VERFAHREN ZUR GEREGELTEN UND GESTEUERTEN WIEDERBEFEUCHTUNG UND TROCKNUNG VON PAPIERBAHNEN

Abstract

 Ein Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs (2) mittels einer Trocknungseinheit (1), die eine Anzahl von Trocknungselementen (14) umfasst, die quer zur Transportrichtung (x) des Bedruckstoffs (2) angeordnet sind und auf den Bedruckstoff (2) gerichtet sind, um diesen jeweils mit einer Trocknungsintensität zu trocknen, wobei durch die einzelne Ansteuerung der Trocknungselemente (14) auf möglichst einfache Art und Weise eine besonders gleichmäßige Trocknung der Bedruckstoffbahn bzw. des Drucks ermöglicht werden soll, so dass ein für die Bedruckstoffbahn und die weitere Verarbeitung optimaler und gleichmäßiger Trocknungsgrad mit einer gewünschten Restfeuchte erzielt wird. Dazu werden mindestens zwei Trocknungselemente (14) derart angesteuert, dass mindestens zwei Bereiche quer zur Transportrichtung (x) des Bedruckstoffs (2) mit einer unterschiedlichen Trocknungsintensität beaufschlagt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs mittels einer Trocknungseinheit, die eine Anzahl von Trocknungselementen umfasst, die quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs angeordnet sind und auf den Bedruckstoff gerichtet sind, um diesen jeweils mit einer Trocknungsintensität zu trocknen, wobei die Trocknungselemente einzeln angesteuert werden können und ein Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs mittels einer Befeuchtungseinrichtung, die eine Anzahl von Befeuchtungselementen umfasst, die quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs angeordnet sind und auf den Bedruckstoff gerichtet sind, um diesen jeweils mit einer Feuchtigkeitsmenge zu befeuchten, wobei die Befeuchtungselemente einzeln angesteuert werden können.

[0002] Bei Digitaldruckmaschinen, die insbesondere nach dem Inkjet-Druckverfahren arbeiten, werden mit der Farbe relativ hohe Mengen an Flüssigkeit auf den Bedruckstoff aufgetragen und dringen in diesen ein, was insbesondere bei größeren Einträgen von Wasser als Lösemittel der Druckfarbe in Papier zu Problemen führen kann. Dabei sind insbesondere die Ausdehnung des Papiers sowohl in Längsrichtung als auch quer zur Faserrichtung, das Bilden von sogenannten Wassersäcken, d.h. durch die Dehnung verursachte Längung und die Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Papiers zu beachten. Dies führt im Laufe der weiteren Verarbeitung des Bedruckstoffs zu Problemen und damit auch Qualitätseinbußen im Endprodukt und beispielsweise zum Verwerfen des Bedruckstoffs bei einem in Bedruckstoffrichtung gesehenen asymmetrischen bzw. ungleichen Farbauftrag aufgrund von sehr hoher Welligkeit des Papiers.

[0003] Durch die Feuchtigkeit kann sowohl der Druckprozess als auch der nachgeschaltete Nachverarbeitungsprozess beeinflusst werden. In der Nachverarbeitung führt dies beispielsweise zu der Problematik, dass sich das Papier entweder extrem unterschiedlich bezüglich der Elektrostatik verhält oder sehr wellig ist. Es kann aber auch ein Problem sein, dass aufgrund der teilweise hohen Feuchtigkeit des Papiers keine Elektrostatik beispielsweise zum Verblocken aufeinander liegender Blätter oder Signaturen verwendet werden, da die Elektrostatik bei höherer Bedruckstoffdichte abgeführt wird.

[0004] Um die Feuchtigkeit des Bedruckstoffs zu reduzieren, werden im Stand der Technik daher Trocknungseinheiten eingesetzt, die mittels Heizelementen den Bedruckstoff trocknen.

[0005] Aus der Druckschrift WO 2014/046665 ist beispielsweise eine derartige Trocknungseinheit für eine Bedruckstoffbahn offenbart. Dabei ist eine Anzahl von Trocknungselementen vorgesehen, die quer zur Bedruckstoffbahn positioniert sind. Jedes dieser Trocknungselemente umfasst dabei ein Heizelement, um die Umgebungsluft aufzuheizen und einen Ventilator, der die warme Luft in Richtung der Bedruckstoffbahn lenkt. Auf diese Art und Weise kann die Bedruckstoffbahn, die an der Trocknungseinheit vorbei geführt wird, selbst oder die Farbe getrocknet werden. Für eine möglichst gleichmäßige Trocknungstemperatur über die Bahnbreite sind Sensoren in den Trocknungselementen vorgesehen, die die Lufttemperatur messen. Diese Daten werden dazu verwendet, die Geschwindigkeit der einzelnen Trocknungselemente derart einzustellen, dass eine gleichmäßige Temperaturverteilung und somit Trocknung ermöglicht wird.

