Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bedruckung und Trocknung einer Kunststoff-Folienbahn, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind bereits aus der DE 44 30 527 C2 bekannt. Die darin offenbarte Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Folienbahn in Bahnvorschubrichtung hinter einem letzten Druckwerk auf ihrer bedruckten Oberfläche flammgetrocknet wird. Somit stehen die Offset-Druckwerke in unmittelbarer Verbindung mit der Flammtrocknungsstation, wodurch die Folienbahn mit der während des Druckvorgangs eingestellten Zugspannung auch durch die Flammtrocknungsstation geführt wird, wo schon eine geringe Zugspannung zur Verformung der Folienbahn während der Flammtrocknungsphase führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein derartiges Verfahren oder eine derartige Vorrichtung zum Drucken von im Offset-Verfahren bedruckten Folienbahnen anzugeben, bei der die Druckwerke und die Flammtrocknungsstation voneinander derart entkoppelt werden, dass im Druckbereich und im Flammtrocknungsbereich unterschiedliche Spannungen der Folienbahn eingestellt werden können, wodurch die Folienbahn im Flammtrocknungsbereich auch spannungslos gefahren werden kann.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen einem letzten Druckwerk und der mindestens einen Flammtrocknungsstation eine Zugwalze angeordnet ist, die auf der unbedruckten Fläche der Folienbahn angreift und die Folienbahn auf Zug beansprucht. Dadurch lässt sich der Druckbereich mit der gewünschten Bahnspannung fahren, während hinter der Zugwalze die Bahnspannung herabgesetzt werden kann, sodass eine für den Flammtrocknungsbereich geeignete geringere Spannung eingestellt werden kann. Es ist demnach auch möglich, dass die Bahn im Flammtrocknungsbereich spannungslos gefahren wird.

Ferner ist bevorzugt, dass die Zugwalze eine mit einer Vielzahl von Öffnungen an ihrer Mantelfläche versehene angetriebene (Vakuum-)Walze ist, die geeignet ist, die Folienbahn mit Unterdruck zu beaufschlagen. Dadurch lässt sich der Druckbereich geeignet abschließen, wobei sich durch die Stärke des Vakuums und die Drehgeschwindigkeit der Zugwalze die Bahnspannung der Folienbahn einstellen lässt.

Bevorzugt sind zwischen dem letzten Druckwerk und der Flammtrocknungsstation sowie hinter der Flammtrocknungsstation jeweils eine in etwa 45° zur Bahnvorschubrichtung ausgerichtete Umlenkwalze angeordnet. Die Umlenkwalzen haben die Aufgabe, den Raumbedarf der Vorrichtung dadurch zu reduzieren, dass die Folienbahn in einer Richtung von 90° gegenüber der Bahnvorschubrichtung umgelenkt, sodann in dieser Richtung flammgetrocknet und schließlich wieder in die Richtung der ursprünglichen Bahnvorschubrichtung zurückgelenkt wird. Dadurch lässt sich die lineare Abmessung der Anlage in Bahnvorschubrichtung erheblich reduzieren, da die vergleichweise große Flammtrocknungsstation quer zur Bahnvorschubrichtung angeordnet werden kann.

Die Umlenkwalzen sind bevorzugt als stationäre Luftpolster-Walzen ausgebildet, die aufgrund von in der Mantelfläche gebildeter Öffnungen geeignet sind, die Folienbahn mit einem Luftpolster zu beaufschlagen. Mit dieser Anordnung wird über der Mantelfläche der Walzen ein Luftpolster gebildet, das für eine zerstörungsfreie Wendung der Folienbahn um 90° sorgt. Ohne geeigneten Luftfilm würde die Rückseite der auf der Vorderseite bedruckten Folienbahn beschädigt werden.

Es ist bevorzugt, dass die Flammtrocknungsstationen eine Mehrzahl von Flammtrocknungseinrichtungen aufweist, deren Düsen einen Abstand von 0,5 bis 4 cm von der Folienbahn einhalten, wobei ein Bereich von 1 bis 3 cm bevorzugt ist und ein Bereich von 1,5 bis 2,5 cm besonders bevorzugt ist. Mit diesen Maßnahmen ist bei geringem Energieverbrauch eine befriedigende Schockverdampfung der im flüssigen Farbauftrag enthaltenen Lösungsmittel möglich, ohne die Folie zu verformen.

