EP2566694B1 - Druckmaschine - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine gemäß Anspruch 1. DE 687 293 beschreibt eine druckmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• In Druckmaschinen, insbesondere in Rotationsdruckmaschinen, wird Material, entweder Bogen oder Bahnen, mit Druckfarbe bedruckt. Die Druckfarbe enthält als wichtigste Bestandteile Farbpigmente und ein Lösungsmittel (oft auch als Nassanteil bezeichnet). Das Lösungsmittel verdampft, während die Farbpigmente auf dem bedruckten Material zurückbleiben. Bevor Bogen gestapelt, Bahnen aufgerollt oder sogar das bedruckte Material in einem weiteren Druck- oder Farbwerk mit einer weiteren Druckfarbe bedruckt wird, sollte die aufgebrachte Farbe getrocknet sein, d. h., ein ausreichender Teil des Lösungsmittels sollte verdampft sein. Um das Trocknen zu beschleunigen, werden Trocknungseinrichtungen eingesetzt, die in der Regel ein Gebläse umfassen, mit welchem das bedruckte Material mit einem Gasstrahl beaufschlagbar ist. Das Gas ist in der Regel Luft. Jedoch können auch andere Gase verwendet werden. Oft ist das Gas in der Trocknungseinrichtung mittels einer Temperiereinrichtung erwärmt worden, um den Stoffübergang der Lösungsmittelmoleküle in den Gasstrom zu erleichtern.
• Ein Problem bei der Trocknung von bedrucktem Material ist allerdings, dass bei dessen Transport am Material Luftmoleküle anhaften bleiben und damit laminare Grenzschichten bilden, die die Ablösung von Lösungsmitteln erschweren.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Druckmaschine vorzuschlagen, in der bei der Trocknung des bedruckten Materials die Ablösung beziehungsweise das Verdampfen von Lösungsmitteln erleichtert wird.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist eine Einrichtung vorgesehen, mit welcher die Grundblasgeschwindigkeit modulierbar ist. Das bedeutet, dass die Grundblasgeschwindigkeit mit dieser Einrichtung zwischen einer Höchstgeschwindigkeit und einer Minimalgeschwindigkeit variierbar ist. Vorteilhafterweise ist mit der genannten Einrichtung der Gasstrahl mit einer Schwingung beaufschlagbar, was zur Folge hat, dass die Geschwindigkeit des Gasstrahls periodisch zwischen der Maximal- und der Minimalgeschwindigkeit variiert. Durch die sich ständig ändernden Luftdrücke ist es möglich, die an dem bedruckten und in der Druckmaschine transportierten Material anhaftenden laminaren Grenzschichten zumindest zum Teil in turbulente Bewegung zu versetzen und diese laminaren Grenzschichten zu verkleinern oder gar ganz aufzulösen. In der Folge kann nun ein verbesserter Wärmeeintrag in das bedruckte Material erfolgen, und/oder der Stoffübergang des Nassanteils von dem bedruckten Material in den Gasstrahl kann verbessert werden. Damit kann pro Zeiteinheit ein höherer Nassanteil vom Material abgeführt werden, womit sich die Trocknungsgeschwindigkeit erhöht. Andererseits kann, wenn die Trocknungsgeschwindigkeit bereits für ausreichend erachtet wird, ein geringerer Energieeinsatz für die Trocknung erfolgen.
• Gemäß der Erfindung ist die Einrichtung, mit welcher die Grundblasgeschwindigkeit modulierbar ist, eine Ultraschallerzeugungseinrichtung. Ultraschall vermag es besonders gut, die Luft in Schwingungen zu versetzen, so dass sich die laminaren Grenzschichten ablösen. Ultraschall kann dabei auf vergleichsweise einfache Arten erzeugt werden. Bei Frequenzen von 20 kHz bis 1 GHz spricht man von Ultraschall. Als Schall bezeichnet man longitudinale Wellen, bei denen der Luftdruck variiert. Dabei wird über bekannte Beziehungen die Geschwindigkeit der einzelnen Luftmoleküle ständig verändert.
• Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der gegenständlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor.
• Die einzelnen Figuren zeigen:

Fig. 1

Druckmaschine mit Trocknungseinrichtungen

Fig. 2

Ansicht II - II aus der Figur 1

Fig. 3

Ansicht III - III aus der Figur 2

Fig. 4

Eine Abwandlung der in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsform

Fig. 5

Eine weitere Abwandlung der in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsform

