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Trocknungsvorrichtung Beschreibung Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Trocknungsvorrichtung für Druck- und Vervielfältigungsmaschinen o.
dgl., insbesondere MehrfachdruckmaschinenO Bei derartigen Maschinen werden die bedruckten
Blätter der Reihe nach und jeweils einzeln selbsttätig in eine Papieraufnahmeeinrichtung
gebracht. Dies geschieht bei gewöhnlichen Druckmaschinen in Zeiten von etwa 25 ms
bis etwa 35 ms äe Blatt, wogegen bei Schnelldruckern hierfür nur -etwa 2,5 ms zur
Verfügung stehen und die auf die Papieroberfläche gelangte Druckfarbe, Tinte o.
dglo daher genügend verfestigt werden muß. Das wird dadurch erzielt, daß ein Teil
der Druckfarbe bzw. Tinte im Papier absorbiert oder die Druckfarbe bzw. Tinte in
ihrer Struktur verändert wird. Man nennt diesen Vorgang " Abbinden" ("setting")
und bewerkstelligt ihn durch
Sindringenlassen des Farbträgers und/oder
durch Steizerung seiner (elastischen) Viskosität mittels Thixotropie.
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Werden nun bedruckte Blätter in sehr kurzen - Zeitabst-flden cestarelt,
bevor die Druckfarbe vollstçindig "abgebunden" hat, so korb es zum Abfärben auf
der Rückseite des jeweils nachsten Blattes im darüber befindlichen Papierstoß. Dadurch
entstehen Schwierigkeiten insbesondere bei beidseitig bedruckten Blättern doch werden
auch bei einseitigem Bedrucken die oberen Seiten der bedruckten Blätter durch Verreiben
oder Verschieren der Druckfarbe unbrauchbar.
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Diese Nachteile werden beim Mehrfachdrucken noch spürbarer.
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Man hat ihnen mit den verschiedensten, nachfolgend kurz erörterten
Verfahren zu begegnen versucht, insbesondere durch Pulversprühen, Heißtrocknen,
Heißstrahl-Besprühen, Fixierüberzüge, Ultraviolett-Bestrahlung u. dgl.,.,. wobei
aber das hinreichend schneile Aushärten herkömmlicher Druckfarben nicht gewährleistet
werden konnte.
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Bei Pulversrühen ist eine große Menge Pulver erforderlich und eine
Umgebungsverschmutzung unvermedlich, wobei namentlich die Luftverunreinigung gesundheitsschcdlich
ist. Das Heißtrocknen niindert die Papierqualität wegen der hohen Temperaturen der
Wärmequelle; außerdem wird es mit steigender Druckgeschwindigkeit fortsciieitend
schwieriger, die Druckfarbe allein durch Wärmeeinwirkung zum Abbinden zu bringen.
Fiir das Heißstrahl-Besprühen benötigt man große Luftmengen und grße Mengen von
Heißg-as-zum Erwärmen der Luft. Zuni Uberziehen oder Versiegeln einer ganzen Druckseite,
eines Druckbogens usw.
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mit lösungsmittel- oder verdünnerhaltigem schnell-trocknendem Firnis
sind gleichfalls große Chemikalienmengen erforderlich.
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Bei der Ultraviolett-Bestrahlung lassen sich Gesundheitsbeeintrachtigungen
der Arbeiter nicht ausschließen; zu dem sind die Anschaffungs- und Installationskosten
hoch.
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Für die Verarbeitung ist es auch wichtig, daß das Druckpapier genügend
getrocknet wird, da es sich sonst ausbaucht oder Falten wirft, so da!' die Herstellung
guter drucke unmöglich wird. Je nach der verwendeten Art von Drucksystem, Druckmaschinen,
Druckpapier-Qualität usw.
