Verfahren und Vorrichtung zum Härten von auf einem Körper aufgetragenen Schichten

Abstract

 Zum Härten durch Trocknen und/oder Abbinden von auf einem Körper (7) kontinuierlich überein­ander aufgetragenen Schichten wie Druckfar­ben, Kaschierungen oder dgl., werden die un­tersten pigmenthaltigen Schichten einer Wärme­behandlung durch IR-Strahlung unterzogen (12) und die oberste oder Deckschicht, die eine Ka­schierung bildet, einer UV-Strahlung ausge­setzt (14). Dabei wird die Luft oberhalb des der UV-Strahlung unterliegenden Bereiches des Körpers abgesaugt und auf den Bereich des Körpers geblasen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­richtung zum Härten durch Trocknen und/oder Abbin­den von auf einem Körper kontinuierlich übereinan­der aufgetragenen Schichten, wie Druckfarben, Kaschierungen oder dgl., wobei die untersten pig­menthaltigen Schichten einer Wärmebehandlung durch IR-Strahlung unterzogen werden und die oberste oder Deckschicht, die eine Kaschierung bildet, einer UV-Strahlung ausgesetzt wird.

[0002] In der Druckindustrie gelangen IR-reaktive Farben immer häufiger zum Einsatz. Diese Farben und Lacke trocknen bei Bestrahlung mit IR-Licht recht schnell an der Oberfläche und sind somit "griff-" und "staubtrocken". Um mit derartigen Farben bedruckte Träger wie Papiere und Kartons weiterbehandeln, z. B. deren Oberflächenqualität durch eine Acrylat­ kaschierung anheben zu können, muß die IR-­reaktive Farbe vollständig durchgetrocknet sein, da sich anderenfalls das Druckbild verschlechtert, indem die nicht getrockne­ten Farbanteile unter der Kaschierung im Trägermaterial verlaufen; denn das Durch­trocknen IR-reaktiver Farben kann in Extrem­fällen einige Stunden dauern.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfah­ren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der IR-reaktive Farben derart intensiv getrocknet werden, daß die Nachbehandlung des bedruckten Trägermaterials, z. B. dessen Kaschierung un­mittelbar, d. h. ohne Übergangszeit nach der IR-Behandlung ohne Beeinträchtigung des Druck­bildes vorgenommen werden kann.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebe­ nen Gattung, dadurch gelöst, daß die Luft ober­halb des der UV-Strahlung unterliegenden Berei­ches des beschichteten Körpers abgesaugt und in die IR-Trockeneinrichtung im Bereich des Körpers geblasen wird, der der IR-Strahlung unterliegt.

[0005] Durch das erfindungsgemäße Absaugen der Luft aus dem einer UV-Strahlung ausgesetzten Bereich des beschichteten Körpers und dem Aussetzen des der IR-Strahlung unterliegenden Bereiches des Kör­pers dieser abgesaugten Luft wird die zu trock­nende IR-reaktive Druckfarbe zusätzlich zur IR-­Strahlung auch noch von mit Ozon angereicherter Luft beaufschlagt. Durch diese Maßnahme werden die beim Trocknen der Farbe stattfindenden Oxi­dationsprozesse derart beschleunigt, daß die Farbe in kürzester Zeit durchtrocknet und das Druckbild durch die Kaschierung nicht negativ verändert wird. Die zusätzliche Anreicherung der Umgebung des der IR-Strahlung ausgesetzten Bereiches des bedruckten Körpers mit Ozon be­ wirkt weiter, daß die durch die IR-Strahlung aus der Farbe ausgetriebenen Lösungsmittel oxidiert und dadurch in die Umwelt nicht belastende Stof­fe umgewandelt werden.

[0006] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht aus einer IR-Trocken­einrichtung, die hinter dem letzten IR-reaktiven Farben auftragenden Druckwerk einer Druckmaschine vorgesehen ist, und aus einer UV-Strahlungsein­richtung, die der Auftragseinrichtung für eine auf die IR-behandelten Druckfarben aufzubringen­de lackartige UV-reaktive Beschichtung nachgeord­net ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft aus der UV-Strahlungseinrichtung in die IR-Trockeneinrichtung eingespeist wird.

[0007] Die neue Vorrichtung ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Härten von auf einem Körper aufgetragenen Schichten ohne großen Aufwand bei vorhandenen Druckmaschinen, indem die Abluftleitung der UV-Strahlungsein­richtung in die IR-Trockeneinrichtung einge­führt wird. Zugleich kann für die Abluft aus der IR-Trockeneinrichtung, die die gesamte Ab­luft der Druckmaschine ist, auf Nachbehandlungs­geräte, mit denen insbesondere die aus der Farbe ausgetriebenen Lösungsmittel abgeschie­den werden, verzichtet werden, was zur Senkung der Betriebskosten der Druckmaschine bei ge­steigerter Druckleistung durch die rasche Trock­nung der Farbe in der IR-Trockeneinrichtung bei­trägt.