[0006] Eine derartige Vorrichtung kann allerdings nicht verhindern, dass die Bedruckstoffbahn bzw. der Druck auch nach der Trocknung eine ungleichmäßige Feuchtigkeitsverteilung aufweist. Je nach Ausgangsfeuchte kann es dabei allerdings auch bei der Druckschrift WO 2014/046665 weiterhin zu Bereichen kommen, die eine Grenzfeuchtigkeit überschreiten und im Gegensatz dazu zu anderen Bereichen, die zu trocken sind und somit die Eigenschaften der Bedruckstoffbahn ebenfalls beeinträchtigen. Eine derartige Vorrichtung führt somit dazu, dass bei ungleicher Feuchtigkeit zwar die Bereiche hoher Feuchtigkeit getrocknet werden können, aber gleichzeitig die Bereiche nicht so hoher bzw. normaler Feuchtigkeit (ca. 2% bis 5% relative Feuchtigkeit) aufgrund fehlendem Lösungsmittel/Wasser Auftrag umso stärker ausgetrocknet werden, so dass die Restfeuchtigkeit des Papieres auf beispielsweise unter 2% relative Feuchte absinkt. Derart trockenes Papier hat aber ebenfalls ungünstige mechanische Eigenschaften, da es sehr spröde und steif ist, und lässt sich somit ebenfalls schlecht verarbeiten.

[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs der oben genannten Art anzugeben, das auf möglichst einfache Art und Weise eine besonders gleichmäßige Trocknung der Bedruckstoffbahn bzw. des Drucks ermöglicht, so dass ein für die Bedruckstoffbahn und die weitere Verarbeitung optimaler und gleichmäßiger Trocknungsgrad mit einer gewünschten Restfeuchte erzielt wird.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem mindestens zwei Trocknungselemente derart angesteuert werden, dass mindestens zwei Bereiche quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs mit einer unterschiedlichen Trocknungsintensität beaufschlagt werden und/oder mindestens zwei Befeuchtungselemente derart angesteuert werden, dass mindestens zwei Bereiche quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs mit einer unterschiedlichen Feuchtigkeitsmenge beaufschlagt werden.

[0009] Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass der Eintrag von Lösemittel/Wasser vom Farbauftrag abhängig ist. Da auch die Farbe nicht gleichmäßig aufgetragen wird, ist auch die Feuchtigkeit nicht gleichmäßig auf den Bedruckstoff verteilt, sondern verändert sich sowohl in Bedruckstoffrichtung als auch quer dazu und ist üblicherweise in beiden Richtungen inhomogen. Es wurde dabei erkannt, dass bei gleicher Trocknungsdauer die Bereiche hoher Feuchtigkeit stärker getrocknet werden müssen, als die Bereiche geringerer Feuchtigkeit oder aber in alternativer oder zusätzlicher Ausgestaltung die Bereiche geringerer Feuchtigkeit vor oder nach dem Trocknen entsprechend stärker befeuchtet werden müssen. Aus diesem Grund werden die mehreren quer zur Bedruckstoffrichtung angeordneten Trocknungselemente oder Befeuchtungselemente derart eingestellt, dass die Trocknungsintensität, also die bereitgestellte Temperatur zur Trocknung, bzw. Befeuchtungsintensität, also die Feuchtigkeitsmenge, variiert. Dabei sind mindestens zwei Bereiche bzw. Zonen quer zur Bedruckstoffrichtung vorgesehen, die mit einer unterschiedlichen Trocknungs- oder Befeuchtungsintensität beaufschlagt werden.