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trocknet man daher das Druckpapier vor dei- Druckvorgang entweder
mittels Raumluft-Trocknung oder in einem Trockengert, das im Druckereibetrieb üblicherweise
getrennt von der Druckmachine aufgestellt ist. Stets wird dabei der vermutlich benötigte
Papiervorrat vorgetrocknet und bis zum Beginn des Druckvorgangs aufbewahrt. Weil
aber bei der Trocknung bzw. Lagerung ganz andere Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten
herrschen können als zur Zeit des Druckens, ist ein gleichförmiger Papierzustand
nicht sichergestellt.
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Häufig ist eine Schrumpfung oder sonstige Veränderung des Druckpapiers
zu beobachten, was beim Drucken grße Schwierigkeiten bewirkt, so daß außer den hohen
Kosten einer Trocknrnsanlage und großem Platzbedarf für die Lagerun-; auch ein beachtlicher
Arbeitsaufwand notwendig ist, um einen wenigstens weitgehend störungsarmen Betrieb
zu erreichen.
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Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, diese und weitere Nachteile
des Standes der Technik mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln zu überwinden
und eine Trocknungsvorrichtung zu schaffen, die bei bequemer Handhabung eine ausreichend
rasche Trocknung von Druck- bzw. Vervielfaltigungspapier zuverlässig ermöglicht.
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Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist erfnndungsgemäß
vorgesehen, daß im Papierdurchlaufweg durch die Maschine Strahl er zur Abgabe von
Wärmestrahlung insbesondere im Spektralbereich des nahen Ultrarot angeordnet und
daß die Strahler entweder automatisch synchron mit dem Betrieb der Maschine oder
von Hand betatiEbar sowie zur Steuerung der Strahlungsleistung Regeleinrichtungen
vorgesehen sind.
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Eine derartige Vorrichtung kann an einer Druck- bzw.
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Vervielfältigungsmaschine angebracht oder darin eingebaut sein. Die
von Strahlern erzeugte W'arluestrahlung im Spektralbereich des nahen Ultrarot wird
an das die Maschine durchlaufende Papier abgegeben, so daß dieses entweder für den
Druck vorbereitet oder nach dem Druck durch Abbinden der Druckfarbe-bzwO Tinte nachbehandelt
wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß eine
Anzahl von Ultrarot-Strahlern zwischen der Papierzuführung und der LDapieraufnahme
angeordnet sind, insbesondere in raumlicher N>he letzterer hinter einer vom Druckpapier
durchlaufenden Walzenanordnung.
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Vorzugsweise befinden sich die Strahler entlang einer Strecke in der
Druckmaschine, die von den bereits bedruckten Blättern durchlaufen wird, wobei die
Druckfarbe auf jedem einzelnen Papierblatt durch die Strahlungsleistung der Strahl
er getrocknet wird, während die Blätter in die Panieraufnahme der Druckmaschine
einlaufen. Es ist auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, zu bedruckende PapierblSter
vor dem Druckvorgang zu bestrahlen, um sie durch eine gewisse Trocknung für den
Arbeitsgang des Bedruckens vorzubereiten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bringt außerordentliche Vorteile
mit sich. Versuche haben gezeigt, daß die Druckfarbe bzw. Tinte auf bedruckten Blättern,
welche im Sinklang mit der Erfindung eine Strahlungszone im Bereich des nahen Ultrarot
durchlaufen hatten, in einen Zustand gelangte, in welchem das Aushärten oder vollstdndige
Trocknen auf kürzeste Zeiten beschleunigt wurde, die mit keinem der heute bekannten
chemischen Mittel erreicht werden konnten. Die Versuche wurden an Blättern ausgeführt,
die im Mehrfachdruck mehrfarbig mit verschiedenen Arten von Druckfarben bedrckt
worden waren, wie sie üblicherweise gegenwärtig Verwendung; finden0 Dabei konnte
keinerlei rückseitiges Abfirben oder
auch vorderseitiges Verschmieren
bzw. Verreiben der Druckfarbe oder Tinte festgestellt werden. Zur Probe wurde die
Ultrarot-Bestrahlung weggelassen. wodurch sich die Zeiträume bis zur vollständigen
Trocknung bzw. zuin Aushärten der Druckfarbe auf den bedruckten Blättern gegenüber
der Anwendung von Strahlungswärme um ein Vielfaches verlängerten oder bei gleich
schnelle Stapeln der Papierblätter wegen der sehr schlechten Trocknung ein starkes
Abschmieren auftrat.
