EP3788313B1 - Verfahren zum trocknen eines substrats sowie lufttrocknermodul sowie trocknersystem - Google Patents

Verfahren zum trocknen eines substrats sowie lufttrocknermodul sowie trocknersystem Download PDF

Info

Publication number
EP3788313B1
EP3788313B1 EP19720116.3A EP19720116A EP3788313B1 EP 3788313 B1 EP3788313 B1 EP 3788313B1 EP 19720116 A EP19720116 A EP 19720116A EP 3788313 B1 EP3788313 B1 EP 3788313B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air flow
substrate
air
drying
supply air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP19720116.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3788313A1 (de
Inventor
Bernhard Graziel
Michael Tittmann
Jens Büngener
Vincent Krafft
Larisa Von Riewel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Excelitas Noblelight GmbH
Original Assignee
Heraeus Noblelight GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Noblelight GmbH filed Critical Heraeus Noblelight GmbH
Publication of EP3788313A1 publication Critical patent/EP3788313A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3788313B1 publication Critical patent/EP3788313B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/283—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/101—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts
    • F26B13/104—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts supported by fluid jets only; Fluid blowing arrangements for flotation dryers, e.g. coanda nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/004—Nozzle assemblies; Air knives; Air distributors; Blow boxes

Definitions

  • the invention is about an infrared dryer system for drying a substrate moved in a transport direction through a process space, comprising an infrared dryer module which, viewed in the substrate transport direction, has a sequence of the following components: a front air exchanger unit, one with several in parallel Irradiation room equipped with mutually arranged infrared radiators, and a rear air exchanger unit.
  • Such air dryer modules and drying processes are used, for example, for drying water-based dispersions, inks, paints, varnishes, adhesives or other solvent-containing layers on substrates or for drying moist material sheets made of fleece and other textile materials are used.
  • Infrared dryer systems are used in particular for drying printed products such as paper and cardboard and products made from them.
  • Offset printing machines lithographic printing machines, rotary printing machines or flexographic printing machines are used to print sheet-shaped or web-shaped printing materials made of paper, cardboard, foil or cardboard with printing inks.
  • Typical ingredients of printing inks and inks are oils, resins, water and binders.
  • drying is required, which can be based on both physical and chemical drying processes. Physical drying processes include the evaporation of solvents (especially water) and their diffusion into the printing material. Chemical drying refers to the oxidation or polymerization of printing ink ingredients.
  • infrared dryer systems have other functional modules such as cooling, supply air and exhaust air, which are linked and regulated in various forms in an air management system.
  • this describes DE 10 2010 046 756 A1 a dryer module and a dryer system composed of several dryer modules for printing machines for printing sheet or roll material.
  • the dryer system consists of several infrared dryer modules arranged transversely to the transport direction, each of which has an elongated infrared radiator aimed at the printing material to be dried, the longitudinal axis of which runs perpendicular to the transport direction of the printing material.
  • An adjustable ventilation system creates an air flow that acts on the infrared radiator and the printing material.
  • the infrared radiator is arranged within a process space for the printing material.
  • the supply air is fed to a supply air collection room and heated there by a heating device.
  • the air heated by the infrared heater is removed by means of a fan, added to the heated supply air and the infrared heater is thereby cooled.
  • the heated supply air reaches the process room via gas outlet nozzles in the form of slot nozzles.
  • the gas outlet nozzles are arranged on both sides of the infrared radiator, with the front slot nozzle in the transport direction for the printing material running obliquely to the printing material plane with an orientation opposite to the transport direction, and the rear slot nozzle in the transport direction also running obliquely to the printing material plane with an orientation in the transport direction.
  • the degree of inclination of the slot nozzles can be changed using a motor.
  • the moisture-laden supply air is removed from the process room as exhaust air via an intake duct and partly fed to a heat exchanger, and another part is added to the supply air collection room.
  • the process gas is heated using a specially designed heating device.
  • the heated process gas exits via the slot nozzles in the direction of the printing material as a heated air flow and acts on the printing material to be dried locally and otherwise in a more or less undefined manner until it is sucked out again elsewhere as moisture-laden air.
  • the effectiveness of the drying air in terms of moisture removal from the substrate surface is therefore not exactly reproducible.
  • the CA 2 748 263 C describes a method and a device for drying using heated air flow and ultrasound.
  • the ultrasonic transducers used for this generate ultrasonic waves with a power level in the range of 120 to 190 dB at the interface of the material to be dried and thus contribute to the breakdown of a diffusion boundary layer.
  • the ultrasonic transducers are designed with compressed air support, with a housing being used with a central air outlet, which is surrounded on both sides by an inclined compressed air outlet with an additional ultrasonic transducer and two return air inlets.
  • a nozzle arrangement in an air-assisted web drying device for drying a coated paper web in which an overpressure nozzle is arranged so that it blows drying air both in the running direction of the web and against the running direction of the web.
  • the Nozzle arrangement also includes an impingement nozzle which is combined with the overpressure nozzle, a plurality of nozzle slots being formed in the impingement nozzle in order to blow drying air largely perpendicular to the web.
  • a common suction channel for extracting the exhaust air is arranged between adjacent nozzle arrangements.
  • the DE 10 2016 112 122 A1 describes an LED curing device for UV printing inks, which includes an LED lamp holder with a cooling device and a housing.
  • a partition plate extends from the top of the cooling device of the LED lamp holder to a housing upper wall, which divides the interior of the housing on both sides of the LED lamp holder into a gas suction chamber with a plurality of gas suction openings and into a gas blow-out chamber with a plurality of gas blow-out openings.
  • Both the gas intake opening and the gas exhaust opening are angled so that they form an angle of 45° with the vertical center line of the LED lamp holder.
  • the DE 10 2016 112 122 A1 shows a drying device for a material web moving in the transport direction, with a pressure chamber which is closed at the bottom by a plate, with several openings being provided in the plate for the supply of hot air to the material web.
  • a special feature of the hot air supply is that the axes of the supply air openings are inclined against the direction of movement of the material web.
  • Several extraction channels are arranged in front of and behind the supply air openings.
  • the invention is based on the object of specifying a drying process that is reproducible and effective and, in particular, leads to an improved result in terms of homogeneity and speed of drying of the substrate.
  • the invention is based on the object of providing an energy-efficient air dryer module and an infrared dryer system, which are improved in terms of homogeneity and speed of drying, particularly for the drying of solvent-containing and in particular water-based dispersions.
  • this object is achieved according to the invention, starting from a method of the type mentioned at the beginning, in that the exhaust air flow is divided into several partial flows by supplying each of the partial flows to an individual intake duct, and that in the case of a supply air flow with a directional component in the direction the movement of the substrate, the supply air flow is spatially arranged upstream of the exhaust air flow, and in the case a supply air flow with a directional component in the opposite direction of the movement of the substrate, the supply air flow is spatially arranged downstream of the exhaust air flow, and wherein the intake channels each have an intake channel suction opening facing a drying room, with adjacent suction openings differing in their position and orientation in the drying room.
  • the supply air flow is not diffuse, but has a main direction of propagation in which, depending on the air throughput and flow speed, it penetrates the substrate surface and hits it at a preset angle, where it has a drying effect on the coated substrate.
  • Action here means that the supply air flow dries the substrate, for example by absorbing solvents from the surface layer into the gas phase.
  • the main direction of propagation of the supply air flow forms an angle between 10 and 85 degrees with the surface of the substrate.
  • Each supply air flow directed towards the substrate is spatially assigned an exhaust air flow leading away from the substrate and divided into several partial flows, via which the moisture-laden process gas and other gaseous components emerging from the substrate are removed from a drying room as exhaust air.
  • the flow of exhaust air is generated by suction via an intake duct.
  • the suction channels each have a suction channel suction opening facing a drying room, with adjacent suction openings differing in their position and orientation in the drying room.
  • partial streams are tapped from the “exhaust air flow vortex” at different positions and directions.
  • this is preferably achieved by delimiting and defining the suction openings by air baffles protruding into the drying room.
  • air baffles protruding into the drying room.
  • intake openings are defined and partial flows are branched off from the exhaust air flow vortex and a new flow direction is imposed on them, which is referred to below as the "inflow direction" of the respective partial flow.
  • Each of the suction openings defines its own inflow direction, with the suction openings preferably being oriented so that their respective suction directions differ from one another.
  • suction openings particularly preferably all suction openings, are oriented in such a way that their individual inflow direction and the main propagation direction of the supply air flow are almost opposite, for example including an angle between 0 and 45 degrees.
  • the supply air flow flows out of a longitudinal slot-shaped nozzle opening and acts in strips on the substrate to be dried, and that the exhaust air flow is discharged via several slot-shaped suction channels.
  • the drying air emerges from a slot-shaped inlet opening into the drying room in the direction of the substrate surface.
  • the slot-shaped inlet opening is designed, for example, as a continuous gap or as a series of a large number of individual openings. It acts on the substrate to be dried in a strip-shaped surface area.
  • the intake channels are also slot-shaped and thus the exhaust air partial streams are each preferably strip-shaped and are discharged through a corresponding number of slot-shaped intake channels.
  • the strip-shaped supply air flow is therefore preferably spatially assigned a plurality of parallel strip-shaped exhaust air partial flows.
  • the drying space is arranged transversely to the direction of substrate travel and extends over the entire width of the substrate moving underneath. This means that the entire width of the substrate can be treated and dried homogeneously using the dynamic air.
  • a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the gas volume V in introduced into the drying room is set to be smaller than the gas volume V out sucked out of the drying room by means of a process gas quantity control, whereby the following preferably applies: 1.2 x V in ⁇ V out ⁇ 1.5 x V in .
  • the drying module has a neutral effect on the outside in terms of air quality, which means that the environment is not contaminated by escaping hot and moisture-enriched air; the module is pneumatically sealed.
  • the above-mentioned task is solved according to the invention, starting from an air module of the type mentioned at the outset, in that the exhaust air unit comprises a plurality of intake channels, so that the exhaust air flow is divided into several partial streams, and in that the supply air nozzle has a nozzle opening which corresponds to the exhaust air unit is facing, and wherein the suction channels each have a suction channel suction opening facing a drying room, with adjacent suction openings differing in their position and orientation in the drying room.
  • the nozzle opening of the supply air nozzle thus points towards the substrate surface and at the same time points towards the exhaust air unit.
  • the aim is to maximize the drying room to keep it small and to avoid leakage of air from the drying room as far as possible
  • the air dryer module according to the invention is therefore suitable for use in the method according to the invention.
  • the subdivision of the exhaust air unit into suction channels is preferably carried out in a constructive manner by air baffles protruding into the drying room, which delimit and define at least part of the suction openings of the suction channels.
  • Each of the suction openings is defined by an individual surface normal, whereby the directions of the surface normals can differ from one another. It has proven useful if the respective individual surface normal forms an angle between 90 and 200 degrees with the supply air flow direction.