Es ist bevorzugt, dass die Flammtrocknungseinrichtungen bzw. Gasbrenner eine Austrittsdüse für die Flamme aufweisen, deren freie Öffnungslänge durch endseitig angebrachte Verschlusseinrichtungen veränderbar ist. Dadurch lässt sich die freie Austrittslänge der Düse von etwa 600 mm bis 820 mm kontinuierlich verändern. Die Verschlusseinrichtungen sind bevorzugt Abschott-Einrichtungen, die die freie Öffnung verschließen.

Bevorzugt sind die Flammtrocknungseinrichtungen wassergekühlt, was ihre Leistungsfähigkeit erhöht und den Wärmeverlust reduziert.

Bevorzugt ist oberhalb der Flammtrocknungsstation eine Absaugstation für während des Flammtrocknungsprozesses gebildete Gase vorgesehen. Die Absaugstation reinigt die Abluft von Dämpfen, die unter Schockverdampfung der Lösungsmittel des Farbauftrags entstehen und schafft damit eine unbelastete Betriebsatmosphäre.

Zwischen Flammtrocknungsstation und hinterer Umlenkwalze ist bevorzugt ein Kühltunnel angeordnet, innerhalb dessen die Bahn mit einem Luftstrom gekühlt wird, wobei hinter der hinteren Umlenkwalze ein Kühlwerk angeordnet ist, das mit Teflon beschichtete Kühlwalzen aufweist.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass im Bereich der Flammtrocknungsstation unterhalb des Gasbrenners angeordnete gekühlte Walzen vorgesehen sind, die als Stützwalzen dienen. Eine leichte Umschlingung der Walzen durch die Folienbahn ist vorgesehen, um die Walzen durch die laufende Folienbahn anzutreiben und die Kühlung der Folienbahn durch die wassergekühlten Walzen sicherzustellen. Eine leichte Umschlingung wird bsp. erreicht, indem die Walzen in Richtung der Folienbahn gespannt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bedruckung und Trocknung einer Kunststoff-Folienbahn, insbesondere PP-, PS- oder PE-Folienbahn, wird die Folienbahn mit unterschiedlichen Farbaufträgen bedruckt und anschließend auf der bedruckten Seite einer Flammtrocknung unterworfen, wobei die Folienbahn nach der Bedruckung und vor der Flammtrocknung an ihrer unbedruckten Seite auf Zug beansprucht wird.

Bevorzugt wird die Folienbahn vor der Flammtrocknung sowie in Bahnvorschubrichtung hinter der Flammtrocknung jeweils in etwa 90 ° umgelenkt. Mit dieser Maßnahme läßt sich der Flammtrocknungsprozess von der linearen Bahnvorschubrichtung entkoppeln und in eine Ebene senkrecht zur linearen Bahnvorschubrichtung verlegen, um die Abmessungen der Anlage zu reduzieren.

Bevorzugt wird die Folienbahn bei der Umlenkung durch ein Luftpolster geführt. Damit läßt sich eine Beschädigung der empfindlichen Folie vermeiden.

Bevorzugt wird die Breite der Flamme bei der Flammbetrocknung auf die Breite der Folienbahn eingestellt.

Bevorzugt werden die während der Flammtrocknung gebildeten Gase abgesaugt, um die Schadstoffbelastung des Arbeitsraums zu begrenzen.

Bevorzugt wird die Folienbahn vor der hinterer Umlenkung und nach der hinteren Umlenkung gekühlt. Damit wird eine ausreichende Kühlung der heißen Folienbahn sichergestellt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

• Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, mit einer Vorrichtung zum Bedrucken und Trocknen von Kunststoff-Folien