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Die genaue Ursache für diese hervorragende Wirkung von Warmestrahlung
im Spektralbereich des nahen Ultrarot, d.h. der chemische Wiechanismus der starken
Beschleunigun;iX des Trocknens bzw. Aushärtens der bestrahlten Druckfarbe, konnte
noch nicht völlig aufgeklart werden; sobald die diesbezügliche Klärung jedoch erfolgt
ist, wird man auch diejenige Druckfarbe bzw. Tinte auswählen können, welche für
die Einwirkung von Strahlung im Bereich des nahen Ultrarot besonders geeignet ist
und daher noch eine merkliche TUirkunssteigerung ermöglicht.
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Gen der Erfindung genügt es, eine gegebenenfalls kleine Anzahl von
Ultrarot-Strahlern in der Papierdurchlaufzone anzuordnen. eigen dieses Mßerst einfachen
und übersichtlichen Aufbaues kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bequem an
einer bereits fertig installierten Druckmaschine angebracht werden, so daS die Montagekosten
äußerst niedrig sind. Darüberhinaus besteht weder hinsichtlich der Druckmaschine
urdihrer Handhabung noch hinsichtlich der Arbeitergesundheit irgendeine Umweltstörung,
beispielsweise eine Umgebungs-Verunreinigung in der Nähe des Druckereibetriebes,
noch auch eine Feuersgefahr infolge einer Uberhitzung der Strahler. Hervorzuheben
ist, daß die zum Trocknen bzw. Aushärten der Druckfarbe oder Tinte auf den bedruckten
Blättern benötigte Zeit extrem kurz ist, daß die Menge des vom Papier aufzunehmenden
Farbträgers sehr gering ist und daß der Oberflächenganz von Druckfarbe auch auf
glattem
Papier erzielt werden kann. Schließlich wider Eigen-Wassergehalt des Druckpaniers
nicht beeinflußt, da es im Gegensatz zur Heißtrockenmethode keinen hohen Temperaturen
ausgesetzt wird und dher nicht schrumpft oder Falten wirft.
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Xach einem Merkmal der Erfindung kann die Strahlungsleistung der Ultrarot-Strahler
mittels Regeleinrichtungen nach Bedarf eingestellt werden. Je nach den Eigenschaften
der zu verwendenden Druckpapiere und Druckfarben bzw. Tinten kann demgemäß die jeweils
wirksamste Strahlungsleistung ausgewählt werden. Die Betätigungseinrichtungen können
eine von der Arbeitsgeschwindigkeit der Druckmaschine abhängige automatische Steuerung
aufweisen, welche einen Zeitgeber und Relaisschaltkreise für die Spannungsversorgung
der Regeleinrichtungen enthält, und alternativ oder zusätzlich kann eine von der
Arbeitsgeschwindigkeit der Druclmlaschine unabhängige Handsteuerung vorhanden sein,
welche für die Spannungsversorgung deKegeleinrichtungen handbetätigbare Schalter
sowie eine Relais-Selbsthalteschaltung enthält.
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Weitere Merkmale, Binzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Darin zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild der elektrischen Anordnung einer erfindungsgemäßen
Trocknungsvorrichtung, Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht einer Druckmaschine
mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 3 ein Diagramm des Spektrums von
Ultrarot-Strahlern der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Mit Ia, Ib ... In sind in Fig. 1 und 2 Ultrarot-Strahler bezeichnet,
die gemäß Fig. 3 ihr Strahlungsmaximum im Bereich des nahen Ultrarot haben. Das
Wellenlängenspektrum erstreckt
sich vom Gebiet des sichtbaren Lichts
bis in den Bereich der Wärmestrahlung. Bei kleiner Energieabsorption in der Bestrahlungszone
wird ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt.