[0010] Für eine optimale Trocknung des Bedruckstoffs bzw. eine möglichst konstante Restfeuchtigkeit des Bedruckstoffs wird in besonders bevorzugter Ausführung die Steuerung der Trocknungselemente bzw. der Befeuchtungselemente auf Basis von Messdaten einer Sensoreinheit vorgenommen. Dabei wird in bevorzugter Ausgestaltung die relative Feuchte des Bedruckstoffs bestimmt. Dabei kann die Sensoreinheit ebenfalls aus einer Anzahl von Sensorelementen bestehen, die quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs angeordnet sind. Die Sensorelemente messen dabei die relative Feuchte eines einzelnen Bereiches des Bedruckstoffs. Eine Steuereinheit kann anschließend auf Basis der Messdaten jedes einzelnen Bereiches, das diesen Bereich zugeordneten Trocknungs- oder Befeuchtungselement ansteuern und die optimale Trocknungsintensität bzw. Feuchtigkeitsmenge bestimmen, damit die Bedruckstoffbahn anschließend quer zur Transportrichtung eine im Wesentlichen konstante Verteilung der relativen Feuchte aufweist.

[0011] Neben der Sensoreinheit zur Messung der relativen Feuchte, kann auch die Welligkeit der Bahn detektiert werden und aus ihr die Feuchtigkeit indirekt bestimmt werden. Da beim Inkjet-Verfahren der Lösemittel-/Wasser-Eintrag vom Sujet abhängig ist, sind die Stellen hoher Feuchtigkeit mit den Stellen einer hohen Farbbelegung gleichzusetzen. Somit können als Sensorelemente auch optische Sensoren zur Erfassung der Stellen unterschiedlicher Farbbelegung zum Einsatz kommen.

[0012] Aufgrund des direkten Zusammenhangs zwischen Farbbelegung und Feuchtigkeit bzw. Feuchtigkeitseintrag können die Bereiche hoher Feuchtigkeit auch aus den Druckdaten bzw. Vorstufendaten generiert werden, da Stellen mit hoher Farbbelegung einem hohen Feuchtigkeitsauftrag, Stellen mit mittlerer Farbbelegung einem mittleren Feuchtigkeitsauftrag und Stellen mit geringer Farbbelegung einem geringeren Feuchtigkeitsauftrag etc. entsprechen. Aus diesem Grund wird in alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Ausgestaltung die Steuerung der Trocknungselemente bzw. der Befeuchtungselemente auf Basis von hinterlegten oder eingegebenen Druckdaten oder Vorstufendaten vorgenommen. Dabei kann zusätzlich die Bedruckstoffgeschwindigkeit und der Weg des Bedruckstoffs berücksichtigt werden, um eine zeitlich optimal abgestimmte Steuerung der Trocknungselemente bzw. Befeuchtungselemente zu erreichen.

[0013] Um eine Veränderung der Farbbelegung in Transportrichtung des Bedruckstoffs zu berücksichtigen, werden in bevorzugter Ausführung die Trocknungselemente bzw. Befeuchtungselemente auch derart angesteuert, dass mindestens zwei Bereiche in Transportrichtung des Bedruckstoffs mit einer unterschiedlichen Trocknungsintensität bzw. Feuchtigkeitsmenge beaufschlagt werden.

[0014] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die unterschiedliche Trocknung bzw. Befeuchtung einzelner Bereiche quer zur oder auch in Transportrichtung des Bedruckstoffs, die im Rahmen des Druckprozesses inhomogene relative Feuchte des Bedruckstoffs ausgeglichen werden kann. Dadurch wird eine im Wesentlichen gleichmäßige und konstante Verteilung der relativen Feuchte erreicht. Auch kann durch die individuelle Steuerung der Trocknungs- und Befeuchtungselemente eine gewünschte und für die weitere Verarbeitung optimale Restfeuchtigkeit des Bedruckstoffs erreicht werden.

[0015] Ein Ausführungsbeispiel einer Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Figur 1 eine Trocknungseinheit mit einer Sensorleiste und einer Trocknungsleiste,

Figur 2 eine Trocknungseinheit mit einer zusätzlichen Befeuchtungsleiste.

[0016] Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0017] In Figur 1 ist eine Trocknungseinheit 1 für eine Bedruckstoffbahn dargestellt, die die relative Feuchte der Bedruckstoffbahn 2 auf einen gewünschten, einstellbaren Wert reduziert. Dabei ist die Trocknungseinheit 1 gezielt dazu ausgelegt, dass die relative Feuchte der Bedruckstoffbahn 2 nach Durchlauf der Bedruckstoffbahn 2 durch die Trocknungseinheit 1 und über die Breite B der Bedruckstoffbahn 2 einen im Wesentlichen konstanten Wert aufweist.