  • the air dryer module comprises an air supply box in which the supply air unit and the exhaust air unit are integrated.
  • the supply air unit comprising a supply air chamber with a supply air connection and the supply air nozzle, as well as the exhaust air unit, comprising a suction chamber with an exhaust air connection and the suction channels are combined in such a way that they form an independent component that is used in systems for substrate processing as a drying module can be inserted without the need for structural redesign of other areas of the system.
  • the air supply box can also contain a fan that can be assigned to the supply air unit or exhaust air unit.
  • the lateral dimension of the air supply box - viewed in the transport direction of the substrate - is less than 100 mm in preferred embodiments.
  • the drying space is delimited by a first surface in which the supply air nozzle is formed, by a second surface in which the suction channels are formed, and by the substrate.
  • the drying space is essentially delimited by three surfaces and has an approximately triangular shape when viewed in a cross section along the substrate transport direction. It facilitates air circulation in which the supply air flowing out of the supply air nozzle can rise again after contact with the substrate, initially forming a partial vortex, where it can be efficiently captured and sucked out by the intake channels.
  • the dryer module according to the invention due to this measure, rapid and effective drying of the substrate is achieved with at the same time low energy consumption. Given the efficient air management, the air module represents a compact drying unit that saves space in the machine.
  • the distance between the supply air nozzle and the surface of the substrate is preferably adjustable to less than 10 mm.
  • the dryer module according to the invention can be part of a dryer system in which several identical or different dryer modules are combined.
  • the above-mentioned technical problem is solved according to the invention in that the front and/or the rear air exchanger unit each contain at least one air dryer module according to the invention.
  • the dryer system according to the invention is designed, for example, as an infrared dryer module, in which the actual process space comprises an irradiation chamber which is equipped with one or more infrared radiators.
  • the actual process space for example the irradiation chamber, is delimited by at least one air dryer module according to the invention.
  • the actual process space is delimited by several air dryer modules according to the invention, which are in the transport direction can be arranged next to each other and/or one behind the other. Three air dryer modules are preferably arranged one behind the other in the transport direction.
  • each rear drying module arranged downstream of the process chamber in the transport direction the direction of the air flow from the nozzle is directed opposite to the transport direction of the substrate.
  • the direction of the air flow from the nozzle corresponds to the transport direction of the substrate.
  • the front and rear air dryer modules take on the function of air curtains at the inlet and outlet of the dryer system in addition to the functions of separating the flow boundary layer and drying the substrate and thus pneumatically seal the dryer system from the outside.
  • the interaction of the irradiation chamber with the air dryer modules reduces the risk of contaminants, and especially water, entering the process space and outgassing from the dryer system. This enables a particularly low-water process space and improves and optimizes the drying effect.
  • supply air is the air taken from the atmosphere. It can also include synthetically produced gases and gas mixtures that are suitable for physically absorbing water. It can also contain reactive substances for chemical drying of the substrate. To improve drying efficiency, the supply air is preferably preheated to a temperature in the range between 70 and 90 °C.
  • the exhaust air flows out of the drying room via the “intake ducts”.
  • the “intake opening” of an intake duct is the area delimited by a duct edge through which the sucked-in exhaust air enters the intake duct.
  • the suction channels can open into a common suction chamber.
  • spatially downstream or “spatially upstream” refer to the arrangement seen in the transport direction of the substrate.
  • a supply air flow with a directional component in the substrate transport direction has a main propagation direction with a directional component in the substrate transport direction. Accordingly, a supply air flow with a directional component greater than zero against the substrate transport direction is one whose main direction of propagation has a directional component greater than zero against the substrate transport direction.
  • the main direction of propagation is the flow direction of the supply air flow (still uninfluenced by the flow conditions in the drying room) immediately after entering the drying room.
  • the direction is predetermined by the longitudinal axis 25a of the supply air nozzle 25.
  • the one in the irradiation chamber 9 directional arrows 20 indicate an air flow directed towards the surface of the printing material 3
  • the directional arrows 21 indicate an air flow leading away from the printing material 3, as well as an interaction 22 of these air flows with one another.
  • the dryer modules 1 are arranged in pairs next to and behind one another when viewed in the transport direction 5.
  • the pair of dryer modules 1 arranged next to each other covers the maximum format width of a printing press.
  • the dryer modules 1 and the individual infrared radiators can be electrically controlled separately from one another.
  • the air exchanger units 6; 7 are each equipped with their own housing 10 and releasably inserted into the housing of the dryer module 1.
  • the air exchanger units 6; 7 are identical in construction, but in the air exchanger unit 6 the supply air side is in front of the exhaust air side, and in the air exchanger unit 7 it is the other way around.
  • the air exchanger unit 6; 7 also form air dryer modules in the sense of the invention. You will be informed below using the Figures 1 to 3 explained in more detail. If the same reference numbers are used in these figures as in Figure 4 are used, this refers to structurally identical or equivalent components and components, as explained above based on the description of the infrared dryer module 1.
  • the upper supply air chamber 13 is connected to a fan 19, by means of which dry supply air with the volume V in is introduced into the supply air line in a controlled manner.
  • the upper exhaust air chamber 18 is connected to a fan (not shown in the figure), by means of which the moist exhaust air with the volume V out is removed from the exhaust air line in a controlled manner.
  • the process gas quantity control for the drying module 6; 7 is designed so that: 1.2 x V in ⁇ V out ⁇ 1.5 x V in . This means the drying module 6; 7 is pneumatically neutral in the sense that it nominally does not release any other volume of gas into the environment other than via the suction. On the contrary, a certain volume of external air (around 20 to 50% based on the supply air volume) is sucked into the drying module from the environment.
  • the effect of the incoming external air is in Figure 2 indicated by the flow arrows 37.
  • front perforated plate 23 between the upper and middle supply air chamber (13; 14), and a rear perforated plate 24 between the middle and lower supply air chamber (23; 24), the front perforated plate 23 having a first number N1 of supply air passage openings, which have a have a first average opening cross section A1, and wherein the rear perforated plate 24 is provided with a second number N2 of supply air passage openings which are uniformly distributed over the perforated plate 24 and which have a second average opening cross section A2, where: N2>N1 and A1 >A2.
  • the front perforated plate 23 causes a uniform distribution of the supply air volume along the rear perforated plate 24, which in turn serves to distribute the supply air evenly along the slot-shaped air outlet nozzle 25.
  • the lower supply air chamber 15 is connected to a slot-shaped air outlet nozzle 25, the longitudinal axis 25a of which forms an angle ⁇ of 30 degrees with the surface of the substrate to be dried (printing material 3).
  • a supply air flow with a main direction of propagation in the direction of the longitudinal axis 25 reaches the substrate surface via the slot-shaped air outlet nozzle 25 and has a drying effect on the substrate (3) in the drying space 26.
  • the moisture-laden process air reaches the lower exhaust air chamber 16.
  • a second front perforated plate 28 between the lower exhaust air chamber 16 and the middle exhaust air chamber 17, and between the middle ones and upper exhaust air chamber (17; 18) a second rear perforated plate 29, wherein the second front perforated plate 28 has a first number N3 of exhaust air passage openings which have a first average opening cross section A3, and wherein the second rear perforated plate 29 with a second number N4 is provided with exhaust air passage openings which are evenly distributed over the perforated plate 29 and which have a second average opening cross section A4, where: N4>N3 and A3>A4.
  • the perforation in the second front perforated plate 28 is designed so that an internal pressure that is as uniform as possible is established over the length of the lower exhaust air chamber 16.
  • the flow boundary layers that are pulled along and suspended on the moving substrate (3) are broken through. Because the supply air flow direction has a directional component in the direction of the movement of the substrate (3) or in the opposite direction, there is a disruption, reduction or even separation of the fluid dynamic laminar flow boundary layer and, as a result, an improvement in the mass transport and in particular the removal of moisture from the substrate (3) and the drying room 26.
  • the flow direction of the supply air which runs obliquely to the substrate 3 (main propagation direction in the direction of the longitudinal axis 25a), and also a division of the exhaust air flow by a suction, which, depending on the transport direction of the substrate, is either spatially before or after the location of the supply air flow.
  • the supply air flow which runs obliquely to the substrate surface, points towards the exhaust air side.
  • the drying chamber 26 has a substantially triangular shape in the cross section shown.
  • Figure 1 shows the case of a supply air flow with a flow direction component opposite to the transport direction of the substrate 3.
  • the supply air flow is spatially subordinate to the exhaust air flow in the transport direction.
  • a vortex formation of the inflowing and outflowing drying air begins, which is indicated by the directional arrow 27.
  • the direction of rotation of the air vortex 27 that forms is clockwise.
  • the exhaust air flow is controlled with the help of air baffles 30; 31 in several Partial streams divided.
  • the air baffles 30; 31 are angled in the opposite direction to the direction of rotation of the air vortex that forms and form individual intake channels 41 for a total of three partial flows; 42; 43 out, like out Figure 2 recognizable.
  • the formation of vortices is reduced by dividing the exhaust air flow into several partial streams and an air vortex that initially forms is channeled into the intake channels 41, 42, 43.
  • the flow behavior within the drying chamber 26 is indicated schematically by the flow arrows 37, 38 and 39, with the supply air flowing into the drying chamber 26 being designated with the reference number 38 and the exhaust air after reversal of direction with the reference number 39.
  • the external air flowing in independently is designated by reference number 37.
  • the channeling of the exhaust air flow in the intake channels 41, 42, 43 is achieved by the angled air baffles 30; 31 causes which protrude in different positions into the initially and partially forming air vortex 27. They define suction openings 41a, 42a, 43a of the suction channels 41, 42, 43 (marked by dashed lines in the drawing). Adjacent suction openings 41a, 42a, 43a differ in their position and orientation in the drying space 26. As a result, partial flows are tapped from the exhaust air flow vortex 27 at different positions and directions.
  • Each of the suction openings 41a, 42a, 43a is defined by an individual surface normal. The respective surface normal indicates approximately the inflow direction of the relevant partial flow into the intake channel 41; 42, 43 again. The directions of the surface normals and thus the inflow direction differ from one another and form an angle of 180 degrees +/- 30 degrees with the supply air flow direction (longitudinal axis 25a).
  • the local positions in the drying room 26 at which the exhaust air flow is divided are located where the said exhaust air flow vortex 27 would otherwise form in a pronounced manner. This is at least partially resolved, so that the formation of a pronounced exhaust air flow vortex is counteracted by the division of the exhaust air flow, and effective and energy-saving suction is made possible.
  • a quick and effective drying of the substrate 3 is achieved with low energy consumption at the same time.
  • Figure 3 shows schematically a series arrangement of three air dryer modules 7 according to the invention Figure 1 .
  • This arrangement occurs, for example, at the output of an infrared dryer module 1 Figure 4 for use. This ensures that when the printing material 3 exits the infrared dryer module 1, as far as possible no toxic or otherwise undesirable substances in gaseous and liquid form leave the process space unfiltered and uncontrolled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