Fig. 6

Weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckmaschine

Fig. 7

Noch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckmaschine

Fig. 8

Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckmaschine

Fig. 9

Vorteilhafte Abwandlung der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform

• Fig. 1 zeigt eine Druckmaschine 1, in diesem Fall eine Bahn verarbeitende, so genannte Zentralzylinderdruckmaschine. Solche Druckmaschinen werden häufig für den Verpackungsdruck eingesetzt. Als Druckverfahren eignet sich hier der Flexodruck. Auch wenn hier nur eine Ausführungsform einer Druckmaschine gezeigt und erläutert wird, so beschränkt sich die Erfindung nicht hierauf. Erfindungsgemäße Druckmaschinen können höchst unterschiedlich ausgestaltet sein und mit unterschiedlichen Druckverfahren arbeiten.
• Die Druckmaschine umfasst eine Abwickeleinrichtung 2, in der eine Rolle 3 drehbar gelagert ist, von der die Materialbahn 4 abgezogen werden kann. Die Transportrichtung wird durch den Pfeil 5 angedeutet. Über mehrere Umlenkwalzen und die Anpresswalze 6 wird die Materialbahn zum Gegendruckzylinder 7 geführt und an diesen angelegt. Die Drehrichtung des Gegendruckzylinders 7 ergibt sich aus dem Pfeil 8.
• Dem Gegendruckzylinder 7 zugeordnet sind insgesamt vier Farbwerke 9, 10, 11, 12, die jeweils einen Druckzylinder 13, 14, 15, 16 umfassen, mit welchen das Druckmotiv auf die Materialbahn 4 aufgebracht wird. Die weiteren Komponenten der Farbwerke sind dem Fachmann bekannt und bedürfen daher an dieser Stelle keiner weiteren Beschreibung. Mit jedem Farbwerk wird eine Druckfarbe verarbeitet.
• Um nun zu vermeiden, dass ein Farbbestandteil des Druckmotivs im nächsten Farbwerk verschmiert oder anderweitig unbrauchbar wird, ist jeweils zwischen zwei Farbwerken ein so genannter Zwischenfarbwerkstrockner 17, 18, 19 vorgesehen.
• Hinter dem letzten Farbwerk 12 verlässt die Bahn den Gegendruckzylinder und wird durch Führungswalzen in den Trockenkasten 20 geführt, wobei die Führungswalzen so angeordnet sind, dass sie die bedruckte Seite der Materialbahn 4 nicht berühren. Im Trockenkasten 20 wird die Materialbahn soweit getrocknet, dass sie anschließend in der Aufwickeleinrichtung 21 auf einen Wickel 22 aufgewickelt werden kann.
• Der Trockenkasten 20 kann dabei mehrere Blasluftkästen 23 umfassen, die wie die Zwischenfarbwerkstrockner 17, 18, 19 aufgebaut sein können.
• Am Beispiel des Zwischenfarbwerktrockners 19 ist in der Figur 2 ein Aufbau dargestellt, wie er in einer erfindungsgemäßen Druckmaschine zu finden sein kann. In dieser Figur sind daneben noch der Gegendruckzylinder 7 (als Beispiel eines beliebig gearteten Führungselements) und die Materialbahn 4 angedeutet. Der Pfeil 24 steht für die Transportrichtung der Zuluft. Diese wird über den Anschlussstutzen 25, der in einer seitlichen Wand des Gehäuses 26 befestigt ist, dem Einsatz 27 zugeführt. Dieser Einsatz umfasst weiterhin eine Düsenleiste 28, die sich mindestens über die Breite der Materialbahn 4 erstreckt, aber deren Düsenbreite, in Richtung auf die Materialbahn gesehen, immer schmaler wird. Die mit Lösungsmitteln beladene Luft, die Abluft, wird um den Einsatz 27 herum durch das Gehäuse 26 abgesaugt und gelangt über den Anschlussstutzen 36 wieder aus dem Gehäuse 26 hinaus, was durch den Pfeil 29 symbolisiert wird. Der Transportweg der Zu- und Abluft wird durch die Pfeilchen 30 beziehungsweise 31 angedeutet.
• In dem Einsatz befindet sich eine Ultraschallerzeugungseinheit 33, die sich über ein Stützelement, etwa ein Stützblech 34, an der Rückwand des Einsatzes 27 abstützt. Diese Ultraschallerzeugungseinheit 33 kann auf ihrer, der Materialbahn zugewandten Vorderseite eine Membran oder ein anderes elastisches Element tragen, um den Einflussbereich der Ultraschallerzeugungseinheit zu vergrößern. Unterhalb dieser Membran sind leistenförmig ein oder mehrere Piezokristalle angeordnet, die mit nicht dargestellten elektrischen Zuleitungen verbunden sind. Ein Anlegen einer elektrischen Spannung führt zu einer Änderung der Dimension eines Piezokristalls. Auf diese Weise kann eine elektrische Wechselspannung zu einer mechanischen Schwingung führen, die, wenn sie auf die Membran übertragen wird, die Umgebungsluft zu Schwingungen anregen kann. Die beschriebenen Einzelheiten der Ultraschallerzeugungseinrichtung 33 sind in der Figur 2 nicht gezeigt.
