, dass das Flachmaterial so vor jeglicher thermischen Beschädigung bewahrt wird, wogegen während des Trocknungsvorganges nur die Druckfarbe allenfalls einer Wärmebelastung ausgesetzt wird, insbesondere wenn das Trocknen mittels UV-Strahlung erfolgt. In analoger Weise können mittels des erfindungsgemäßen Verfahren auch UV-reaktive Lacke und andere Überzüge getrocknet werden.
Um eine möglichst rasche Abkühlung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Kühlluft, mindestens zum Teil auf einen Wert unterhalb von 5°C, insbesondere um 0°C ± 2°C, bevorzugt unter 0°C, gekühlt wird.
Dabei kann die Kühlung bevorzugt mittels eines Vortex-Kühlers erfolgen, mit welchem sich besonders günstig relativ tiefe Temperaturen, beispielsweise innerhalb des oben genannten Bereiches, erzielen lassen. Vortex-Kühler sind beispielsweise aus der WO 02/044631, der GB 2,385,115 oder der US-A-6,401,463 bekannt und weisen viele Vorteile, wie die Vermeidung von Kältemitteln, auf.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich überdies auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahren, welche die Merkmale des Anspruches 7 aufweist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1
das Schema einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2
das Schema einer ersten bevorzugten Ausführungsform; und
Fig. 3
das Schema einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
Gemäss Fig. 1 läuft ein, im wesentlichen endloses bzw. bandförmiges Flachmaterial 15 von einer Vorratsrolle 16 ab. Dieses bandförmige Flachmaterial soll auf einer Seite behandelt werden, und zu diesem Zwecke ist entlang seiner Bahn eine Behandlungseinrichtung B vorgesehen, die an sich beliebig ausgebildet sein könnte, im vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch eine Beschichtungseinrichtung zum Aufbringen einer Kunststoffschicht und/oder einer Klebstoffschicht ausgebildet ist. Wenn hier von "und/oder" die Rede ist, so deshalb, weil in Fig. 1 zwar nur eine einzige Beschichtungswalze 11' dargestellt ist, nötigenfalls aber auch deren mehrere, z.B. jeweils für eine andere Schicht, vorgesehen sein könnten.
Kunststoffe bedürfen nach dem Beschichten der Trocknung bzw. des Aushärtens (curing); im Falle von Klebstoffen kann eine UV-Trocknung in einer Trockenstation T vorgesehen sein. Im Falle von wärmeempfindlichen Flachmaterial 15 kann dies aber zu Schädigungen führen. Um auch solche empfindliche Materialien, insbesondere sehr dünne Kunststoffolien, beschichten bzw. behandeln zu können, ist erfindungsgemäss eine Kühlstation C mit einer Kühlkammer 3 vorgesehen, in welcher ein Kühlmittel, vorzugsweise in einem Kühlaggregat 5' gekühlte und mittels eines Ventilators 9 zugeführte Luft, das Flachmaterial von allen Seiten umgibt und so ein besonders guter Wärme- bzw. Kälteübergang auf das Flachmaterial 15 stattfindet. Die Kühlstation C kann z.B. mit Freon oder einem anderen, vorzugsweise FCKW-freien, Kühlmittel betrieben werden und ist daher an sich bekannter Natur.
Es sei darauf hingewiesen, dass aushärtbare bzw. zu trocknende Klebstoffschichten vielfach bei Blisterverpackungen vorkommen, wobei diese Klebstoffschichten dann meist mittels UV-Strahlung ausgehärtet werden; es ist deshalb im Rahmen der Erfindung durchaus auch vorgesehen, nötigenfalls vor der Trockenstation T eine Applizierstation zum Aufbringen des zu verklebenden Blisters (durchsichtige Hülle, aufgebracht auf einen Träger, meist aus Karton) anzuordnen.