    Technischer Hintergrund
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mindestens teilweisen Trocknen eines Substrats, umfassend die Verfahrensschritte:
    1. (a) Erzeugung einer auf das Substrat gerichteten Zuluftströmung, die eine Zuluftströmungsrichtung aufweist, die eine Richtungs-Komponente in Transportrichtung oder in Gegenrichtung dazu hat, und
    2. (b) Erzeugen einer vom Substrat wegführenden Abluftströmung.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein Lufttrocknermodul zum Trocknen eines in einer Transportrichtung durch einen Trocknungsraum bewegten Substrats, umfassend
    1. (a) eine Zulufteinheit, umfassend eine Zuluft-Düse zur Erzeugung einer auf das Substrat gerichteten Zuluftströmung, die eine Hauptausbreitungsrichtung hat, die mit der Oberfläche des Substrats einen Winkel zwischen 10 und 85 Grad einschließt, und
    2. (b) eine Ablufteinheit zum Erzeugen einer vom Substrat aus dem Trocknungsraum wegführenden Abluftströmung.
  • Darüber hinaus geht es bei der Erfindung um ein Infrarot-Trocknersystem zum Trocknen eines in einer Transportrichtung durch einen Prozessraum bewegten Substrats, umfassend ein Infrarot-Trocknermodul, das in Substrat-Transportrichtung gesehen eine Sequenz folgender Komponenten aufweist: eine vordere Lufttauschereinheit, einen mit mehreren parallel zueinander angeordneten Infrarotstrahlern bestückten Bestrahlungsraum, und eine hintere Lufttauschereinheit.
  • Derartige Lufttrocknermodule und Trocknungsverfahren werden beispielsweise für die Trocknung von wasserbasierten Dispersionen, Tinten, Farben, Lacken, Klebern oder anderen lösungsmittelhaltigen Schichten auf Substraten oder zur Trocknung feuchter Materialbahnen aus Flies und anderen textilen Stoffen eingesetzt. Infrarot-Trocknersysteme finden insbesondere Anwendung zur Trocknung von Druckerzeugnissen wie Papier und Pappe und Produkten hieraus.
    • Stand der Technik
  • Zum Bedrucken bogenförmiger oder bahnförmiger Bedruckstoffe aus Papier, Pappe, Folie oder Karton mit Druckfarben sind Offset-Druckmaschinen, lithographische Druckmaschinen, Rotationsdruckmaschinen oder Flexo-Druckmaschinen gebräuchlich. Typische Inhaltsstoffe von Druckfarben und -tinten sind Öle, Harze, Wasser und Bindemittel. Bei lösungsmittelhaltigen und vor Allem wasserhaltigen Druckfarben und Lacken ist ein Trocknen erforderlich, das sowohl auf physikalischen als auch auf chemischen Trocknungsprozessen beruhen kann. Physikalische Trocknungsprozesse umfassen das Verdunsten von Lösungsmitteln (insbesondere von Wasser) und deren Diffusion in den Bedruckstoff. Unter chemischer Trocknung wird die Oxidation beziehungsweise Polymerisation von Druckfarben-Inhaltsstoffen verstanden.
  • Übliche Infrarot-Trocknersysteme weisen neben Infrarotstrahlern weitere Funktionsbausteine wie Kühlung, Zuluft und Abluft auf, die in einem Luftmanagement-System in unterschiedlicher Ausprägung miteinander verknüpft und geregelt werden. So beschreibt beispielsweise die DE 10 2010 046 756 A1 ein Trocknermodul und ein aus mehreren Trocknermodulen zusammengesetztes Trocknersystem für Druckmaschinen zum Bedrucken von Bogen- oder Rollenmaterial.
  • Das Trocknersystem besteht aus mehreren quer zur Transportrichtung angeordneten Infrarot-Trocknermodulen, von denen jedes einen auf den zu trocknenden Bedruckstoff ausgerichteten langgestreckten Infrarotstrahler aufweist, dessen Längsachse senkrecht zur Transportrichtung des Bedruckstoffs verläuft. Mittels eines regelbaren Lüftungssystems wird eine Luftströmung erzeugt, die auf den Infrarotstrahler und auf den Bedruckstoff einwirkt. Der Infrarotstrahler ist innerhalb eines Prozessraums für den Bedruckstoff angeordnet. Die Zuluft wird einem Zuluftsammelraum zugeführt und darin mittels einer Heizeinrichtung erwärmt. Außerdem wird mittels eines Ventilators die vom Infrarotstrahler erwärmte Luft abgeführt, der erwärmten Zuluft hinzugefügt und der Infrarotstrahler dadurch gekühlt.
  • Aus dem Zuluftsammelraum gelangt die erwärmte Zuluft über Gasaustrittsdüsen in Form von Schlitzdüsen in den Prozessraum. Die Gasaustrittsdüsen sind beidseitig des Infrarotstrahlers angeordnet, wobei die in Transportrichtung für den Bedruckstoff vordere Schlitzdüse schräg zur Bedruckstoffebene mit einer Orientierung entgegen der Transportrichtung, und die in Transportrichtung hintere Schlitzdüse ebenfalls schräg zur Bedruckstoffebene mit einer Orientierung in Transportrichtung verlaufen. Der Grad der Schrägstellung der Schlitzdüsen ist motorisch veränderbar.
  • Aus dem Prozessraum wird die mit Feuchtigkeit beladene Zuluft als Abluft über einen Ansaugkanal abgeführt und teilweise einem Wärmetauscher zugeführt, und ein anderer Teil dem Zuluftsammelraum hinzugefügt.
  • Bei dem bekannten Infrarot-Trocknermodul wird das Prozessgas mittels einer eigens dafür vorgesehenen Heizeinrichtung erwärmt. Das erwärmte Prozessgas tritt über die Schlitzdüsen in Richtung auf den Bedruckstoff als erwärmte Luftströmung aus und wirkt dabei auf den zu trocknenden Bedruckstoff lokal und ansonsten mehr oder weniger undefiniert solange ein, bis sie als mit Feuchtigkeit beladene Luft an anderer Stelle wieder abgesaugt wird. Die Effektivität der Trocknungsluft hinsichtlich des Feuchteabtransports von der Substrat-Oberfläche ist daher nicht exakt reproduzierbar.
  • Die CA 2 748 263 C beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen mittels erwärmtem Luftstrom und Ultraschall. Die dafür eingesetzten Ultraschallwandler erzeugen an der Grenzfläche des zu trocknenden Materials Ultraschallwellen mit einem Leistungspegel im Bereich von 120 bis 190 dB und tragen so zum Abbau einer Diffusionsgrenzschicht bei. In einer Ausführungsform sind die Ultraschallwandler mit Druckluftunterstützung ausgeführt, wobei ein Gehäuse mit einem zentralen Luftauslass eingesetzt wird, der beidseitig von je einem schräg gestellten Druckluftauslass mit zusätzlichem Ultraschallwandler und zwei Rücklufteinlässen umgeben ist.
  • Aus der WO 01/02643 A1 ist eine Düsenanordnung in einer luftgestützten Bahntrocknungsvorrichtung zum Trocknen einer beschichteten Papierbahn bekannt, bei der eine Überdruckdüse so angeordnet ist, dass sie Trocknungsluft sowohl in Laufrichtung der Bahn als auch entgegen der Laufrichtung der Bahn bläst. Die Düsenanordnung umfasst außerdem eine Pralldüse, die mit der Uberdruckdüse kombiniert ist, wobei in der Pralldüse eine Vielzahl von Düsenschlitzen ausgebildet sind, um Trocknungsluft weitgehend senkrecht zur Bahn zu blasen. Bei Einsatz mehrerer, in Transportrichtung der Papierbahn hintereinander angeordneter Düsenanordnungen ist zwischen benachbarten Düsenanordnungen jeweils ein gemeinsamer Absaugkanal für die Absaugung der Abluft angeordnet.
  • Die DE 10 2016 112 122 A1 beschreibt eine LED-Aushärtungseinrichtung für UV-Druckfarben, die einen LED-Lampenträger mit einer Kühlvorrichtung und ein Gehäuse umfasst. Von der Oberseite der Kühlvorrichtung des LED-Lampenträgers zu einer Gehäuse-Oberwand erstreckt sich eine Trennplatte, die den Innenraum des Gehäuses beidseitig zum LED-Lampenträger in eine Gasansaugkammer mit mehreren Gasansaugöffnungen und in eine Gasausblaskammer mit mehreren Gasausblasöffnungen aufteilt. Sowohl die Gasansaugöffnung als auch die Gasausblasöffnung sind so schräg gestellt, dass sie mit der vertikalen Mittellinie des LED-Lampenträgers einen Winkel von 45° einschließen.
  • Die DE 10 2016 112 122 A1 zeigt eine Trocknungsvorrichtung für eine in Transportrichtung bewegten Materialbahn, mit einer Druckkammer, die nach unten von einer Platte abgeschlossen ist, wobei in der Platte mehrere Öffnungen für die Zufuhr von Heißluft auf die Materialbahn vorgesehen sind. Eine Besonderheit der Heißluftzufuhr liegt darin, dass die Achsen der Zuluftöffnungen gegen die Bewegungsrichtung der Materialbahn geneigt sind. Vor und hinter den Zuluftöffnungen sind mehrere Absaugkanäle angeordnet.
  • DE 2203621 A1 und US 5606805 A offenbaren verschiedene Verfahren zum Trocknen eines Substrats,
    • Technische Aufgabenstellung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trocknungsverfahren anzugeben, das reproduzierbar und effektiv ist und insbesondere hinsichtlich Homogenität und Schnelligkeit der Trocknung des Substrats zu einem verbesserten Ergebnis führt. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein energieeffizientes Lufttrocknermodul und ein Infrarot-Trocknersystem bereitzustellen, die insbesondere für die Trocknung lösungsmittelhaltiger und insbesondere wasserbasierter Dispersionen hinsichtlich Homogenität und Schnelligkeit der Trocknung verbessert sind.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abluftströmung in mehrere Teilströme aufgeteilt wird, indem jeder der Teilströme einem individuellen Ansaugkanal zugeführt wird, und dass im Fall einer Zuluftströmung mit einer Richtungs-Komponente in Richtung der Fortbewegung des Substrats die Zuluftströmung der Abluftströmung räumlich vorgeordnet ist, und im Fall einer Zuluftströmung mit einer Richtungs-Komponente in Gegenrichtung der Fortbewegung des Substrates die Zuluftströmung der Abluftströmung räumlich nachgeordnet ist, und wobei die Ansaugkanäle jeweils eine einem Trocknungsraum zugewandte Ansaugkanal-Einsaugöffnung haben, wobei sich benachbarte Einsaugöffnungen in ihrer Position und Orientierung im Trocknungsraum unterscheiden.
  • Die Zuluftströmung ist nicht diffus, sondern sie hat eine Hauptausbreitungsrichtung, in der sie je nach Luftdurchsatz und Strömungsgeschwindigkeit auf die Substrat-Oberfläche vordringt und darauf in einem voreingestellten Winkel auftrifft und dort trocknend auf das beschichtete Substrat einwirkt. Einwirken bedeutet hier, dass die Zuluftströmung das Substrat trocknet, beispielsweise indem Lösungsmittel aus der Oberflächenschicht in die Gasphase aufgenommen werden. Vorzugsweise schließt die Hauptausbreitungsrichtung der Zuluftströmung mit der Oberfläche des Substrats einen Winkel zwischen 10 und 85 Grad ein.
  • Jeder auf das Substrat gerichteten Zuluftströmung ist eine vom Substrat wegführende und in mehrere Teilströme unterteilte Abluftströmung räumlich zugeordnet, über die das mit Feuchtigkeit beladene Prozessgas und andere aus dem Substrat austretende gasförmige Komponenten als Abluft aus einem Trocknungsraum abgeführt werden. Die Strömung der Abluft wird durch das Absaugen über einen Ansaugkanal erzeugt.