[0008] Um die vom Ozon bzw. aktiven Sauerstoff der Ab­luft aus der UV-Strahlungseinrichtung ausgehen­den positiven Effekte auf die Trocknung der IR-reaktiven Farben zu verbessern oder sicher­zustellen, ist in einer bevorzugten Ausführungs­form der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der IR-Trockeneinrichtung - in Transportrichtung der Druckmaschine gesehen - hinter einem IR-­ Strahlungskörper ein Ozonerzeuger, vorzugswei­se eine stabförmige Hochdruck-Gasentladungs­lampe, insbesondere eine Quecksilberdampflam­pe angeordnet, die unter Bildung eines Ring­raumes von einer Metall- oder Keramikhülse um­geben ist, deren Wandung Öffnungen aufweist, aus denen in den Ringraum eingeblasene Luft, vorzugsweise ein Teil der Abluft aus der UV-­Strahlungseinrichtung, in Richtung auf die zu behandelnde(n) Farbschicht(en) entweicht. Durch die Anordnung dieser besonders ausgestal­teten Hochdruckgasentladungslampe innerhalb der IR-Trockeneinrichtung wird die Druckfarbe nicht nur einer zusätzlichen IR-Strahlung, die von der von der Quecksilberdampflampe erhitzten Hülse ausgesandt wird, ausgesetzt. Durch diese zusätzlichen erfindungsgemäßen Maßnahmen wird auch noch der aus der Abluft der UV-Strahlungs­einrichtung herrührende Ozongehalt in der IR-­Trockeneinrichtung erhöht. Dieses zusätzliche Ozon gelangt mit der Luft aus dem Ringraum zwischen Hülse und Quecksilberdampflampe über die Öffnungen in der Hülsenwand in die IR-Trockeneinrichtung und wird gegen die Oberfläche des bedruckten Körpers geblasen. Das Ozon wird dabei im Ringraum aus dem Luft­sauerstoff aufgrund der von der Quecksilber­dampflampe ausgehenden UV-Strahlung gebildet. Dabei kann in der IR-Trockeneinrichtung auf den Bereich zwischen IR-Strahlungskörper und Gasentladungslampe noch eine Absaugeinrich­tung einwirken, was dazu beiträgt, daß das Ozon mit der zu trocknenden Farbe in innige Berührung kommt.

[0009] Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der er­findungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere des Ozonerzeugers in der Trockeneinrichtung, sind in Unteransprüchen angegeben.

[0010] Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird noch an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Austragendes einer Rotationsdruckma­schine,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch den in der IR-Trockeneinrichtung der Druckmaschine nach Fig. 1 eingefügten Ozonerzeuger,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch einen anderen in der IR-Trockeneinrich­tung der Druckmaschine nach Fig. 1 ein­gesetzten Ozonerzeuger.

[0011] Der zu bedruckende bzw. zu beschichtende Körper 7 tritt in Richtung des Pfeiles C in das letzte Druckwerk 10 für IR-reaktive Farben am Austrags­ ende der in Fig. 1 dargestellten Druckmaschine ein und verläßt diese in Richtung des Pfeiles D. Auf diesem Weg läuft der Körper 7 an Füh­rungsrollen 11 vorbei und passiert eine IR-­Trockeneinrichtung 12, eine Quetsch- und Blas­einrichtung 23, eine Auftragseinrichtung 13 für eine UV-reaktive Acrylatbeschichtung sowie eine UV-Strahlungseinrichtung 14.

[0012] In der IR-Trockeneinrichtung 12 sind ein auf den Körper 7 gerichteter IR-Strahlungskörper 15 und ein Ozonerzeuger 21, dessen Aufbau un­ten an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert wird, angeordnet. In diese IR-Trockeneinrichtung 12 ragt weiter die Mündung 16 einer Luftleitung 17, in die ein Gebläse 18 eingefügt ist, und deren Eintrittsöffnung 19 sich in der UV-Strah­lungseinrichtung 14 befindet. Die Luft wird aus der IR-Trockeneinrichtung 12 über einen Abgas­kanal 20 in Richtung des Pfeiles E in die Um­gebung abgeleitet.

[0013] Die UV-Strahlungseinrichtung 14 weist zwei Hoch­druckgasentladungslampen 22 auf, die den Körper 7 anstrahlen.