Die Kühlkammer 3 wird vorzugsweise derart relativ zu den benachbarten Bauteilen (11', 14', T in Fig. 1; 14, 28, 32, 33 in Fig. 2) angeordnet und ist so ausgebildet, dass in ihr das Flachmaterial 15 von allen Seiten der Kühlluft ausgesetzt ist. Damit wird eine Berührung mit (an sich denkbaren) Führungseinrichtung vermieden und damit auch etwaiger Abrieb bzw. eine elektrostatische Aufladung. Die Schlitze 1, 2 berühren also vorzugsweise das Flachmaterial 15 nicht, sondern können als Ein- und Ausfahrluftblenden benutzt werden. An sich wäre es möglich, die Kühlung erst nach der Trockenstation T vorzusehen, doch hat sich eine Vorkühlung in der Praxis als wirkungsvoller erwiesen. Jedenfalls wird am Ende das fertig behandelte bzw. beschichtete und getrocknete Flachmaterial 15 auf einer Aufwickelrolle 25 aufgewickelt.
Die Ausführung nach Fig. 2 geht von einem Druckwerk aus, wie es beispielsweise aus der GB-A-2,198,265 bekannt geworden ist, dessen Details dort entnehmbar sind und hier nur im groben besprochen werden. Die Bezugszeichen aus dieser Schrift wurden übernommen und sind auch aus der beigefügten Bezugszeichenliste ersichtlich, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen werden soll.
Es ist jedoch klar, dass die Erfindung keineswegs auf solche Anwendungen beschränkt ist, wie bereits einleitend ausgesagt wurde. Wenn auch in dieser GB-A- ein Druckwerk für photographisches Papier beschrieben ist, so wird es doch relativ ähnlich auch beispielsweise zum Drucken von Etiketten ausgebildet sein. Das soll bedeuten, dass der Ausdruck "bandförmig" hier keine Einschränkung auf eine bestimmte Bandbreite bedeuten soll.
Das Flachmaterial ist wiederum auf der Vorratsrolle 16 aufgewickelt und wird von dort mittels des Motors 17, beispielsweise eines Schrittmotors, abgewickelt, um anschliessend durch eine übliche Schlaufe 20 zu laufen, um das Flachmaterial 15 spannungsfrei zu halten. In der Zeichnung ist dieser Abschnitt als Vorratsabschnitt V bezeichnet. An diesen Vorratsabschnitt V schliesst sich ein Korrekturabschnitt K mit den bekannten, in entgegengesetzte Drehrichtungen antreibbaren Walzen 23, 24.
Anschliessend folgt in bekannter Weise eine Druckstation D (als Behandlungsstation), an sich beliebiger Ausbildung. Es sei hier nochmals erwähnt, dass im Rahmen der Erfindung zwar das Bedrucken des Flachmateriales eine bevorzugte Anwendung darstellt, dass aber auch andere Behandlungen, wie Beschichten (z.B. mit einem Klebstoff), od.dgl. denkbar sind.
Es ist üblich, die mittels des Druckwerkes D aufgedruckte Farbe mittels eines UV-Strahlers 34 zu trocknen (Trockenstation T). Falls es sich bei dem Flachmaterial 15 um ein sehr dünnes und/oder sehr wärmeempfindliches Material handelt, kann eine Wärmebehandlung, die ja an sich nur für die aufgebrachte Druckschicht gedacht ist, Schäden am flachen Trägermaterial verursachen, die sich gar nicht sichtbar äussern müssen, sondern unter Umständen zu einer frühzeitigen Versprödung, zum Ablösen von einer Unterlage od.dgl., wie etwa zum Verzug infolge Wärmedehnung bzw. zu unerwünschter Veränderung des Elastizitätsmoduls führen können.
Um solche Nachteile zu vermeiden, ist erfindungsgemäss mindestens eine Kühlstation C1 und/oder C2 vorgesehen. Zwar ist es an sich bekannt, das Flachmaterial ― oft schon während des Druckes, zu temperieren, und es ist auch bekannt, dazu Blasluft zu verwenden. Allerdings wurde dieser Kühlvorgang stets nur an einer Seite des Flachmateriales 15 vorgenommen, und dies reicht nicht aus, um sehr dünnes und/oder sehr wärmeempfindliches Material vor Wärmeschädigung zu schützen. Natürlich wäre es möglich, die Kühlwirkung bekannter Kühleinrichtungen dadurch zu verbessern, dass die Behandlung langsamer erfolgt, um so eine längere Kühldauer zu erzielen; doch dies setzt die Produktionsmenge empfindlich herab.