  • Das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren zeichnet sich insbesondere durch die Kombination folgender Aspekte aus:
    1. (i) Mittels der auf die Substrat-Oberfläche gerichteten Zuluftströmung werden die am bewegten Substrat mitgezogenen und hängenden Strömungsgrenzschichten durchbrochen. Insbesondere wird dabei in einem vorgelagerten Heizprozess verdampftes Wasser mit der Zuluftströmung mitgerissen und vom Substrat entfernt. Das Durchbrechen der Strömungsgrenzschichten gelingt am besten, wenn die Zuluftströmungsrichtung eine Hauptausbreitungsrichtung mit einer Richtungs-Komponente in Richtung der Fortbewegung des Substrates oder in Gegenrichtung dazu hat, also schräg zur Substrat-Oberfläche verläuft. Vorzugsweise liegt der zwischen der Hauptausbreitungsrichtung der Zuluftströmung und der Substrat-Oberfläche eingeschlossene Neigungswinkel zwischen 10 und 85 Grad. Dadurch wird eine Störung, Verkleinerung oder sogar Ablösung der fluiddynamischen laminaren Strömungsgrenzschicht und damit einhergehend eine Verbesserung des Stofftransports und insbesondere der Abführung von Feuchtigkeit aus dem Substrat bewirkt.
      Im Fall einer schräg in Transportrichtung austretenden Zuluftströmung trifft diese mit einer Auftreffgeschwindigkeit auf das Substrat auf, die um die Bewegungsgeschwindigkeit des Substrats vermindert ist. Im anderen Fall addieren sich die in Transportrichtung weisenden Geschwindigkeitsvektoren von Zuluftströmung und Substrat-Bewegung in der Auftreffgeschwindigkeit.
    2. (ii) Der schräg zur Substrat-Oberfläche verlaufenden Zuluftströmung ist eine Absaugung zugeordnet, die je nach Transportrichtung des Substrats entweder räumlich vor oder nach dem Ort der Zuluftströmung liegt. Die schräg zur Substrat-Oberfläche verlaufende Zuluftströmung weist somit stets in Richtung auf die Abluftströmung. Die räumliche Zuordnung von Zuluftströmung und Abluftströmung bewirkt auf der Substrat-Oberfläche eine Interaktion der jeweiligen Gasströmungen miteinander und gewährleistet, dass die Luft der von der Zuluftströmung aufgerissenen Strömungsgrenzschicht unmittelbar abgesaugt werden kann.
      • Im Fall einer Zuluftströmung mit einer Richtungs-Komponente in Gegenrichtung der Fortbewegung des Substrates ist die Zuluftströmung der Abluftströmung räumlich nachgeordnet. Dadurch und infolge der schräg zur Substrat-Oberfläche verlaufenden Zuluftströmungsrichtung besteht jedoch die Gefahr einer Wirbelbildung. Der Drehsinn des sich dabei bildenden Luftwirbels wird durch die schräge Orientierung der Zuluftströmungsrichtung bestimmt und verläuft im gegebenen Fall im Uhrzeigersinn.
      • Im anderen Fall mit einer Zuluftströmung mit einer Richtungs-Komponente in Richtung der Fortbewegung des Substrates ist die Zuluftströmung der Abluftströmung räumlich vorgeordnet und es besteht die Gefahr einer Wirbelbildung in der Abluftströmung mit einer Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn.
    3. (iii) Eine ausgeprägte Wirbelbildung führt zu einer örtlichen Stabilisierung und Bindung der verwirbelten Luft, einhergehend mit austauscharmen, sogenannten toten Zonen, was ein effektives Absaugen erschwert. Die Erfindung sieht daher vor, dass die Abluftströmung in mehrere Teilströme aufgeteilt wird, indem jeder der Teilströme einem individuellen Ansaugkanal zugeführt wird. Jedem Teilstrom ist genau ein Ansaugkanal zugeordnet; jeder Teilstrom wird über genau einen Ansaugkanal abgesaugt.
      Es hat sich gezeigt, dass die Wirbelbildung durch eine Aufteilung der Abluftströmung in mehrere Teilströme vermindert werden kann. Ein sich bildender Luftwirbel wird in den Ansaugkanälen kanalisiert und dadurch mindestens teilweise aufgelöst. Dadurch wird ein effektives und energiesparendes Absaugen ermöglicht und der Luftverbrauch sinkt.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird aufgrund dieser Maßnahmen eine schnelle und effektive Trocknung des Substrats bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch erreicht. Zudem ist durch Steuerung der Volumina an Zuluft und Abluft der Grad der Gasverwirbelung beherrschbar und damit auch die Effektivität der Trocknung reproduzierbar einzustellen.
  • Durch die Aufteilung der Abluftströmung wird der Ausbildung austauscharmer Zonen in einem ausgeprägten Abluftströmungs-Wirbels entgegengewirkt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Abluftströmung in mindestens drei Teilströme aufgeteilt wird.
  • An den örtlichen Positionen im Trocknungsraum, an denen die Aufteilung der Abluftströmung geschieht, werden Teilströme aus dem "Abluftströmungs-Wirbel" abgezweigt. Diese Positionen liegen im bevorzugten Fall dort, wo sich ansonsten der besagte Abluftströmungs-Wirbel in ausgeprägter Weise ausbilden würde.
  • Im Hinblick darauf haben die Ansaugkanäle jeweils eine einem Trocknungsraum zugewandte Ansaugkanal-Einsaugöffnung, wobei sich benachbarte Einsaugöffnungen in ihrer Position und Orientierung im Trocknungsraum unterscheiden. Dadurch werden aus dem "Abluftströmungs-Wirbel" an unterschiedlichen Positionen und Richtungen Teilströme abgegriffen.
  • Konstruktiv wird dies bevorzugt dadurch bewerkstelligt, dass die Einsaugöffnungen durch in den Trocknungsraum ragende Luftleitbleche begrenzt und definiert werden. Durch die Position und Orientierung der Luftleitbleche werden Ansaugöffnungen definiert und aus dem Abluftströmungs-Wirbel Teilströme abgezweigt und denen eine neue Strömungsrichtung aufgeprägt, die im Folgenden als "Einströmrichtung" des jeweiligen Teilstroms bezeichnet wird.
  • Jede der Einsaugöffnungen definiert ihre eigene Einströmrichtung, wobei die Einsaugöffnungen vorzugsweise so orientiert sind, dass sich ihre jeweiligen Ansaugrichtungen voneinander unterscheiden. Im Hinblick auf eine effektive Trocknung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mehrere Einsaugöffnungen, besonders bevorzugt alle Einsaugöffnungen, so orientiert sind, dass ihre individuelle Einströmrichtung und die Hauptausbreitungsrichtung der Zuluftströmung nahezu entgegengesetzt verlaufen, also beispielsweise einen Winkel zwischen 0 und 45 Grad einschließen.
  • Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass die Zuluftströmung aus einer längsschlitzförmigen Düsenöffnung ausströmt und streifenförmig auf das zu trocknende Substrat einwirkt, und dass die Abluftströmung über mehrere schlitzförmige Ansaugkanäle abgeführt wird.
  • Die Trocknungsluft tritt hierbei aus einer schlitzförmige Einlassöffnung in den Trocknungsraum in Richtung auf die Substrat-Oberfläche aus. Die schlitzförmige Einlassöffnung ist beispielsweise als durchgehender Spalt ausgeführt oder als Aneinanderreihung einer Vielzahl von Einzelöffnungen. Sie wirkt in einem streifenförmigen Oberflächenbereich auf das zu trocknende Substrat ein. Gegebenenfalls sind auch die Ansaugkanäle schlitzförmig und damit auch die Abluft-Teilströme jeweils bevorzugt streifenförmig ausgebildet und werden durch eine entsprechende Anzahl von schlitzförmigen Ansaugkanälen abgeführt. Somit sind der streifenförmigen Zuluftströmung bevorzugt jeweils mehrere, parallel verlaufende streifenförmige Abluft-Teilströmungen räumlich zugeordnet.
  • Der Trocknungsraum ist zur Substratlaufrichtung hin quer angeordnet und erstreckt sich über die gesamte Breite des darunter bewegten Substrats. So kann die gesamte Breite des Substrates mittels der dynamisch einwirkenden Luft homogen behandelt und getrocknet werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mittels einer Prozessgasmengensteuerung das in den Trocknungsraum eingeleitete Gasvolumen Vin kleiner eingestellt wird als das aus dem Trocknungsraum abgesaugte Gasvolumen Vout, wobei vorzugsweise gilt: 1,2 x Vin < Vout < 1,5 x Vin.
  • Anhand von Simulationen konnte gezeigt werden, dass in einem ausgeprägten Luftwirbel innerhalb des Trocknungsraums hohe Strömungsgeschwindigkeiten der Abluftströmung erzeugt würden, die dazu führen können, dass Abluft in nennenswerter Menge über die Eintritts- und Austrittsseite des Substrats austritt, was zu Störungen in der vorgelagerten Prozessstufe beziehungsweise zu Kontaminationen der Umgebung führen kann.
  • Infolge der Aufteilung der Abluftströmung in Teilströme wird die Ausbildung eines ausgeprägten Luftwirbels innerhalb des Trocknungsraums vermieden, wie oben erläutert. Anstatt die Trocknungsluft aus dem Trocknungsraum austreten zu lassen, wird sie bevorzugt in den Trocknungsraum in leichter Tendenz eingesaugt. Die Luftbalance zwischen der Abluftströmung einerseits und den über die Zuluftströmung und an den Substrat-Eintritts- und Austrittsseite in den im Trocknungsraum einströmenden Luftmengen wird vorzugsweise so eingestellt, dass sich ein Volumenverhältnis zwischen 1,2 und 1,5 ergibt. Im Idealfall wird dadurch verhindert, dass keine Trocknungsluft nach Außen aus dem Trocknungsraum entweicht. Das Trocknungsmodul wirkt lufttechnisch nach Außen neutral das heißt, die Umgebung wird durch austretende heiße und mit Feuchte angereicherte Luft nicht kontaminiert; das Modul ist pneumatisch dicht.
  • Hinsichtlich des Lufttrocknermoduls wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend von einem Luftmodul der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ablufteinheit mehrere Ansaugkanäle umfasst, so dass die Abluftströmung in mehrere Teilströme aufgeteilt wird, und dass die Zuluft-Düse eine Düsenöffnung aufweist, die der Ablufteinheit zugewandt ist, und wobei die Ansaugkanäle jeweils eine einem Trocknungsraum zugewandte Ansaugkanal-Einsaugöffnung haben, wobei sich benachbarte Einsaugöffnungen in ihrer Position und Orientierung im Trocknungsraum unterscheiden.
  • Durch die Zuluft-Düse tritt die Zuluftströmung schräg in Richtung auf die Substrat-Oberfläche aus. Die Düsenöffnung der Zuluft-Düse weist somit in Richtung auf die Substrat-Oberfläche und gleichzeitig weist sie in Richtung der Ablufteinheit.
  • Im Trocknungsraum finden das teilweise Trocknen des Substrats und der Luftaustausch zwischen Zuluft und Abluft statt. Ziel ist es, den Trocknungsraum möglichst klein zu halten und ein Austreten von Luft aus dem Trocknungsraum möglichst zu vermeiden
  • Das erfindungsgemäße Trocknungsmodul zeichnet sich insbesondere durch die Kombination folgender Aspekte aus:
    1. (i) Mittels der auf die Substrat-Oberfläche gerichteten Zuluftströmung werden die am bewegten Substrat mitgezogenen und hängenden Strömungsgrenzschichten durchbrochen. Das Durchbrechen der Strömungsgrenzschichten gelingt am besten, wenn die aus der Düse austretende Zuluftströmung eine Hauptausbreitungsrichtung hat, die mit der Substrat-Oberfläche einen Winkel zwischen 10 und 85 Grad einschließt. Durch das effektive Durchbrechen der Strömungsgrenzschichten kann der Trocknungsraum kompakt gehalten werden. So schließt beispielsweise bei einer schlitzförmigen Zuluft-Düse mit einer in Richtung der Zuluftströmung verlaufenden Düsen-Längsachse, die Längsachse mit der Oberfläche des Substrats einen Winkel zwischen 30 und 90 Grad ein.
    2. (ii) Der Zuluftströmung ist eine Ablufteinheit zugeordnet, die je nach Transportrichtung des Substrats entweder räumlich vor oder nach dem Ort der Zuluftströmung liegt. In jedem Fall weist die Düsenöffnung der Zuluft-Düse in Richtung auf die Ablufteinheit (und nicht von der Ablufteinheit weg). Die schräg zur Substrat-Oberfläche ausströmende Zuluftströmung hat somit stets eine Richtungs-Komponente in Richtung der Ablufteinheit.
      Im Fall einer Zuluftströmung mit einer Richtungs-Komponente in Gegenrichtung der Fortbewegung des Substrates ist das Trocknungsmodul so orientiert, dass die Zulufteinheit der Ablufteinheit räumlich nachgeordnet. Im anderen Fall mit einer Zuluftströmung mit einer Richtungs-Komponente in Richtung der Fortbewegung des Substrates ist das Trocknungsmodul so orientiert, dass die Zulufteinheit der Ablufteinheit räumlich vorgeordnet.
    3. (iii) Um eine ausgeprägte Wirbelbildung und damit eine örtliche Stabilisierung und Bindung der verwirbelten Luft im Trocknungsraum zu erschweren , sieht die Erfindung vor, dass die Ablufteinheit mehrere Ansaugkanäle umfasst, mittels denen die Abluftströmung in mehrere Teilströme, vorzugsweise in mindestens drei Teilströme, aufgeteilt wird, indem jeder der Teilströme einem individuellen Ansaugkanal zugeführt wird. Jedem Teilstrom ist genau ein Ansaugkanal zugeordnet; jeder Teilstrom wird über genau einen Ansaugkanal abgesaugt.
  • Es hat sich gezeigt, dass die Wirbelbildung durch eine Aufteilung der Abluftströmung in mehrere Teilströme vermindert werden kann. Dadurch wird ein effektives und energiesparendes Absaugen innerhalb eines kleinen Trocknungsraum-Volumen ermöglicht, und der Luftverbrauch sinkt. Das erfindungsgemäße Lufttrocknermodul ist daher für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren geeignet.
  • Die Unterteilung der Ablufteinheit in Ansaugkanäle wird konstruktiv bevorzugt dadurch bewerkstelligt, dass in den Trocknungsraum Luftleitbleche ragen, die mindestens einen Teil der Einsaugöffnungen der Absaugkanäle begrenzen und definieren.
  • Durch die Position und Orientierung der Luftleitbleche werden die Teilstrom an unterschiedlichen Stellen im Trocknungsraum abgezweigt. Jede der Ansaugöffnungen ist durch eine individuelle Flächennormale definiert, wobei sich die Richtungen der Flächennormalen voneinander unterscheiden können. Es hat sich bewährt, wenn die jeweilige individuelle Flächennormale mit der Zuluftströmungsrichtung einen Winkel zwischen 90 und 200 Grad einschließt.
  • Das bedeutet, dass die jeweilige Einsaugöffnung so orientiert ist, dass die Einströmrichtung des jeweiligen Teilstroms der Abluftströmung und die Zuluftströmungsrichtung nahezu entgegengesetzt verlaufen.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lufttrocknermoduls umfasst dieses einen Luftversorgungskasten, in dem die Zulufteinheit und die Ablufteinheit integriert sind.
  • Im Luftversorgungskasten in diesem Sinne sind beispielsweise die Zulufteinheit, umfassend eine Zuluftkammer mit Zuluftanschluss und die Zuluftdüse, sowie die Ablufteinheit, umfassend eine Absaugkammer mit Abluftanschluss und den Ansaugkanälen so zusammengefasst, dass sie ein eigenständiges Bauelement bilden, das in Anlagen zur Substrat-Prozessierung als Trocknungsmodul einfügbar ist, ohne dass es dafür einer konstruktiven Umgestaltung anderer Anlagenbereiche bedarf. Der Luftversorgungskasten kann außerdem ein Gebläse enthalten, das der Zulufteinheit oder Ablufteinheit zuzuordnen ist. Die seitliche Abmessung des Luftversorgungskastens - in Transportrichtung des Substrats gesehen - beträgt bei bevorzugten Ausführungsformen weniger als 100 mm.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lufttrocknermoduls ist der Trocknungsraum begrenzt von einer ersten Fläche, in der die Zuluftdüse ausgebildet ist, von einer zweiten Fläche, in der die Ansaugkanäle ausgebildet sind, und von dem Substrat.
  • Der Trocknungsraum ist dabei im Wesentlichen von drei Flächen begrenzt und hat in einem Querschnitt entlang der Substrat-Transportrichtung gesehen in etwa Dreiecksform. Er erleichtert eine Luftzirkulation, bei der die aus der Zuluftdüse ausströmende Zuluft nach dem Kontakt am Substrat unter anfänglicher Ausbildung eines Teil-Wirbels wieder hochsteigen kann, wo sie von den Ansaugkanälen effizient erfasst und abgesaugt werden kann. Beim erfindungsgemäßen Trocknermodul wird aufgrund dieser Maßnahme eine schnelle und effektive Trocknung des Substrats bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch erreicht. Angesichts des effizienten Luftmanagements stellt das Luftmodul eine kompakte und in der Maschine platzsparende Trocknereinheit dar. Der Abstand zwischen der Zuluft-Düse und der Oberfläche des Substrats ist vorzugsweise auf weniger als 10 mm einstellbar.
  • Das erfindungsgemäße Trocknermodul kann Bestandteil eines Trocknersystems sein, in dem mehrere gleiche oder unterschiedliche Trocknermodule zusammengefasst sind.
  • Hinsichtlich des Trocknersystems zum Trocknen eines in einer Transportrichtung durch einen Prozessraum bewegten Substrats wird die oben genannte technische Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die vordere und/oder die hintere Lufttauschereinheit mindestens jeweils ein Lufttrocknermodul gemäß der Erfindung enthalten.
  • Das Trocknersystem gemäß der Erfindung ist beispielsweise als Infrarot-Trocknermodul ausgeführt, bei dem der eigentliche Prozessraum eine Bestrahlungskammer umfasst, die mit einem oder mit mehreren Infrarotstrahlern bestückt ist. Der eigentliche Prozessraum, beispielsweise die Bestrahlungskammer, ist von mindestens einem erfindungsgemäßen Lufttrocknermodul begrenzt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der eigentliche Prozessraum von mehreren Lufttrocknermodulen gemäß der Erfindung begrenzt, die dabei in Transportrichtung nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sein können. Bevorzugt sind in Transportrichtung drei Lufttrocknermodule hintereinander angeordnet.
  • Bei jedem in Transportrichtung der Prozesskammer nachgeordneten, hinteren Trocknungsmodul ist die Richtung der Luftströmung aus der Düse entgegen der Transportrichtung des Substrates gerichtet. Beim jedem in Transportrichtung der Prozesskammer vorgeordneten, vorderen Trocknungsmodul stimmt die Richtung der Luftströmung aus der Düse mit der Transportrichtung des Substrates überein.
  • Das vordere und das hintere Lufttrocknermodul übernehmen am Eingang und am Ausgang des Trocknersystems zusätzlich zu den Funktionen der Ablösung der Strömungsgrenzschicht und der Trocknung des Substrats die Funktion von Luftvorhängen und dichten somit das Trocknersystem pneumatisch nach außen ab. Das Zusammenwirken der Bestrahlungskammer mit den Lufttrocknermodulen vermindert die Gefahr, dass Verunreinigungen, und insbesondere Wasser, in den Prozessraum eingetragen und aus dem Trocknersystem ausgasen. Dies ermöglicht einen besonders wasserarmen Prozessraum und verbessert und optimiert den Trocknungseffekt.
    • Definitionen
  • "Zuluft" ist im einfachsten Fall die aus der Atmosphäre entnommene Luft. Sie kann auch synthetisch erzeugte Gase und Gasgemische umfassen, die zur physikalischen Aufnahme von Wasser geeignet sind. Sie kann auch reaktive Substanzen zur chemischen Trocknung des Substrat enthalten. Zur Verbesserung der Trocknungseffizienz ist die Zuluft vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich zwischen 70 und 90 °C vorgewärmt.
  • Über die "Ansaugkänale" fließt die Abluft aus dem Trocknungsraum ab. Als "Einsaugöffnung" eines Ansaugkanals wird diejenige von einem Kanalrand begrenzte Fläche verstanden, durch die hindurch die angesaugte Abluft in den Ansaugkanal eintritt. Die Ansaugkanäle können in eine gemeinsame Absaugkammer münden.
  • Die Begriffe "räumlich nachgeordnet" beziehungsweise "räumlich vorgeordnet" beziehen sich auf die Anordnung in Transport-Richtung des Substrats gesehen.
  • Eine Zuluftströmung mit einer Richtungs-Komponente in Substrat-Transportrichtung hat eine Hauptausbreitungsrichtung mit einer Richtungs-Komponente in Substrat-Transportrichtung. Dementsprechend ist eine Zuluftströmung mit einer Richtungs-Komponente größer Null entgegen der Substrat-Transportrichtung eine solche, deren Hauptausbreitungsrichtung eine Richtungs-Komponente größer Null entgegen der Substrat-Transportrichtung hat. Die Hauptausbreitungsrichtung ist diejenige Strömungsrichtung der Zuluftströmung (noch unbeeinflusst von den Strömungsverhältnissen im Trocknungsraum) unmittelbar nach dem Eintritt in den Trocknungsraum aufgeprägt wird. Bei der in Figur 2 schematisch gezeigten Ausführungsform ist die Richtung durch die Längsachse 25a der Zuluft-Düse 25 vorgegeben.
    • Ausführungsbeispiele
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Patentzeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung im Einzelnen:
    • Figur 1
    eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lufttrocknermoduls in einem Querschnitt entlang der Transportrichtung eines zu behandelnden Substrats,
    Figur 2
    einen Ausschnitt des Lufttrocknermoduls mit Einzelheiten zum Strömungsverhalten innerhalb des Trocknungsraums,
    Figur 3
    eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lufttrocknermoduls in einem Querschnitt entlang der Transportrichtung eines zu behandelnden Substrats, und
    Figur 4
    ein Infrarot-Trocknersystem, ausgerüstet mit Lufttrocknermodulen gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt in Bedruckstoff-Transportrichtung.