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Für jeden Strahler bzw. åede Strahlergruppe 1a, Ib ... In ist eine
geregelte Spannungsversorgung vorgesehen. Man erkennt in Fig. 2, daß die Regelungsanordnung
Phasensteuerelemente 2a bis 2c aufweist, beispielsweise Triacs. Die Leistungssteuerung
kann mit einem Spannungs-Strom-Regler, einem regelbaren ITetzsDeisegerät u. dgl.
vorgenommen werden.
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Eingangsseitig sind bei den Phasensteuerelementen 2a bis 2c jeweils
veränderliche Widerstände da bis 3 c zur Impedanzregelung vorgesehen. Um zu Betriebsbeginn
eine Überlastung durch Stromspitzen zu verhindern, ist am Steuereingang der Phasensteuerelemente
eine Anlaufschaltung angeschlossen, mit welcher die Regelspannung vom Zeitpunkt
der Einschaltung an allmählich erhöht werden kann.
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Zur Messung der den Strahlern Ia, Ib ... 1c zugeführten Speisespannung
sind Voltmeter 4a ... 4c vorhanden, mit welchen der Spannungsabfall an Reihenwiderständen
5a ... 5c nach Betätigung eines Umschalters gemessen werden kann. Durch die Messung
dieses Spannungsabfalles wird dem Bedienungspersonal der Einschaltzustand der Ultrarot-Strahler
la bis In angezeigt.
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Die elektrische Schaltungsanordnung für die Ultrarot-Strahler 1a bis
In ist gemäß Fig. 1 nach der Erfindung ferner mit einem Netzschalter 6 und einem
Relaisschalter 7 bzw. 7A versehen; diese Schaltanordnung kann als Zweistufenschalter
ausgebildet sein. An die Verbindungsleitungen zwischen den Schaltern 6 und 7A ist
ein Stromkreis angeschlossen, in welchem die Relaisspule 7 liegt und der zur Einschaltung
der Speisespannung dient. Mit iihm ist für den Handbetrieb ein im Ruhezustand offener
Drucktaster 8, für den automatischen Betrieb ein Relaisschalter 70A und schließlich
für die Selbsthaltung
im Handbetrieb ein Relaisschalter 7B jeweils
einerseits und ein Unterbrecher 11 andererseits in Reihe geschaltet.
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Im Handbetriebschaltkreis liegt mit dem Drucktaster 8 ein Hand-Umschalter
12 in Reihe, an den zur Verbindung mit dem Selbsthaltekreis ein Relaisschalter 13A
angeschlossen ist, dessen Betätigung von einer weiter unten erläuterten Zeitgabeschaltung
gesteuert wird.
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In den Betriebssteuerkreis ist ferner eine weitere Relais spule 14
eingeschaltet, welche auf die Kontakte eines Relais schalters 14A wirkt, der zusammen
mit einem Umschalter 1 und einer Relaisspule 10 in einem Meßkreis liegt, welcher
die Rotation bzw. den Lauf der Maschine M erfaßt und mittels eines Lämpchens 16
anzeigt. Die Relaisspule 10 wirkt auf die Relaiskontakte 10A des Stromkreises für
automatischen Betrieb sowie auf einen weiteren Relaisschalter 10B am Eingang eines
Zeit gebers 17 zur Steuerung seiner Sannung-sversorgu. De Zeitgeber 17 ist ferner
ein Umschalter 18 vorgeordnet, welcher mit den Umschaltern 15 und 12 mechanisch
verbunden ist. Daher ist der Zeitgeber 17 nur eingeschaltet, wenn der Umschalter
18 geschlossen ist, so däj eine ausgangsseitig mit dem Zeitgeber 17 verbundene Relaisspule
13 dann erregt wird. Die Spannungsversorgung des Zeitgebers 17 erfolgt über eine
Gleich- oder Konstantspannungsquelle 19, welche außerdem eine Anlaufschaltung 20
speist. Ist die Spannungsversorgung in Betrieb, so wird dies durch ein Anzeigelämpchen
22 angezeigt, w£hrend ein weiterer Anzeigelämpchen 21 die Betriebsbereitschaft anzeigt
Der Übersichtlichkeit halber sind in der Zeichnung weitere Sicherheitseinrichtungen
nich über dargestellt, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sind,
beispielweise Wärmeschutzschalter nach Art von Bimetallsichrungen in der Netzspannungszuführung
und vor den Strahlen sowie Schutzschalter, welche die Vorrichtung sofort auger Betrieb
setzen, wenn irgendeine der Sicherheitseinrichtungen eine Betriebsstärung meldet.