Erfindungsgemäss wird nun die Kühlung so vorgenommen, dass die jeweilige Kühlzone C1 bzw. C2 derart angeordnet ist, dass das durchlaufende Flachmaterial 15 ― möglichst ohne weitere Berührung im Bereiche der Kühlkammern 3 ― von den benachbarten Bauteilen 14, 28, 32, 33, so gehalten wird, dass ein Kühlmedium, insbesondere ein gasförmiges Kühlmedium, wie Luft, von beiden Seiten des Flachmateriales 15 dieses kühlen kann.
Im Prinzip könnte auch die Zählwalze 14 der Druckstation D zum Halten des Flachmateriales 15 herangezogen werden, das nachher beispielsweise über eine der Schlaufenrolle 28 ähnliche Rolle als Halteeinrichtung läuft. Das Flachmaterial 15 könnte dann beispielsweise von Düsen mit Kaltluft bespült werden, die auf beide Seiten des Flachmateriales 15 blasen oder Luft oder ein anderes Kühlgas derart über der Oberfläche des Flachmateriales 15 ansaugen, dass sich ein Kühlstrom entlang dieser Oberfläche ergibt.
Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Kühlung in einer Kühlkammer 3 erfolgt, weil dann eine einzige Zuführungsleitung 4 bzw. 4' ausreichen kann und überdies die Verluste an Kühlleistung gering gehalten werden können. Diese Kühlkammer 3 wird vorzugsweise mittels nicht dargestellten Isoliermateriales isoliert sein.
Wenn das Flachmaterial weniger wärmeempfindlich ist, mag es ausreichend sein, eine Kühlstation C2 im Anschluss an die Trocknungsstation T vorzusehen. Bei empfindlicherem Flachmaterial hat es sich jedoch herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, eine Kühlstation C1 bereits vor der Wärmebehandlung in der Station T vorzusehen, um so zu sichern, dass die Wärme nur oberflächlich auf die Druckschicht wirkt, wogegen das flache Trägermaterial 15 genügend gekühlt ist, um seine Schädigung zu vermeiden. In extremen Fällen mag es sogar von Vorteil sein, vor und nach der Station T eine Kühlstation C1 bzw. C2 vorzusehen, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.
Wenn, wie dargestellt, zwei Kühlstationen C1 und C2 vorgesehen werden, dann kann jeder einzelnen Station C1 bzw. C2 ein eigenes Kühlaggregat zugeordnet werden. Während bei der Kühlstation C1 ein Vortex-Rohr 5 als Kühlaggregat angedeutet ist, dem Luft über eine Leitung 6 zugeführt wird, und das Kühlluft in die Zuführleitung 4 abgibt, könnte die nachgeschaltete Kühlstation mit einem Kühlmittel, wie Freon od.dgl. betrieben werden, obwohl dies weniger bevorzugt ist. Falls daher beide Stationen C1 und C2 je ein eigenes Kühlaggregat besitzen, ist in jedem Fall die Verwendung eines Vortex-Kühlers mit dem Rohr 5 bevorzugt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch ein einziges Kühlaggregat 5 vorgesehen, das gegebenen- und gewünschtenfalls beide Kühlstationen C1 und C2 versorgt. Zu diesem Zwecke mag es vorteilhaft sein, am Ein- und/oder Ausgang einer Verbindungsleitung 7 je eine Schaltklappe oder ein anderes Ventil 8 bzw. 8' vorzusehen. Das Ventil 8 kann dabei so ausgebildet sein, dass es wahlweise die Verbindung nur zu der an die Zuführleitung 4 angeschlossene Kühlkammer freigibt, oder gegen diese Kühlkammer sperrt und nur die Verbindungsleitung zur Versorgung über die Zuführleitung 4' freigibt, oder gegebenenfalls Kühlluft zu beiden Kühlkammern 3 der Stationen C1 und C2 leitet.