  • Bei der in Figur 4 schematisch gezeigten Ausführungsform eines Infrarot-Trocknermoduls 1 umschließt ein Gehäuse 2 einen Behandlungsraum (=Prozessraum) für einen Bedruckstoff 3 (=Substrat) mit folgenden Komponenten (in Transportrichtung 5 gesehen): eine vordere Lufttauschereinheit 6 mit einem eigenen Gehäuse 10 und einem zusätzlichen Luftleitblech 6a, eine mit achtzehn Infrarotstrahlern 8 bestückte Infrarot-Bestrahlungskammer 9, deren Längsachsen 8a etwa in Transportrichtung 5 verlaufen und die parallel zueinander angeordnet sind, und eine hintere Lufttauschereinheit 7 mit einem eigenen Gehäuse 10. Die in die Bestrahlungskammer 9 eingezeichneten Richtungspfeile 20 deuten eine auf die Oberfläche des Bedruckstoffs 3 gerichtete Luftströmung, und die Richtungspfeile 21 eine vom Bedruckstoff 3 wegführende Luftströmung, sowie eine Wechselwirkung 22 dieser Luftströmungen miteinander an.
  • In einem Trocknersystem sind beispielsweise mehrere der Trocknermodule 1 in Transportrichtung 5 gesehen paarweise neben- und hintereinander angeordnet. Das jeweils nebeneinander angeordnete Paar der Trocknermodule 1 deckt die maximale Formatbreite einer Druckmaschine ab. Entsprechend der Abmessungen und Farbbelegung des Bedruckstoffs sind die Trocknermodule 1 und die einzelnen Infrarotstrahler getrennt voneinander elektrisch ansteuerbar.
  • Die Lufttauschereinheiten 6; 7 sind mit ihrem jeweils eigenen Gehäuse 10 ausgestattet und in das Gehäuse des Trocknermoduls 1 lösbar eingesetzt. Die Lufttauschereinheiten 6; 7 sind baugleich, jedoch liegt bei der Lufttauschereinheit 6 die Zuluftseite vor der Abluftseite, und bei der Lufttauschereinheit 7 ist es umgekehrt. Am Ausgang des Trocknermoduls 1 sind drei Lufttauschereinheiten 7 zu einer Gruppe zusammengefasst, und die letzte Lufttauschereinheit 7 ist mit einem abschließenden Luftleitblech 7a versehen. Die Lufttauschereinheit 6; 7 bilden gleichzeitig Lufttrocknermodule im Sinne der Erfindung. Sie werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Sofern in diesen Figuren dieselben Bezugsziffern wie in Figur 4 verwendet sind, so sind damit baugleiche oder äquivalente Bauteile und Bestandteile bezeichnet, wie sie oben anhand der Beschreibung des Infrarot-Trocknermodul 1 erläutert sind.
  • Der in Figur 1 gezeigte Querschnitt eines einzelnen Lufttrocknermoduls 6 umfasst ein zweigeteiltes, kastenförmiges Gehäuse 1010, das auf einem Zuluft-Strang (Zuluftkanal) eine obere Zuluftkammer 13, eine mittlere Zuluftkammer 14 und eine untere Zuluftkammer 15, sowie auf einem Abluft-Strang (Ansaugkanal) eine untere Abluftkammer 16, eine mittlere Abluftkammer 17 und eine obere Abluftkammer 18 umschließt.
  • Die obere Zuluftkammer 13 ist mit einem Gebläse 19 verbunden, mittels dem trockene Zuluft geregelt mit dem Volumen Vin in den Zuluft-Strang eingeleitet wird. Ebenso ist die obere Abluftkammer 18 mit einem (in der Figur nicht dargestellten) Gebläse verbunden, mittels dem die feuchte Abluft mit dem Volumen Vout geregelt aus dem Abluftstrang entfernt wird. Die Prozessgasmengensteuerung für das Trocknungsmodul 6; 7 ist dabei so ausgelegt, dass gilt: 1,2 x Vin < Vout < 1,5 x Vin. Das bedeutet, das Trocknungsmodul 6; 7 ist pneumatisch neutral in dem Sinn, dass es außer über die Absaugung nominal kein anderes Gasvolumen an die Umgebung abgibt. Im Gegenteil, aus der Umgebung wird ein gewisses Volumen an Fremdluft (etwa 20 bis 50% bezogen auf das Zuluft-Volumen) in das Trocknungsmodul eingesaugt. Der Effekt der einströmenden Fremdluft ist in Figur 2 anhand der Strömungspfeile 37 angedeutet.
  • Zwischen oberer und mittlerer Zuluftkammer (13; 14) befindet sich eine vordere Lochplatte 23, und zwischen mittlerer und unterer Zuluftkammer (23; 24) eine hintere Lochplatte 24, wobei die vordere Lochplatte 23 eine erste Anzahl N1 von Zuluft-Durchlassöffnungen aufweist, die einen ersten mittleren Öffnungsquerschnitt A1 haben, und wobei die hintere Lochplatte 24 mit einer zweiten Anzahl N2 von Zuluft-Durchlassöffnungen versehen ist, die über die Lochplatte 24 gleichmäßig verteilt sind, und die einen zweiten mittleren Öffnungsquerschnitt A2 haben, wobei gilt: N2>N1 und A1>A2. Die vordere Lochplatte 23 bewirkt eine gleichmäßige Verteilung des Zuluft-Volumens entlang der hinteren Lochplatte 24, die wiederum dazu dient, die Zuluft gleichmäßig entlang der schlitzförmigen Luftauslass-Düse 25 zu verteilen.
  • Die untere Zuluftkammer 15 ist mit einer schlitzförmigen Luftauslass-Düse 25 verbunden, deren Längsachse 25a mit der Oberfläche des zu trocknenden Substrats (Bedruckstoff 3) einen Winkel α von 30 Grad einschließt. Über die schlitzförmige Luftauslass-Düse 25 gelangt ein Zuluftstrom mit einer Hauptausbreitungsrichtung in Richtung der Längsachse 25 auf die Substrat-Oberfläche und wirkt im Trocknungsraum 26 trocknend auf das Substrat (3) ein.
  • Vom Trocknungsraum 26 gelangt die mit Feuchtigkeit beladene Prozessluft in die untere Abluftkammer 16. Zwischen unterer Abluftkammer 16 und mittlerer Abluftkammer 17 befindet sich eine zweite vordere Lochplatte 28, und zwischen mittlerer und oberer Abluftkammer (17; 18) eine zweite hintere Lochplatte 29, wobei die zweite vordere Lochplatte 28 eine erste Anzahl N3 von Abluft-Durchlassöffnungen aufweist, die einen ersten mittleren Öffnungsquerschnitt A3 haben, und wobei die zweite hintere Lochplatte 29 mit einer zweiten Anzahl N4 von Abluft-Durchlassöffnungen versehen ist, die über die Lochplatte 29 gleichmäßig verteilt sind, und die einen zweiten mittleren Öffnungsquerschnitt A4 haben, wobei gilt: N4>N3 und A3>A4. Die Lochung in der zweiten vorderen Lochplatte 28 ist so ausgelegt, dass sich über die Länge der unteren Abluftkammer 16 ein möglichst gleichmäßiger Innendruck einstellt.
  • Mittels der auf die Substrat-Oberfläche gerichteten Zuluftströmung werden die am bewegten Substrat (3) mitgezogenen und hängenden Strömungsgrenzschichten durchbrochen. Dadurch, dass die Zuluftströmungsrichtung eine Richtungs-Komponente in Richtung 5 der Fortbewegung des Substrates (3) oder in Gegenrichtung dazu hat, wird eine Störung, Verkleinerung oder sogar Ablösung der fluiddynamischen laminaren Strömungsgrenzschicht und damit einhergehend eine Verbesserung des Stofftransports und insbesondere der Abführung von Feuchtigkeit aus dem Substrat (3) und dem Trocknungsraum 26 bewirkt.
  • Dafür ist die schräg zum Substrat 3 verlaufende Strömungsrichtung der Zuluft (Hauptausbreitungsrichtung in Richtung der Längsachse 25a) wichtig und außerdem eine Aufteilung der Abluftströmung durch eine Absaugung, die je nach Transportrichtung des Substrats entweder räumlich vor oder nach dem Ort der Zuluftströmung liegt. In jedem Fall weist die schräg zur Substrat-Oberfläche verlaufende Zuluftströmung in Richtung auf die Abluftseite. Der Trocknungsraum 26 hat im dargestellten Querschnitt im Wesentlichen Dreiecksform.
  • Figur 1 zeigt den Fall einer Zuluftströmung mit einer Strömungsrichtungs-Komponente entgegen der Transportrichtung des Substrats 3. Dabei ist die Zuluftströmung der Abluftströmung in der Transportrichtung räumlich nachgeordnet. Infolge des Einströmwinkels α und der gegenüberliegenden Absaugung setzt eine Wirbelbildung der einströmenden und ausströmenden Trocknungsluft ein, was durch den Richtungspfeil 27 angedeutet ist. Der Drehsinn des sich bildenden Luftwirbels 27 verläuft im Uhrzeigersinn Um eine ausgeprägte Wirbelbildung zu verhindern wird die Abluftströmung mit Hilfe von Luftleitblechen 30; 31 in mehrere Teilströme aufgeteilt. Die Luftleitbleche 30; 31 sind im Gegensinn zur Drehrichtung des sich ausbildenden Luftwirbels abgewinkelt und bilden für insgesamt drei Teilströme individuelle Ansaugkanäle 41; 42; 43 aus, wie aus Figur 2 erkennbar.
  • Die Wirbelbildung wird durch die Aufteilung der Abluftströmung in mehrere Teilströme vermindert und ein sich anfänglich bildender Luftwirbel wird in den Ansaugkanälen 41, 42, 43 kanalisiert. Das Strömungsverhalten innerhalb der Trocknungskammer 26 ist schematisch von den Strömungspfeilen 37, 38 und 39 angedeutet, wobei die in den Trocknungsraum 26 einströmende Zuluft mit der Bezugsziffer 38 und die Abluft nach Richtungsumkehr mit der Bezugsziffer 39 bezeichnet werden. Die unabhängig davon einströmende Fremdluft ist mit der Bezugsziffer 37 bezeichnet.
  • Die Kanalisierung der Abluftströmung in den Ansaugkanälen 41, 42, 43 wird durch die abgewinkelten Luftleitbleche 30; 31 bewirkt, die in unterschiedlichen Positionen in den sich anfänglich und teilweise ausbildenden Luftwirbel 27 hineinragen. Sie definieren Einsaugöffnungen 41a, 42a, 43a der Ansaugkanäle 41, 42, 43 (in der Zeichnung durch gestrichelte Linien markiert). Benachbarte Einsaugöffnungen 41a, 42a, 43a unterscheiden sich in ihrer Position und Orientierung im Trocknungsraum 26. Dadurch werden aus dem Abluftströmungs-Wirbel 27 an unterschiedlichen Positionen und Richtungen Teilströme abgegriffen. Jede der Einsaugöffnungen 41a, 42a, 43a ist durch eine individuelle Flächennormale definiert. Die jeweilige Flächennormale gibt in etwa die Einströmrichtung des betreffenden Teilstroms in den Ansaugkanal 41; 42, 43 wieder. Die Richtungen der Flächennormalen und damit die Einströmrichtung unterscheiden voneinander und schließen mit der Zuluftströmungsrichtung (Längsachse 25a) einen Winkel um 180 Grad +/- 30 Grad ein.
  • Die örtlichen Positionen im Trocknungsraum 26, an denen die Aufteilung der Abluftströmung geschieht, liegen dort, wo sich ansonsten der besagte Abluftströmungs-Wirbel 27 in ausgeprägter Weise ausbilden würde. Dieser wird dadurch mindestens teilweise aufgelöst, so dass durch die Aufteilung der Abluftströmung der Ausbildung eines ausgeprägten Abluftströmungs-Wirbels entgegengewirkt, und ein effektives und energiesparendes Absaugen ermöglicht wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird aufgrund dieser Maßnahmen eine schnelle und effektive Trocknung des Substrats 3 bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch erreicht.
  • Figur 3 zeigt schematisch eine Hintereinander-Anordnung von drei erfindungsgemäßen Lufttrocknermodulen 7 von Figur 1. Diese Anordnung kommt beispielsweise am Ausgang eines Infrarot-Trocknermoduls 1 gemäß Figur 4 zum Einsatz. Dadurch wird erreicht, dass beim Austritt des Bedruckstoffs 3 aus dem Infrarot-Trocknermodul 1 möglichst keine giftigen oder aus anderen Gründen unerwünschten Substanzen in gasförmiger und flüssiger Form den Prozessraum ungefiltert und unkontrolliert verlassen.