• An die Stelle von Piezokristallen können auch Spulen treten, wie sie aus Lautsprechern bekannt sind. Durch Anlegen von Wechselspannungen können mittels solcher Spulen magnetische Felder erzeugt werden, die mit dem magnetischen Feld eines oder mehrerer Magneten wechselwirken und die Spule in Bewegung setzen. Ist die Spule an der Membran befestigt, so wird diese ebenfalls bewegt. Eine passende Ansteuerung der Spule kann zu einer schwingenden Bewegung der Spule führen. Somit kann auch auf diese Weise die Grundblasgeschwindigkeit der Zuluft moduliert werden. Weitere Arten der Veränderung der Grundblasgeschwindigkeit der Zuluft sind denkbar, ohne dass sie im Einzelnen erläutert werden. So sind weitere Arten bekannt, Membranen nach Art eines Lautsprechers zu Schwingungen anzuregen.
• Die Figur 3 zeigt die Ansicht III-III der Figur 2. Mit den konzentrischen Kreisbögen, die Wellenlinien 35 darstellen, wird hier eine Schallwelle symbolisiert. Zu erkennen ist weiterhin der sich verengende Querschnitt der Düsenleiste 28.
• Die Figur 4 zeigt eine Abwandlung der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung. Hier ist der Querschnitt der Düsenleiste 28 nicht symmetrisch zur radialen Richtung des Gegendruckzylinders aufgebaut, sondern zeigt leicht gegen die Transportrichtung der Materialbahn, so dass der Gasstrahl zum Teil gegen die Transportrichtung bläst und somit die relative Gasgeschwindigkeit erhöht. Somit kann die laminare Grenzschicht effektiver gestört und der Turbulenzgrad erhöht werden. Ein besserer Übergang des Lösungsmittels in den Gasstrahl wird erreicht.
• Die Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hier ist die Ultraschallerzeugungseinrichtung 33 seitlich an der Düsenleiste 28 angeordnet und stört somit nicht den Gasstrahl auf dem Weg zur Materialbahn.
• Die Figur 6 zeigt eine weitere Möglichkeit, eine erfindungsgemäße Druckmaschine zu realisieren. Die hier gezeichnete Ultraschallerzeugungseinrichtung 40 arbeitet nach dem Prinzip einer Pfeife. Ein Teil 30' des Gasstrahls gelangt über den Einlaufbereich 41 mit hoher Geschwindigkeit auf die Zunge 42. Diese gerät in Schwingungen und regt die Luft in dem Spalt 43 ebenfalls zu Schwingungen an, die sich auf den Gasstrahl 30 auswirkt, der seinen Weg zur Materialbahn mit modulierter Geschwindigkeit fortsetzt. Auch die Ultraschallerzeugungseinrichtung 40 kann sich quer zur Materialbahn 4 erstrecken, was jedoch auf das Wirkprinzip keinen oder zumindest keinen nennenswerten Einfluss hat.
• Die Ausführungsformen der Figuren 7 und 8 zeigen weitere Möglichkeiten der Modulierung der Grundblasgeschwindigkeit der Zuluft 30, die einen Gasstrahl ausbildet. Hierbei wird auf unterschiedliche Arten der Austrittsspalt 45 in seiner Breite beeinflusst. In der Figur 7 ist ein rotierender Körper 46 gezeigt, der Bohrungen oder Längsschlitze 47 umfasst, durch die die Zuluft 30 ein- und austreten kann. Die Zuluft tritt jedoch nur dann aus, wenn der Längsschlitz 47-zumindest teilweise - über dem Austrittsspalt 45 liegt. Sonst baut sich innerhalb des Körpers 46 ein Überdruck auf, der sich dann wieder entlädt. Es kann zu einem periodischen Auf- und Abbau des Überdrucks kommen, was letztendlich eine Modulation der Grundblasgeschwindigkeit darstellt.
• In der Figur 8 ist eine Leiste dargestellt, welche über einen Antrieb vor den Spalt 45 geschoben oder von diesem entfernt werden kann. Der Antrieb kann wiederum beispielsweise durch einen Piezokristall erfolgen. Auch andere Antriebe sind möglich, wie etwa ein elektromotorischer. Bevorzugt sind jedoch Antriebe, die eine hohe Frequenz erlauben. Das derartige Öffnen und Schließen des Austrittsspaltes 45 kann selbstverständlich periodisch erfolgen.
• Auch wenn in der gegenständlichen Beschreibung vornehmlich der Ultraschall als Schall in einem bestimmten Frequenzbereich beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf diesen Frequenzbereich beschränkt. Andere Frequenzbereiche sind gleichermaßen denkbar.
• Die Figur 9 zeigt schließlich eine vorteilhafte Abwandlung der Ausführungsform, wie sie mit der Figur 6 dargestellt ist. Hier reicht die Ultraschallerzeugungseinrichtung 40 bis in die Auslassspitze der Düsenleiste, so dass kein Luftstrom an der Ultraschallerzeugungseinrichtung 40 vorbei strömen kann. Der Wirkungsgrad kann so erhöht werden.