In Figur 1 sind mehrere im Abstand hintereinander in Bahnvorschubrichtung angeordnete Druckwerke 10, 12, 14 und 16 vorgesehen, die eine etwa 300 - 600 µ dicke PP (Polypropylen) Folie mit Aufträgen unterschiedlicher Farbe versehen. Die Druckwerke sind geeignet, die Folienbahn von der Rolle abzuziehen und - unter Zuhilfenahme einer Infeed-Einrichtung - mit einer Geschwindigkeit von 180 m/min zu fördern und zu bedrucken. Die Bedruckung der PP-Folienbahnen erfolgt im Rollenoffset-Verfahren. Die Offset-Druckwerke sind mit den Bezugsziffern 10, 12, 14, 16 gekennzeichnet, wobei das letzte Druckwerk mit Bezugsziffer 16 gekennzeichnet ist. Hinter dem letzten Offset-Druckwerk 16 befindet sich in Bahnvorschubrichtung eine angetriebene und unter Unterdruck stehende Zugwalze 24, die den Abschluss des Druckbereichs bildet. Die Zugwalze ist mit etwa 3 bis 5 mm großen Öffnungen an ihrer Mantelfläche versehen, durch die ein im Inneren der Vakuumwalze gebildeter Unterdruck an die Folienbahn weitergegeben wird, so dass diese auf die Zugwalze 24 gedrückt wird. Die Zugwalze 24 ist eine sogenannte einseitig angreifende Zugwalze, wobei durch Einstellung der Drehgeschwindigkeit der Walze und der Stärke des Vakuums die Abzugsgeschwindigkeit und die Bahnspannung in Abhängigkeit von dem in den Druckwerken eingestellten InFeed einstellbar sind. Die auch als Vakuumwalze bezeichnete Zugwalze 24 ist mit einem eigenen Motor zur Erzeugung von Unterdruck versehen und besitzt innerhalb der angetriebenen Walze einen stationären Ansaugbereich, der sich über mindestens 180° des Zylindersegments erstreckt. Dadurch ist sichergestellt, dass ein ausreichender Bereich der angesaugten Folienbahn durch die Vakuumwalze zwangsgefördert wird. Die Vakuumwalze bildet den Abschluss des Druckbereichs und trennt den Druckbereich vom Flammtrocknungsbereich. Im Stand der Technik waren diese Bereiche nicht getrennt, sodass bei hoher Bahnspannung die Folie im Flammtrocknungsbereich überdehnt und gegebenenfalls zerstört wurde.

Hinter der Vakuumwalze bzw. Zugwalze 24 ist in Bahnvorschubrichtung eine nicht angetriebene, stationäre mikroporöse Umlenkwalze 26 vorgesehen, die in einem Winkel von 45° zur Bahn angeordnet und mit einer Vielzahl von Öffnungen an ihrer Mantelfläche versehen ist, durch die ein im Inneren geförderter Luftstrom auf die Mantelfläche aufgebracht wird, sodass er dort ein Luftkissen bzw. einen Luftfilm bilden kann. Die Öffnungen habe eine Größe im Bereich von 1 - 3 My. Der Luftfilm bzw. das Luftpolster sorgt für eine zerstörungsfreie Wendung der Folienbahn um 90° auf ihrer unbedruckten Fläche. Ohne einen Luftfilm bzw. ein Luftpolster bestünde die Gefahr der Beschädigung der Rückseite der Folienbahn. Es ist eine stationäre Anordnung der Umlenkwalze 26 bevorzugt, da durch eine eventuelle Drehung der Walze eine Beeinflussung der Bahnführung stattfinden könnte, die es zu vermeiden gilt. Es ist vorgesehen, jede Walze mit einem Druck von 6 bis 10 bar zu beaufschlagen. Aufgrund des gebildeten Luftfilms an der Oberfläche liegt die Folie nicht auf der Mantelfläche auf, sondern hat aufgrund des gebildeten Luftkissens einen geringen Abstand von einigen µ zur Manteloberfläche der Umlenkwalze.

Die in 90° zur ursprünglichen Bahnvorschubrichtung umgelenkte Folienbahn wird zunächst über eine Rolle 29 geleitet und sodann über eine Rolle 31 in eine Trocknungsstation 18 geführt, die aus einer Gruppe von drei hintereinander angeordneten jeweils dreireihigen Flammtrocknungseinrichtungen bzw. Gasdüsen gebildet ist. Jede Flammtrocknungseinrichtung erstreckt sich über eine Länge von 780 bis 820 mm, lässt sich jedoch aufgrund endseitig angebrachter (nicht gezeigter) Verschlusseinrichtungen auf eine freie Öffnungslänge von 600 mm verkürzen. Die Flammtrocknungseinrichtungen sind wassergekühlt, wobei für einen dreireihigen Brenner eine Heizleistung von 150 kW vorgesehen ist. Die Düsen der Flammtrocknungseinrichtungen halten einen Abstand von bevorzugt 1 bis 3 cm, besonders bevorzugt 1,5 bis 2,5 cm von der Oberfläche der Folienbahn ein. Unterhalb der Flammtrocknungseinrichtungen sind gekühlte Walzen in Form von die Folienbahn 2 umschlingenden Stützwalzen vorgesehen, um eine Verformung der Folienbahn zu verhindern. Die gekühlten Walzen besorgen eine leichte Umschlingung der Folienbahn, damit die Walzen durch die Folie angetrieben werden können, wodurch die wassergekühlten Walzen auch die Folie kühlen.