Claims (15)

  1. Verfahren zum mindestens teilweisen Trocknen eines in Transportrichtung (5)durch einen Trocknungsraum (26) bewegten Substrats (3), umfassend die Verfahrensschritte:
    (a) Erzeugung einer auf das Substrat (3) gerichteten Zuluftströmung (38), die eine Zuluftströmungsrichtung aufweist, die eine Richtungs-Komponente in Transportrichtung (5) oder in Gegenrichtung dazu hat, und
    (b) Erzeugen einer vom Substrat (3) wegführenden Abluftströmung (39),
    wobei die Abluftströmung (39) in mehrere Teilströme aufgeteilt wird, indem jeder der Teilströme einem individuellen Ansaugkanal (41; 42; 43) zugeführt wird, und dass im Fall einer Zuluftströmung (38) mit einer Richtungskomponente in Substrat-Transportrichtung (5) die Zuluftströmung (38) der Abluftströmung (39) in Transportrichtung (5) räumlich vorgeordnet ist, und im Fall einer Zuluftströmung (38) mit einer Richtungskomponente entgegen der Transportrichtung (5) die Zuluftströmung (38) der Abluftströmung (39) in Transportrichtung (5) räumlich nachgeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugkanäle (41; 42; 43) jeweils eine dem Trocknungsraum (26) zugewandte Ansaugkanal-Einsaugöffnung (41a; 42a; 43a) haben, wobei sich benachbarte Einsaugöffnungen in ihrer Position und Orientierung im Trocknungsraum (26) unterscheiden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluftströmung (39) in mindestens drei Teilströme aufgeteilt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsaugöffnungen (41a; 42a; 43a) durch in den Trocknungsraum (26) ragende Luftleitbleche (30; 31) begrenzt werden, und jede Einsaugöffnung (41a; 42a; 43a) dem jeweilig einströmenden Teilstrom eine individuelle Einströmrichtung vorgibt, wobei sich die Einströmrichtungen benachbarter Teilströme voneinander unterscheiden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einsaugöffnungen (41a; 42a; 43a), besonders bevorzugt alle Einsaugöffnungen (41a; 42a; 43a), so orientiert sind, dass ihre individuellen Einströmrichtungen nahezu entgegengesetzt zu einer Hauptausbreitungsrichtung (25a) der Zuluftströmung (38) verlaufen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluftströmung aus einer längsschlitzförmigen Düsenöffnung (25) ausströmt und streifenförmig auf das zu trocknende Substrat (3) einwirkt, und dass die Abluftströmung (39) über mehrere schlitzförmige Ansaugkanäle (41; 42; 43) abgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Prozessgasmengensteuerung das in den Trocknungsraum eingeleitete Gasvolumen Vin kleiner eingestellt wird als das aus dem Trocknungsraum abgesaugte Gasvolumen Vout, wobei vorzugsweise gilt: 1,2 x Vin < Vout < 1,5 x Vin.
  7. Lufttrocknermodul zum Trocknen eines in einer Transportrichtung (5) durch einen Trocknungsraum (26) bewegten Substrats (3), umfassend
    (a) eine Zulufteinheit (13; 14; 15; 25), umfassend eine Zuluft-Düse (25) zur Erzeugung einer auf das Substrat (3) gerichteten Zuluftströmung (38), die eine Hauptausbreitungsrichtung (25a) hat, die mit der Oberfläche des Substrats (3) einen Winkel zwischen 10 und 85 Grad einschließt,
    (b) eine Ablufteinheit (16; 17; 18; 41; 42; 43) zum Erzeugen einer vom Substrat (3) aus dem Trocknungsraum (26) wegführenden Abluftströmung (39),
    wobei die Ablufteinheit (16; 17; 18; 41; 42; 43) mehrere Ansaugkanäle (41; 42; 43) umfasst, so dass die Abluftströmung (39) in mehrere Teilströme aufgeteilt wird, und dass die Zuluft-Düse (25) eine Düsenöffnung aufweist, die der Ablufteinheit (16; 17; 18; 41; 42; 43) zugewandt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugkanäle (41; 42; 43) jeweils eine dem Trocknungsraum (26) zugewandte Ansaugkanal-Einsaugöffnung (41a; 42a; 43a) haben, wobei sich benachbarte Einsaugöffnungen in ihrer Position und Orientierung im Trocknungsraum (26) unterscheiden.
  8. Lufttrocknermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablufteinheit (16; 17; 18; 41; 42; 43) mindestens drei Ansaugkanäle (41; 42; 43) umfasst.
  9. Lufttrocknermodul nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einsaugöffnungen (41a; 42a; 43a), besonders bevorzugt alle Einsaugöffnungen, so orientiert sind, dass ihre individuellen Einströmrichtungen nahezu entgegengesetzt zu einer Hauptausbreitungsrichtung (25a) der Zuluftströmung (38) verlaufen.
  10. Lufttrocknermodul nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Luftversorgungskasten umfasst, in dem die Zulufteinheit und die Ablufteinheit integriert sind.
  11. Lufttrocknermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Zuluft-Düse (25) und der Oberfläche des Substrats (3) weniger als 10 mm beträgt.
  12. Lufttrocknermodul nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsraum (26) begrenzt ist von einer ersten Fläche, in der die Zuluft-Düse (25) ausgebildet ist, von einer zweiten Fläche, in der die Ansaugkanäle (41; 42; 43) ausgebildet sind.
  13. Trocknersystem zum Trocknen eines in einer Transportrichtung (5) durch einen Prozessraum (9; 26) bewegten Substrats (3), umfassend ein Infrarot-Trocknermodul (1), das in Substrat-Transportrichtung (5) gesehen eine Sequenz folgender Komponenten aufweist: eine vordere Lufttauschereinheit (6), einen mit mehreren parallel zueinander angeordneten Infrarotstrahlern (8) bestückten Bestrahlungsraum (9), und eine hintere Lufttauschereinheit (7), dadurch gekennzeichnet, dass die vordere und/oder die hintere Lufttauschereinheit jeweils mindestens ein Lufttrocknermodul (6; 7) nach einem der Ansprüche 7 bis 12 enthalten.
  14. Trocknersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere und/oder die vordere Lufttauschereinheit mehrere nebeneinander und/oder hintereinander angeordnete Lufttrocknermodule (6; 7) umfasst.
  15. Trocknersystem nach einem der Ansprüche13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lufttrocknermodul (6) dem Bestrahlungsraum (9) vorgelagert und mindestens ein Lufttrocknermodul (7) dem Bestrahlungsraum (9) nachgelagert ist.
EP19720116.3A 2018-05-04 2019-04-25 Verfahren zum trocknen eines substrats sowie lufttrocknermodul sowie trocknersystem Active EP3788313B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018110824.9A DE102018110824B4 (de) 2018-05-04 2018-05-04 Verfahren zum Trocknen eines Substrats sowie Lufttrocknermodul zur Durchführung des Verfahrens sowie Trocknersystem
PCT/EP2019/060582 WO2019211155A1 (de) 2018-05-04 2019-04-25 Verfahren zum trocknen eines substrats sowie lufttrocknermodul sowie trocknersystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3788313A1 EP3788313A1 (de) 2021-03-10
EP3788313B1 true EP3788313B1 (de) 2024-01-24