[0018] Neben einer Trocknungsleiste 4 weist die Trocknungseinheit 1 nach der Figur 1 eine Sensoreinheit 6 in Form einer Sensorleiste auf, deren Messbereich sich über die gesamte Breite B der Bedruckstoffbahn 2 erstreckt und die relative Feuchte oder eine andere Messgröße, aus der direkt oder indirekt die relative Feuchte der Bedruckstoffbahn 2 bestimmt werden kann, misst. Die Sensoreinheit 6 nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 und Figur 2 umfasst dabei eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Sensorelementen 8, die jeweils einen definierten Teilabschnitt der Bedruckstoffbahn 2 messen. In alternativer Ausführung kann die Sensoreinheit 6 auch eine einzelnes Sensorelement 8 oder eine Anzahl von Sensorelementen 8 umfassen, das bzw. die quer zur Transportrichtung x der Bedruckstoffbahn 2 traversierend angeordnet sind. Die Sensoreinheit 6 ist datenseitig mit einer Auswerteeinheit 10 über eine Datenleitung 12 verbunden, über die die Messdaten der Sensorelemente 8 an die Auswerteeinheit 10 gesendet werden und auch bei Bedarf Steuerbefehle von der Auswerteeinheit 10 bzw. einem nicht dargestellten Steuermodul an die Sensoreinheit 6 gesendet werden können.

[0019] Die Auswerteeinheit 10 erstellt aus den Messdaten ein Profil der relativen Feuchte der Bedruckstoffbahn 2 über die Breite B der Bedruckstoffbahn 2 und ermittelt aus diesen Werten eine optimale Einstellung für die Trocknungsleiste 4, um die gewünschte relative Restfeuchte der Bedruckstoffbahn B zu erzielen. Die Trocknungsleiste 4 umfasst dazu ebenfalls eine Anzahl von Trocknungselementen 14, die nebeneinander und im Wesentlichen über die gesamte Breite B der Bedruckstoffbahn 2 angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie die relative Feuchte der Bedruckstoffbahn 2 in einem jeweils zugeordneten Bereich senken. Jedes dieser Trocknungselemente 12 kann dabei einzeln angesteuert werden und die Trocknungsintensität einzeln eingestellt werden, sodass in optimaler Art und Weise aus dem ermittelten Ist-Profil der relativen Feuchte der Bedruckstoffbahn 2, das gewünschte Zielprofil der relativen Feuchte durch Ansteuerung der Trocknungselemente 12 erreicht werden kann. Dazu ist die Trocknungsleiste datenseitig ebenfalls über eine Datenleitung 16 mit der Auswerteeinheit 10 bzw. einem nicht dargestellten Steuermodul der Auswerteeinheit 10 verbunden, um Steuerbefehle an die einzelnen Trocknungselemente 12 zu übertragen.

[0020] Mit einer derartigen Trocknungseinheit 1 ist es somit möglich eine unterschiedliche Verteilung der relativen Feuchte einer Bedruckstoffbahn 2 (dargestellt durch eine unterschiedlich intensive Grauschattierung auf der Bedruckstoffbahn 2) in Abhängigkeit der relativen Feuchte zu trocknen, sodass eine homogene relative Restfeuchteverteilung der Bedruckstoffbahn 2 erzielt werden kann.

[0021] In alternativer oder zusätzlicher Ausführung kann die Trocknungseinheit 1 auch eine Befeuchtungsleiste 18 umfassen. Eine derartige Ausgestaltung der Trocknungseinheit 1 ist in Figur 2 dargestellt.

[0022] Auch die Befeuchtungsleiste 18 umfasst eine Anzahl von nebeneinander liegenden Befeuchtungselementen 20, die im Wesentlichen über die gesamte Breite B der Bedruckstoffbahn 2 angeordnet sind und die Bedruckstoffbahn 2 in einem jeweils zugeordneten Bereich befeuchten kann, so dass die relative Feuchte der Bedruckstoffbahn 2 erhöht wird. Auch diese Befeuchtungseinheit 18 ist datenseitig mit der Auswerteeinheit 10 über eine Datenleitung 22 verbunden, sodass Steuersignale von der Auswerteeinheit 10 bzw. einem nicht dargestellten Steuermodul der Auswerteeinheit an die Befeuchtungsleiste 18 übertragen werden können.