[0014] Der Ozonerzeuger 21 gemäß Fig. 2 der IR-Trocken­einrichtung 12 besteht aus einer Keramikhülse 1, in der konzentrisch eine stabförmige Quecksilber­dampflampe 2 angeordnet ist. Außen ist auf der Hülse 1, deren Länge mit derjenigen der Quecksil­berdampflampe 2 übereinstimmt, ein Luftsammelka­nal 3 angebracht, der über Lufteintrittsöffnun­gen 4 in der Wandung der Hülse 1 mit einem Ring­raum 5, der von der Hülse 1 und der Quecksilber­dampflampe 2 begrenzt wird, verbunden ist. Den Lufteintrittsöffnungen 4 gegenüberliegend ist in die Wandung der Hülse 1 noch eine sich über die gesamte Länge der Hülse 1 erstreckende schlitz­förmige Luftaustrittsöffnung 6 eingearbeitet, die auf den in Richtung des Pfeiles A vorbeige­führten und bedruckten Körper 7 gerichtet ist.

[0015] Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ozonerzeuger 21 der IR-Trockeneinrichtung 12 ist die stabförmi­ge Quecksilberdampflampe 2 exzentrisch in der Keramikhülse 1, deren Länge im wesentlichen mit derjenigen der Lampe 2 übereinstimmt, und der Luftsammelkanal 3 in bezug auf den in Richtung des Pfeiles A am Ozonerzeuger 21 vorbeigeführ­ten Körper 7 seitlich an der Hülse 1 angebracht. Der Luftsammelkanal 3 steht über Lufteintritts­öffnungen 4 in der Wandung der Hülse 1 mit dem Ringraum 5 in Verbindung, der über eine etwa den Lufteintrittsöffnungen 4 gegenüberliegende spaltförmige Öffnung 6 in einen Kanal 8 über­geht. Dieser Kanal 8 ist zick-zack-förmig und gekrümmt außen an dem in bezug auf die zu be­handelnde(n) Farbschicht(en) abgewandten Be­reich der Keramikhülse 1 entlanggeführt und weist einen auf diese Farbschicht(en) gerichte­ten sowie als Blasdüse ausgebildeten Auslaß 9 auf.

[0016] Im folgenden wird noch kurz die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert:

[0017] Die Hochdruckgasentladungslampen 22 in der UV-­Strahlungseinrichtung 14 senden nicht nur UV-­Licht aus, das die Aushärtreaktion der Acrylat­beschichtung auslöst. Sie schaffen auch eine mit Ozon angereicherte Atmosphäre, da nur ein Teil des unter der Einwirkung der UV-Strahlung aus dem Luftsauerstoff gebildeten Ozons mit der Acrylatbeschichtung bei deren Aushärten reagiert. Dieses überschüssige Ozon wird - anstatt als Schadstoff in die Umgebung - erfindungsgemäß mit der Luft aus der UV-Strahlungseinrichtung 14 vom Gebläse 18 abgesaugt und durch die Luft­leitung 17 in die IR-Trockeneinrichtung 12 ein­gespeist, wo es beim Trocknen der IR-reaktiven Druckfarbe durch die vom IR-Strahlungskörper 15 emittierte Strahlung als reaktionsfreudiges Oxidationsmittel umgesetzt wird. Zusätzlich zum IR-Strahlungskörper 15 und zum Ozon aus der UV-Strahlungseinrichtung 14 trägt noch der Ozonerzeuger 21 zum Trocknen der IR-reaktiven Farbe und insbesondere zur Oxidation der aus­getriebenen Lösungsmittel in der IR-Trocken­einrichtung 12 bei, indem die von der Queck­silberdampflampe 2 erhitzte Wandung der Hülse 1 des Ozonerzeugers 21 auf dem sich bewegen­den Körper 7 eine IR-Strahlung sendet. In den Luftsammelkanal 3 wird gleichzeitig mit einem nicht dargestellten Gebläse Umgebungsluft ein­geblasen, die über die Lufteintrittsöffnungen 4 in den Ringraum 5 gelangt, in dem sie der UV-Strahlung der Quecksilberdampflampe 2 aus­gesetzt ist. Diese UV-Strahlung wandelt einen Teil des Luftsauerstoffes in Ozon um. Die nun­mehr mit Ozon angereicherte Luft verläßt den Ringraum 5 über die Luftaustrittsöffnungen 6 und trifft in Richtung der Pfeile B auf die zu trocknenden Farbflächen des Körpers 7. Dadurch bildet sich im Raum zwischen dem IR-Strahlungs­körper 15 und dem Ozonerzeuger 21 in der IR-­Trockeneinrichtung 12 eine im wesentlichen lö­sungsmittelfreie Atmosphäre aus, da das Lösungs­mittel, das beim Trocknen der IR-reaktiven Far­ben freigesetzt wird, insbesondere durch das Ozon in unschädliche Produkte umgewandelt wird. Die Abgase der IR-Trockeneinrichtung 12 werden folglich schadstofffrei mit einer nicht gezeig­ten Absaugeinrichtung über den Abgaskanal 22 in Richtung des Pfeiles E in die Umgebung abgelei­tet.