Family

ID=66323861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19720116.3A Active EP3788313B1 (de) 2018-05-04 2019-04-25 Verfahren zum trocknen eines substrats sowie lufttrocknermodul sowie trocknersystem

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210080177A1 (de)
EP (1) EP3788313B1 (de)
JP (1) JP7326335B2 (de)
CN (1) CN112119276B (de)
DE (1) DE102018110824B4 (de)
WO (1) WO2019211155A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102131933B1 (ko) * 2018-08-17 2020-07-09 주식회사 넥서스비 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착 방법
EP3932672B1 (de) * 2020-07-01 2024-05-15 Bobst Bielefeld GmbH Druckmaschine mit einem trockner
JP7523294B2 (ja) 2020-09-18 2024-07-26 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 気体供給ノズル及びそれを備えた乾燥ユニット並びにインクジェット印刷装置
CN114872244B (zh) * 2022-05-12 2024-05-31 佛山市盟思拉伸机械有限公司 溶剂膜处理的烘箱单元与烘箱装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2203621C3 (de) * 1972-01-26 1979-05-17 Maschinenfabrik Andritz Ag, Graz (Oesterreich) Vorrichtung zum Trocknen von Materialbahnen
US4146974A (en) * 1977-09-19 1979-04-03 Pray Robert W Drying apparatus
DE2911685C2 (de) * 1979-03-24 1981-03-12 Vits-Maschinenbau Gmbh, 4018 Langenfeld Blaskasten zum schwebenden Führen von Warenbahnen
US5606805A (en) * 1996-04-01 1997-03-04 Meyer; Jens-Uwe Process for drying a coated moving web
US5713138A (en) * 1996-08-23 1998-02-03 Research, Incorporated Coating dryer system
US5867920A (en) * 1997-02-05 1999-02-09 Megtec Systems, Inc. High speed infrared/convection dryer
FR2790072B1 (fr) * 1999-02-18 2001-05-25 Solaronics Process Dispositif combine de soufflage et d'aspiration a echange energetique integre pour un dispositif de sechage
FI105936B (fi) * 1999-03-18 2000-10-31 Valmet Corp Menetelmä ja laite radan kulun stabiloimiseksi paperikoneessa tai vastaavassa
FI991497A0 (fi) * 1999-06-30 1999-06-30 Valmet Corp Leijukuivaimen suutinjärjestelmä
CN1193204C (zh) * 2000-12-31 2005-03-16 合名会社新兴企业社 用煤作燃料来干燥农产品的设备
ITMI20030273A1 (it) * 2003-02-14 2004-08-15 Percivalle Special Converting S A S Di Percivall Dispositivo e metodo per il trattamento termico di un
US9068775B2 (en) * 2009-02-09 2015-06-30 Heat Technologies, Inc. Ultrasonic drying system and method
DE102010046756A1 (de) * 2010-09-28 2012-03-29 Eltosch Torsten Schmidt Gmbh Trocknermodul für Druckmaschinen
DE212013000118U1 (de) * 2012-05-15 2015-01-30 Andritz Technology And Asset Management Gmbh Zellstofftrockner mit Blaskästen zum Trocknen einer Zellstoffbahn
JP5810074B2 (ja) * 2012-12-28 2015-11-11 日本碍子株式会社 乾燥装置
DE102016112122B4 (de) * 2015-12-23 2021-01-07 Qingdao LED optoelectronic technology Co.,LTD LED-Aushärtungseinrichtung für UV-Druckfarben

Also Published As

Publication number Publication date
JP7326335B2 (ja) 2023-08-15
WO2019211155A1 (de) 2019-11-07
US20210080177A1 (en) 2021-03-18
EP3788313A1 (de) 2021-03-10
JP2021522060A (ja) 2021-08-30
DE102018110824A1 (de) 2019-11-07
CN112119276B (zh) 2023-05-30
DE102018110824B4 (de) 2022-02-10
CN112119276A (zh) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3788313B1 (de) Verfahren zum trocknen eines substrats sowie lufttrocknermodul sowie trocknersystem
EP3720716B1 (de) Verfahren zum trocknen eines substrats, trocknermodul zur durchführung des verfahrens sowie trocknersystem
AT411275B (de) Verfahren und vorrichtung zum trocknen einer von einem stützfilz gestützen bahn
DE69815867T2 (de) Schwebetrocknereinheit
EP0778131B1 (de) Bogenführsystem für eine Druckmaschine
DE2616347C3 (de) Durchlauftrockner für Warenbahnen
DE10152593A1 (de) Einrichtung zur Bedruckstoff- und Druckwerkskühlung mittels gekühlter Blasluft an Bogenrotationsdruckmaschinen
DE19619547A1 (de) Luftkissendüse und Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer kontinuierlich bewegten Warenbahn mit Luftkissendüsen
EP0907476B1 (de) Belüftungsdüse
DE60133372T2 (de) Verfahren und trockenpartie zur luftzu- und abführung in einer trockenpartie
EP0874205B1 (de) Vorrichtung zur Behandlung von Materialbahnen
DE60015108T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur stabilisierung der bahnlauf in einer papiermaschine oder dergleichen
EP0658427B1 (de) Trockenvorrichtung
EP3781404A1 (de) Verarbeitungsmaschine mit einem strahlungstrockner und verfahren zum betreiben dieses trockners
DE3241117A1 (de) Verfahren zur abkuehlung einer in einer druckmaschine bedruckten materialbahn sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE102018219289B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Beaufschlagung einer Materialbahn mit einem Gasstrom
EP1371924B1 (de) Trocknereinrichtung
DE19934487A1 (de) Durchlauftrockner für Platten oder Bahnen
DE102009054865B4 (de) Trockner
DE4441066C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Luftstroms
DE10062618B4 (de) Durchlauftrockner für Platten oder Bahnen
DE102013112172B3 (de) Trockner für Warenbahnen
WO2004035313A1 (de) Trockner für eine materialbahn
DE883289C (de) Trocknen des Druckes, insbesondere von Tiefdruckfarbe
DE739066C (de) Trockenkasten fuer Tiefdruckpapierbahnen

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20201104

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20230713

GRAJ Information related to disapproval of communication of intention to grant by the applicant or resumption of examination proceedings by the epo deleted

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

INTC Intention to grant announced (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20231218

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502019010452

Country of ref document: DE

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20240221

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG9D

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20240124

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240524

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20240429

Year of fee payment: 6

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20240429

Year of fee payment: 6

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240425

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240424

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240424

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240424

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240524

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240425

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20240425

Year of fee payment: 6

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240524

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 502019010452

Country of ref document: DE

Owner name: EXCELITAS NOBLELIGHT GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: HERAEUS NOBLELIGHT GMBH, 63450 HANAU, DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240524

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240124

RAP4 Party data changed (patent owner data changed or rights of a patent transferred)

Owner name: EXCELITAS NOBLELIGHT GMBH