[0023] Im Unterschied zu der Trocknungseinheit 1 nach Figur 1 wird nun allerdings nicht die Bedruckstoffbahn auf eine über die Breite B der Bedruckstoffbahn 2 im Wesentlichen konstante relative Feuchte gesenkt bzw. getrocknet, sondern die Feuchte der Bedruckstoffbahn 2 wird in einzelnen Bereichen erhöht, so dass eine gleichmäßige Verteilung der relativen Feuchte erzielt wird. In Transportrichtung x der Bedruckstoffbahn B nach der Befeuchtungsleiste 18 oder in alternativer, nicht dargestellter Form auch vor der Befeuchtungsleiste 18 ist eine Trocknungsleiste 24 vorgesehen, um die relative Feuchte der Bedruckstoffbahn auf den gewünschten Zielwert zu senken. Diese Trocknungsleiste 24 kann dabei auch wie in Figur 1 dargestellt eine Anzahl von einzeln ansteuerbaren Trocknungselementen 14 umfassen. Aufgrund der Angleichung der relativen Feuchte über die Breite B der Bedruckstoffbahn 2 durch die Befeuchtungsleiste 18, kann aber auch ein einzelnes Trocknungselement 14 verwendet werden, das sich über die Breite B der Bedruckstoffbahn 2 erstreckt. Zur Ansteuerung der Trocknungsleiste 24 ist diese ebenfalls datenseitig über eine Datenleitung 26 mit der Auswerteeinheit 10 verbunden.

Bezugszeichenliste

[0024] 

1

Trocknungseinheit

2

Bedruckstoffbahn

4

Trocknungsleiste

6

Sensoreinheit

8

Sensorelement

10

Auswerteeinheit

12

Datenleitung

14

Trocknungselement

16

Datenleitung

18

Befeuchtungsleiste

20

Befeuchtungselement

22

Datenleitung

24

Trocknungsleiste

B

Breite der Bedruckstoffbahn

x

Transportrichtung der Bedruckstoffbahn

Ansprüche

1. Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs (2) mittels einer Trocknungseinheit (1), die eine Anzahl von Trocknungselementen (14) umfasst, die quer zur Transportrichtung (x) des Bedruckstoffs (2) angeordnet sind und auf den Bedruckstoff (2) gerichtet sind, um diesen jeweils mit einer Trocknungsintensität zu trocknen, wobei die Trocknungselemente (14) einzeln angesteuert werden können,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Trocknungselemente (14) derart angesteuert werden, dass mindestens zwei Bereiche quer zur Transportrichtung (x) des Bedruckstoffs (2) mit einer unterschiedlichen Trocknungsintensität beaufschlagt werden.

2. Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs (2) mittels einer Befeuchtungseinrichtung (18), die eine Anzahl von Befeuchtungselementen (20) umfasst, die quer zur Transportrichtung (x) des Bedruckstoffs (2) angeordnet sind und auf den Bedruckstoff (2) gerichtet sind, um diesen jeweils mit einer Feuchtigkeitsmenge zu befeuchten, wobei die Befeuchtungselemente (20) einzeln angesteuert werden können,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Befeuchtungselemente (20) derart angesteuert werden, dass mindestens zwei Bereiche quer zur Transportrichtung (x) des Bedruckstoffs (2) mit einer unterschiedlichen Feuchtigkeitsmenge beaufschlagt werden.

3. Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Trocknungselemente (14) bzw. der Befeuchtungselemente (20) auf Basis von Messdaten einer Sensoreinheit (6) vorgenommen wird.

4. Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6) die relative Feuchte der Bedruckstoffbahn (2) misst.

5. Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Trocknungselemente (14) bzw. der Befeuchtungselemente (20) auf Basis von hinterlegten oder eingegebenen Druckdaten oder Vorstufendaten vorgenommen wird.

6. Verfahren zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungselemente (14) bzw. Befeuchtungselemente (20) derart angesteuert werden, dass mindestens zwei Bereiche in Transportrichtung (x) des Bedruckstoffs (2) mit einer unterschiedlichen Trocknungsintensität bzw. Feuchtigkeitsmenge beaufschlagt werden.

7. Vorrichtung zur Änderung der relativen Feuchte eines Bedruckstoffs (2) mit Mitteln ausgelegt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

Zeichnung