[0018] Beim Ozonerzeuger nach Fig. 3 trifft die der UV-Strahlung im Ringraum 5 ausgesetzte Luft erst nach der Passage durch den labyrinthförmigen Ka­nal 8 auf die zu behandelnde(n) Farbschicht(en), was zur Steigerung des Ozon bildenden Effektes der UV-Strahlung, die durch Reflexionen über die Luftaustrittsöffnung 6 in den Kanal 8 gelenkt wird, beiträgt. Der in bezug auf den beschichte­ten Körper 7 rückwärtige Bereich der Hülse 1 wird durch die erfindungsgemäße Kanalanordnung gekühlt. Dabei wird zugleich erreicht, daß der dem Körper gegenüberliegende und als IR-Strahler wirkende Bereich der Hülse 1 durch die aus dem Auslaß 9 des Kanales 8 gegen den Körper 7 geblasene Luft nur eine geringfügige Abkühlung erfährt und so­mit in seiner Strahlungsintensität kaum beein­trächtigt wird.

[0019] Bevor der bedruckte Körper 7 in die Auftragsein­richtung 13 zur Acrylatbeschichtung eintritt, passiert er die Quetsch- und Blaseinrichtung 23, in der insbesondere an der trockenen IR-reakti­ven Druckfarbe noch anhaftendes Ozon entfernt wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Härten durch Trocknen und/oder Abbinden von auf einem Körper kontinuierlich übereinander aufgetragenen Schichten wie Druck­farben, Kaschierungen oder dgl., wobei die un­tersten pigmenthaltigen Schichten einer Wärme­behandlung durch IR-Strahlung unterzogen wer­den und die oberste oder Deckschicht, die eine Kaschierung bildet, einer UV-Strahlung ausge­setzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft oberhalb des der UV-Strahlung unterlie­genden Bereiches des Körpers absaugt und auf den Bereich des Körpers geblasen wird, der der IR-Strahlung unterliegt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer IR-Trocken­einrichtung, die hinter dem letzten IR-reaktive Farben auftragenden Druckwerk einer Druckma­schine vorgesehen ist, und aus einer UV-Strah­lungseinrichtung, die der Auftragseinrichtung für eine auf die IR-behandelten Druckfarben auf­zubringende lackartige UV-reaktive Beschichtung nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft aus der UV-Strahlungseinrichtung (14) in die IR-Trockeneinrichtung (12) einge­speist wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß in der IR-Trockeneinrichtung (12) - in Transportrichtung der Druckmaschine gesehen - hinter einem IR-Strahlungskörper (15) ein Ozonerzeuger (21), vorzugsweise eine stabförmige Hochdruck-Gasentladungslampe (2) wie eine Quecksilberdampflampe angeordnet ist, die unter Bildung eines Ringraumes (5) von ei­ner Metall- oder Keramikhülse (1) umgeben ist, deren Wandung Öffnungen (6) aufweist, aus de­ nen in den Ringraum (5) eingeblasene Luft in Richtung auf die zu behandelnde(n) Farb­schicht(en) entweicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Öffnung(en) (6) des Ring­raumes (5) in einen Kanal (8) münde(t)(n), der zick-zack-förmig außen an dem in bezug auf die zu behandelnde(n) Farbschicht(en) abge­wandten Bereich der Metall- oder Keramikhülse (1) anliegt und dessen zweckmäßigerweise als Blasdüse ausgebildeter Auslaß (9) auf diese Farbschicht(en) gerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckgasentladungs­lampe (2) im Ringraum (5) exzentrisch angeord­net ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Bereich zwischen dem IR-Strahlungskörper (15) und dem Ozonerzeuger (21) eine Absaugeinrichtung ein­wirkt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (6) in der Hülse (1) als mindestens ein sich über deren (1) gesamte Länge erstreckender Schlitz ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) und/­oder der Kanal (8) aus einem nicht oxidierba­ren Werkstoff bestehen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) und/­oder der Kanal (8) aus einem Werkstoff mit katalytischen Eigenschaften zur Erzeugung von Ozon aus vorzugsweise Luftsauerstoff bestehen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) und/oder der Kanal (8) aus einem Werkstoff bestehen, der kurzwel­lige, insbesondere UV-Strahlung in Wärmestrahlung umwandelt.

Zeichnung