Hinter der Flammtrocknungsstation 18 befindet sich ein Kühltunnel 32, der einen Luftstrom ansaugt und an Kühlrippen vorbei auf die Folienbahn 2 lenkt, sodass die Bahn mit einem etwa 15°C kalten Luftstrom gekühlt wird.

In Bahnvorschubrichtung hinter dem Kühltunnel 32 befindet sich eine zweite und somit hintere mikroporöse stationäre Umlenkwalze 28, die ebenfalls in etwa 45° zur Bahnvorschubrichtung angeordnet bzw. ausgerichtet ist und damit die Folienbahn wieder in Richtung der ursprünglichen Bahnvorschubrichtung zurückführt. Auch diese zweite bzw. hintere mikroporöse Umlenkwalze 28 sorgt für eine zerstörungsfreie Wendung aufgrund eines an ihrer Oberfläche bzw. Mantelfläche gebildeten Luftpolsters bzw. Luftfilms. Die hintere bzw. zweite mikroporöse Umlenkwalze 28 ist im Wesentlichen ähnlich wie die erste bzw. vordere Umlenkwalze 26 ausgebildet. Jede Walze wird mit etwa 6 bis 10 bar Luftdruck versorgt, der durch die vielen an der Mantelfläche gebildeten Öffnungen ausströmt und den Luftfilm bildet.

In Bahnvorschubrichtung hinter der hinteren mikroporösen Umlenkwalze 28 befindet sich ein erstes (nicht gezeigtes) Kühlwerk mit etwa auf 20°C gekühlten Kühlwalzen, die geeignet sind, die Folienbahn von einer Temperatur von etwa 70°C auf etwa 40°C zu kühlen. Die Kühlwalzen sind bevorzugt mit Teflonband beschichtet, um eine Anhaftung der Folienbahn bzw. Adhäsion zu vermeiden.

Hinter dem ersten Kühlwerk befindet sich ein (nicht gezeigtes) Lackwerk, das ausschließlich auf der bedruckten Seite der Folienbahn einen Dispersionslack aufträgt.

In Bahnvorschubrichtung hinter dem Lackwerk befindet sich eine Heißlufttrocknung mit etwa 80°C heißer Luft, die geeignet ist, etwaige noch vorhandene Lösungsmittelrückstände aufzunehmen und die Druckseite der Folienbahn zu trocknen.

Hinter der Heißlufttrocknungsstation befindet sich in Bahnvorschubsrichtung ein zweites Kühlwerk, das ebenfalls mit 20°C gekühlte Kühlwalzen aufweist, die geeignet sind, die Folientemperatur auf eine Temperatur von 25 bis 28°C zu senken.

Hinter dem zweiten Kühlwerk befindet sich ein Aufrollwerk, mit dem die bedruckte und ausreichend getrocknete Folienbahn aufgewickelt wird, wobei mit zunehmendem Radius der Wicklung die Geschwindigkeit der Wickelrolle sowie die Bahnspannung vermindert werden, sodass ein kontinuierlicher Wickelprozess mit konstanter Fördergeschwindigkeit sichergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben somit durch die einseitig angreifende Zugwalze eine Entkopplung des Druckbereichs vom Flammtrocknungsbereich, was die Gefahr der Beschädigung der Folie in der nach dem Stand der Technik nicht-abgekoppelten Flammtrocknungsphase erheblich reduziert. Ferner kann durch die vor und hinter der Flammtrocknungsstation angeordneten Umlenkwalzen eine erhebliche Platzeinsparung durch Verlagerung des Trocknungsvorgangs senkrecht zur ursprünglichen Druckvorschubrichtung erzielt werden. Die im Stand der Technik bislang hinzunehmenden Qualitätseinbussen sind beseitigt und der Ausschuss reduziert. Auch die Gefahr des Dublierens (ungenaue Punktabtimmung zwischen nachgeordneten Farbwerken) ist verringert.

Eine Alternative für die einseitig angreifende Zugwalze bzw. Vakuumwalze wären zweiseitige Walzen, wobei die obere Walze lediglich im druckmusterfreien Bereich der bedruckten Seite der Folie aufsetzt. Eine derartige Anordnung ist unter besonderen Bedingungen bevorzugt.