An die Zuführleitung 4 ist ein Ventilator 9 angeschlossen, welcher Umgebungsluft aufnimmt und in die Zuführleitung 4 drückt. Es kann nun ein Schieber 10 oder ein anderes Ventil vorgesehen werden, um das Mischungsverhältnis von Umgebungsluft vom Ventilator 9 zur Luft aus dem Vortex-Rohr 5 einstellen zu können. Gewünschtenfalls kann dazu der Schieber 10 von einem Regelkreis (nicht dargestellt) so eingestellt werden, dass jeweils Luft mit einer bestimmten Kühltemperatur in die Kühlkammer '3 gelangt. Die Kühltemperatur wird sich im allgemeinen (und bevorzugt) unterhalb von 5°C, insbesondere um 0°C ± 2°C, bevorzugt unter 0°C, bewegen, doch sind natürlich ― je nach den Anforderungen ― Abweichungen möglich. Dennoch ist hervorzuheben, dass es die Verwendung eines Vortex-Kühlers auf problemlose Art und Weise (da der Betrieb ohne eines der problematischen Kühlmittel erfolgt) erlaubt, derart niedrige Kühltemperaturen ohne grossen Aufwand zu erzielen.
Auch das Mischen der Kühlluft kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Beispielsweise wäre es denkbar die Ausgänge des Vortex-Rohres 5 und des Ventilators 9 nach Art eines Injektors miteinander zu vereinen, was die Effizienz der Kühlung noch steigern könnte.
Nach der Trockenstation oder nach der Kühlstation C2 erreicht das bandförmige Flachmaterial 15 in bekannter Weise eine Aufwickelstation, wie sie in der schon genannten GB-A- beschrieben ist, auf die hier nochmals ausdrücklich verwiesen wird.
Fig. 3 zeigt eine besonders einfache erfindungsgemässe Konstruktion. Dabei ist wiederum nur eine Kühlstation CT dargestellt, obwohl im Prinzip auch mehrere möglich wären, wie dies an Hand der vorherigen Ausführungsbeispiele erläutert worden ist. Teile gleicher Funktion besitzen dieselben Bezugszeichen wie in den vorigen Figuren, Teile ähnlicher Funktion dieselben Bezugszeichen, aber mit einem Zusatz.
Es ist dabei, besonders im Vergleich mit Fig. 1 ersichtlich, dass der Unterschied zu Fig. 1 im wesentlichen darin besteht, dass die Kühlstation CT und deren Kühlkammer 3 in die Trockenstation T integriert bzw. mit dieser zusammengebaut ist. Dies wird auf den ersten Blick erstaunlich erscheinen, wird aber sofort verständlich, wenn man bedenkt, dass damit zwei Aufgaben gleichzeitig gelöst werden: Es kann so nämlich mit einer einzigen Kühleinrichtung CT bzw. einer einzigen Kühlquelle 5' (wie immer diese ausgebildet ist) gleichzeitig die Kühlung der Wärmequelle (UV-Lampe 42) erfolgen. Normalerweise ist dieser Wärmequelle 42 nämlich eine eigene Kühlanordnung zugeordnet, wobei die Zufuhr von Kühlluft gegebenenfalls von oben her (bezogen auf Fig. 3) erfolgt. Diese Kühlanordnung kann nun in vorteilhafter Weise eingespart werden, weil die Kühleinrichtung CT auch für die Kühlung der Wärmequelle 42 sorgt. Somit wird die Konstruktion vereinfacht und ihr Wirkungsgrad erhöht.
Es wurde oben erwähnt, dass bekannte Kühlanordnungen für Wärmequellen die Zufuhr von Kühlmedium im Bereiche der Wärmequelle 42 selbst vorgesehen haben, somit im oberen Bereich der Trockenstation T. Wollte man die Kühlluftzufuhr von oben beibehalten, dann müsste die Luft wohl an der Lampe 42 vorbei nach unten, d.h. also im Gleichstrom mit den abgegebenen Wärmestrahlen, strömen. Dies verhindert aber eine geschlossene Bauweise der UV-Lampe, bei der diese an der dem Flachmaterial zugekehrten Unterseite mit einer Glasplatte abgedeckt ist, um den Zutritt von Staub zu verhindern. Ausserdem wäre dann die dem Flachmaterial zugeführte Luft bereits aufgeheizt, was dessen Kühlung beeinträchtigt oder höhere Kühlleistungen erfordern würde.