  Bezugszeichenliste
  1	Druckmaschine
  2	Abwickeleinrichtung
  3	Rolle
  4	Materialbahn
  5	Transportrichtung der Abwickeleinrichtung
  6	Anpresswalze
  7	Gegendruckzylinder
  8	Drehrichtung des Gegendruckzylinders
  9	Farbwerk
  10	Farbwerk
  11	Farbwerk
  12	Farbwerk
  13	Druckzylinder
  14	Druckzylinder
  15	Druckzylinder
  16	Druckzylinder
  17	Zwischenfarbwerkstrockner
  18	Zwischenfarbwerkstrockner
  19	Zwischenfarbwerkstrockner
  20	Trockenkasten
  21	Aufwickeleinrichtung
  22	Wickel
  23	Blasluftkästen
  24	Transportrichtung der Zuluft
  25	Anschlussstutzen
  26	Gehäuse
  27	Einsatz
  28	Düsenleiste
  29	Transportweg der Abluft
  30	Transportweg der Zu- und Abluft/Gasstrahl
  31	Transportweg der Zu- und Abluft
  32
  33	Ultraschallerzeugungseinrichtung
  34	Stützblech
  35
  36
  37
  38
  39
  40	Ultraschallerzeugungseinrichtung
  41	Einlaufbereich
  42	Zunge
  43	Spalt
  44
  45	Austrittsspalt
  46	Rotierender Körper
  47	Längsschlitz
  48

Claims (5)

1. Druckmaschine
   mit wenigstens einer Trocknungseinrichtung (17, 18, 19, 23) zum Trocknen eines bedruckten Materials, welches innerhalb der Druckmaschine (1) mit einer Transporteinrichtung transportierbar ist, wobei die Trocknungseinrichtung ein Gebläse umfasst, um das bedruckte Material mit einem Gasstrahl zu beaufschlagen, so dass der Nassanteil des Druckes verdampft und das bedruckte Material trocknet, und dadurch gekennzeichnet dass die Druckmaschine eine Ultraschallerzeugungseinheit (30, 40) aufweist, die den Gasstrahl vor dessen Auftreffpunkt auf dem bedruckten Material mit einer Ultraschallschwingung beaufschlagt, sodass der Gasstrahl seinen Weg zum bedruckten Material mit modulierter Geschwindigkeit fortsetzt.
2. Druckmaschine nach Anspruch 1, wobei der Geschwindigkeitsvektor des Gasstrahls an dessen Auftreffpunkt auf dem bedruckten Material im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des bedruckten Materials steht.
3. Druckmaschine nach Anspruch 1, wobei der Geschwindigkeitsvektor des Gasstrahls an dessen Auftreffpunkt auf dem bedruckten Material schräg zur Ebene des bedruckten Materials und gegen die Transportrichtung des bedruckten Materials steht. 3
4. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Ultraschallerzeugungseinheit einen piezoelektrischen Lautsprecher umfasst.
5. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei die Ultraschallerzeugungseinheit einen elektromagnetischen Lautsprecher umfasst.

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