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aus Fig. 2 ist ersitlich, daß von einer Papierzufuhr 23 und einen
darauf befindlichen Papiervorratsstapel 24 kommendes Druckpapier beim Druckvorgang
eine Walzenanordnung 25 durchläuft, von der das Papier blattweise nacheinander auf
den Druckstapel 26 einer Papieraufnahme 27 gelangt. Die erfindungsgemäß vorgesehenen
Ultrarot-Strahler 1a bis In sind in den gezeichneten Ausführungsbeipsiel in der
Durchlauf zone des Druclipa-oiers nahe der -Paieraufnahme 27 angeordnet, so daß
die Ultrarot-Bestrahlung beim Durchlauf des Druckpapiers zum Stapel 26 der Papieraufnahme
27 hin erfolgen kann. Soll eine Papierbehandlung vor dem Druckvorgang stattfinden,
so werden Ultrarot-Strahler 1a bis In o der weitere Strahlergruppen erfindungsgemL.sß
im Durchlaufweg des Papiers nahe der Papierzufuhr 23 angeordnet.
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Man erkennt ferner in Fig. 2, daß die Trocknungsvorrichtung in die
Druckmaschine K eingebaut ist und daß die in Fig. -1 schematisiert dargestellten
Betätigungseinriphtungen erfindungsgemäß in einem Steuergerät 28 vereinigt sein
können, das zweckmäßig in der Nachbarschaft der Strahlergruppen oder am 'nde einer
Strahlerkette angeordnet ist.
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'5ie Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung ist
folgende. Soll ein handgesteuerter Betrieb stattfinden, so werden zunächst die Umschalter
12, 15 und 18 auf die in ig. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten Schaltstellungen
"Handbetrieb" umgelegt, und der IJetzschalter 6 wird geschlossen.
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Jetzt zeigt das Anzeigelämpchen 21 die Betriebsbereitschaft an. Weil
die Relaiskontakte 13A Ruhekontakte sind, wird durch-Betätigung des Drucktasters
8 der Einschaltstromkreis geschlossen und die Relais spule 7 daher erregt. Dies
bewirkt, daß der Relaisschalter 7A mit seinen Arbeitskontakten eingeschaltet wird.
Infolgedessen leuchtet das Betriebsanzeigelämpchen 22 auf und die Spannungsversorgung
für die' Konstantspannungscluelle 19 mit der Anlaufschaltung 20 einerseits und die
Ultrarot-Strahlergruppen 1a bis In andererseits ist in Betrieb.
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Die Anlaufschaltung 20 hat Ausgangsklemmen P11 bis P32, von denen
im Betriebszustand nun Spannungsausgänge zu den Steueringängen der 'hasensteuerelemente
2a bis 2c für die Spannungsversorgung der Strahler 1a bis In gelangen. Letztere
werden dann entsprechend der Impedanzregelung eingeschaltet. Die den Strahlern 1a
bis In jeweils zugeführte Spannung kann mit den Voltmetern 4a bis 4c gemessen und
mittels der veränderlichen Widerstände 3a bis 3c so eingeregelt werden, daß die
von den Strahlern 1a bis In angegebene Strahlungsleistung dem jeweiligen Wärmebedarf
entspricht. Mittels ( in Fig.-1 ohne Benennung gezeichneter) Umschalter können die
Spannunr,sLlesser 4a bis 4c auch dazu benutzt werden, den Spannungsabfall an den
Reihenwiderständen 5a bis 5c und damit den Belastunbszustand der Strahler 1a bis
In im Störungsfalle zu messen, was als besonders wichtiger Vorteil der Erfindung
hervorzuheben ist.