Deshalb ist es bevorzugt, wenn die Zufuhr des Kühlmediums (im allgemeinen Kühlluft, gegebenenfalls auch ein anderes Kühlgas) an der Seite des die Kühlkammer (3) durchlaufenden Flachmaterials 15 und somit vor der Wärmequelle 42 der Trocknungsstation T vorgesehen ist. Somit erhält das Flachmaterial 15 Luft tieferer Temperatur und wird wirkungsvoller gekühlt, bevor diese Luft (mit nur geringer Aufheizung) der Wärmequelle 42 zugeführt wird. Mit anderen Worten strömt bevorzugt die Luft im "Gegenstrom" zur abwärts gerichteten UV-Strahlung. Somit ist es möglich, den UV-Strahler 42 geschlossen zu halten. Dabei wird es bevorzugt sein, wenn zwischen der UV-Lampe 42 bzw. ―röhre und dem Substrat (Flachmaterial 15) eine Abdeckplatte, beispielsweise in Form einer Quarzglasplatte zum Schutze der Röhre vorgesehen wird, auch damit keine warme, ozonhaltige Kühlluft auf das Substrat geleitet wird.
Im Rahmen der Erfindung sind natürlich zahlreiche Variationen deckbar; beispielsweise kann nur eine der beiden Kühlstationen C1 oder C2 in erfindungsgemässer Weise, die andere herkömmlich ausgebildet werden. Ferner kann gegebenenfalls das Mischen der Kühlluft mit Raumluft entfallen, so dass die Kühlluft nur vom Kühlaggregat 5 geliefert wird. Statt Luft könnte auch ein anderes Kühlmedium verwendet werden, doch ist dies im allgemeinen weniger bevorzugt.
Die Kühlkammer 3 kann im Rahmen der Erfindung im wesentlichen als prismatischer Hohlkörper ausgebildet sein; es wäre aber durchaus denkbar, Einbauten zur Strömungsführung, z.B. zum Verwirbeln der Kühlluft, vorzusehen, um das Flachmaterial mit Sicherheit von allen Seiten zu umspülen. Ausserdem ist wohl klar, dass die oben an Hand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale im Rahmen dieser Erfindung in beliebiger Weise sowohl untereinander als auch mit Merkmalen des Standes der Technik kombiniert werden können.
Aber auch in anderer Hinsicht kann die Kühlkammer 3 auf verschiedene Weise ausgebildet sein. An sich wäre es möglich, ihren Innenraum nach Art eines Gefrierschrankes geschlossen und abgedichtet auszubilden und dementsprechend zur Kühlung eine Absorber- oder Kompressoreinheit (Wärmepumpe) vorzusehen. Bevorzugt ist jedoch eine Kühlung mit strömendem Gas, insbesondere Luft. In den Figuren wurde die Zufuhr über das Rohr 4 (Fig. 2) bzw. vom Aggregat 5' gezeigt. Wenn aber eine Strömung erfolgen soll, dann muss natürlich auch eine Abfuhr der zugeführten Luft vorgesehen sein. Dies kann (bevorzugt) über wenigstens eine der Luftblenden 1, 2, insbesondere wenigstens über die dem Aufnahmewickel 25 zugekehrte Luftblende 2, erfolgen, die in einem solchen Falle unabgedichtet bzw. offen auszubilden sind. In diesem Fall ergibt sich auch noch im Anschluss an die Kühlkammer eine um das Flachmaterial 15 fliessende Kühlströmung, was bevorzugt ist.
Eine andere Möglichkeit wäre, etwa an der Oberseite (bezogen auf die Zeichnungen) der Kühlkammer 3 einen Abluftkanal vorzusehen. Nimmt man aber an, dass auch die Abluft noch Kühlenergie enthält, d.h. eine relativ (bezogen auf die Raumtemperatur) geringe Temperatur, dann ist es ebenso denkbar, die Abluft in einem Kreislauf wieder dem Kühlaggregat 5 bzw. 5' zuzuführen. Letztere Möglichkeit kann besonders auch dann vorteilhaft sein, wenn etwa statt Luft ein anderes Kühlmedium, wie ein besonderes Gas, verwendet wird.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich auch, dass es vorteilhaft ist, wenn die Kühlkammer 3 frei von Führungen oder Halteeinrichtungen ist, obwohl die Erfindung darauf nicht beschränkt ist. Anderseits kann man die Luftblenden 1, 2 auch als berührungsfreie Führungen oder Halteeinrichtungen mit Luftlager bezeichnen.