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Werden durch Betätigung des Unterbrechers II dessen Ruhekontakte abgehoben,
so wrl der Selbsthaltekreis der Relais spule 7 mit den Relaiskontakten 7B und mit
der seit der letzten Einschaltung laufende Betrieb unterbrochen. Beim Abfall des
Relais 7 heben auch die Arbeitskontakte 7A, ab, so daß die Spannungsversorgung der
Strahler 1a bis In unterbrochen wird und sämtliche Strahler abgeschaltet werden.
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Soll ein automatisch gesteuerter Betrieb stattfinden, so werden die
Umschalter 12, 15 und 18 auf "automatischen Betrieb" umgeschaltet, d.h. in die in
Fig. 1 mit gestrichelten Linien gezeichneten Schaltstellungen gebracht. Wird nun
die Druckmaschine X in Gang gesetzt, was durch das Anzeigelunpchen 16 angezeigt
wird, und der Netzschalter 6 bet-tigt, so wird die Relaisspule1)erregt, wodurch
die Srbeitskontakte des Schalters 10A den Anlaufstromkreis schließen. Dadurch wird
wiederum das Relais 7 erregt und durch die Kontakte 7B in Einschaltstellung gehalten.
Der weitere Betriebsablauf entspricht infolgedessen
dem Handbetrieb,
und die Ultrarot-Strahler 1a bis In werden mit Spannung versorgt.
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Beiíl automatischen Betrieb wird der Zeitgeber 17 Tlit der Ingangsetzung
der Druckmaschine M zunächst nicht eingeschaltet, wenn auch der Umschalter 18 in
Schließstellung steht, weil die Relaiskontakte 1OB durch das Rotations-Abf'vlzlrelais
10 zunächst offengehalten werden. ird jedoch die Druckmaschine M angehalten, so
schließen die Kontakte 103 und der Zeitgeber 17 wird mit Spannung versorgt. Nach
vorgegebener Zeit wird also auch die Relaisspule 13 erregt, welche die Ruhekontakte
des Schalters 13A, der mit dem Selbsthaltekreis des Relais 7 in Reihe liegt, daraufhin
abhebt.
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So wird die Selbsthaltung unterbrochen, das Relais 7 fällt ab und
die Spannunçversorgung der Ultrarot-Strahler 1a bis In wird durch Betätigung des
Schalters 7A unterbrochen. in dieser Weise kehrt die gesamte Regelanordnung in ihren
Ausgangszustand zurück.
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Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden
Merkmale und Vorteile der Erfindung können sowohl für sich als auch in den verschiedensten
Kombinationen erfindungswesentlich sein. in den Rahmen der Erfindung fallen auch
Abwandlungen des GrundgedanLens, eine Trocknungsvorrichtung mit Ultrarot-Strahlern
auszustatten, die insbesondere im Spektralbereich des nahen Ultrarot Warmestrahlung
an den Durchlaufweg des Papiers einer Druck- bzw. Vervielfältigungsmaschine abgeben.
Nach der Erfindung können die Strahler synchron mit dem Betrieb der Druckmaschine
automatisch eingeschaltet werden, wahlweise aber auch unabhängig von Hand. Wichtige
Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die von den Ultrarot-Strahlern abgegebene
Leistung nach Bedarf einregelbar und der Spannungszustand der Strahler im Störungsfalle
meßbar ist. Zusätzliche Schutzeinrichtungen wie Sicherungsautomaten, Wärmefühler
u. dgl.
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vernindern erfindungsgemäß eine Überlastung der Trocknungsvorrichtung
und/oder Überhitzungen an bzw. in der zugeordneten-Maschine.