Bezugszeichenliste
1
Einfahrluftblende
2
Ausfahrluftblende
3
Kühlkammer
4
Zuführungsleitung
5
Vortex-Rohr
6
Leitung
7
Verbindungsleitung
8
Schaltklappe/Ventil
9
Ventilator
10
Schieber
11
Drucktrommel
12
Druckplatte
13
Ausnehmung
14
Zählwalze
15
Band (Flachmaterial)
16
Vorratsrolle
17
Vorschubmotor
18
Schlaufenrolle
19
Schlaufenrolle
20
Bandschlaufe
21
Schlaufensensor (Minimum)
22
Schlaufensensor (Maximum)
23
Korrektur-Antriebsrolle
24
Korrektur-Antriebsrolle
25
Aufnahmewickel
26
Aufwickel-Motor
27
Schlaufenrolle
28
Schlaufenrolle
29
Bandschlaufe
30
Schlaufensensor (Minimum)
31
Schlaufensensor (Maximum)
32
Markierungsleser
33
Markierungsleser
34
Trocknungsstation (UV)
35
Einfärbebwalze
36
Farbvorrat
37
Farbwalze
38
Index-Markierung
39
Nocke
40
Photodetektor
41
Einlassführung von T
42
UV-Lampe

Claims (10)

  1. Verfahren zum Behandeln von, insbesondere bandförmigem, Flachmaterial (15), bei dem das Flachmaterial (15), z.B. nach dem Aufbringen einer Schicht, wie einer Druckschicht, thermisch behandelt wird, insbesondere, z.B. mit UV-Strahlung, warmbehandelt, z.B. getrocknet wird, wobei das Flachmaterial (15) auch mittels Luft gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmaterial (15) während des Kühlschrittes (C; C1, C2) im wesentlichen von allen Seiten dem Kühlmedium zugänglich gehalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachmaterial (15) durch eine von Kühlluft gekühlte Kammer (3) gefördert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der folgenden Verfahrensschritte durchgeführt wird:
    a) es wird mit Blasluft gekühlt;
    b) es wird eine Luft-Kühlung des Flachmateriales (15) vorgenommen;
    c) die Kühlung (C1; CT) erfolgt mindestens zum Teil bereits vor oder während des Trocknens (T).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Kühlluft, mindestens zum Teil auf einen Wert unterhalb von 5°C, insbesondere um 0°C ± 2°C, bevorzugt unter 0°C, gekühlt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Kühlluft mittels eines Vortex-Kühlers (5) gekühlt wird.
  6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Behandlungsstation, wie einer Druckstation (D), für, insbesondere bandförmiges, zwei Seiten aufweisendes Flachmaterial (15), einer, insbesondere eine UV-Strahlungseinheit (42) aufweisenden, Warmbehandlungsstation, wie einer Trockenstation (T), und mindestens einer Luft-Kühlstation (C; C1 bzw. C2), der eine Luftfördereinrichtung (5, 9) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Kühlstation (C1 bzw. C2) mit einer Kühlkammer (3) verbunden ist, und dass die Kühlkammer (3) zum Hindurchführen des Flachmateriales (15) durch sie unter Kontakt beider Seiten des Flachmateriales (15) mit der Kühlluft angeordnet und ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Kühlluft mittels eines an die Kühlkammer (3) angeschlossenen Vortex-Kühlers (5) kühlbar ist. '
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkammer (3) ein Mischbereich vorgeschaltet ist, welchem Luft unterschiedlicher Temperatur aus unterschiedlichen Leitungen (4-6) zuführbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (9) der Kühlkammer (3) derart vorgeschaltet ist, dass die Kühlkammer (3) Druckluft erhält.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkammer (3) mit der Trocknungsstation (T) derart verbunden ist, dass sowohl das Flachmaterial (15), als auch die jeweilige Wärmequelle (42) mittels des die Kühlkammer (3) durchströmenden Kühlfluids kühlbar sind, und dass vorzugsweise der Zulauf (4; 5') des Kühlfluids an der Seite des die Kühlkammer (3) durchlaufenden Flachmaterials (15) und somit vor der Wärmequelle (42) der Trocknungsstation (T) vorgesehen ist.
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