专利名称：一种纸基的表面处理方法以及实施该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纸基尤其是一种包含图案的或印刷物的纸张的表面处理方法。此外，本发明涉及实施该方法的一种装置。
在印刷业和照相业中，要求相应的纸基例如纸张达到高质量的表面而涂布油墨层。根据相应的油墨系统，必要时可用紫外线辐射来这样加速油墨层的固化，即可把色墨装置与印刷机直接连接起来。但这些油墨层的涂布及其足够快速固化的保证尤其是在过程进行阶段或过程中断阶段引起许多问题，因为特别是没有浸润油墨的纸基必须从色墨装置中去掉，并由此可能产生严重的放射。再加上油墨固化过程产生的放射，因而需要昂贵的防护措施。
印刷品进行表面处理的一个重要原因在于，除了由此可达到较高的耐磨强度和提高耐磨性外，还可达到视所用的油墨系统而定的光泽。
本发明的目的在于，按设备和技术上便于实现的方式以高的可靠性使一种纸基尤其是传送的单张印刷纸达到确定的表面质量。
根据本发明，这个目的是通过印刷纸张的一种表面处理装置来实现的，该装置包括一个可在第一方向内旋转的、形成一个支承面的第一辊，和一个轴向平行于该第一辊布置的第二辊以及一个加热装置，其中，印刷纸张沿一个大致的圆周距离支承在上述支承面上，该第二辊在一个确定的径向力作用下支承在印刷纸张上并可沿第一方向反向旋转，而加热装置则用来加热在该第一辊和该第二辊之间的一个确定的辊缝内的印刷纸张。
这样，在一张一张地传送印刷纸的印刷方法时，就能以有利的方式达到高质量的表面。此外，在用唯一的油墨系统的情况下，也能以有利的方式通过该第二辊的表面质量的协调达到确定的光泽效果或无光泽效果或光泽/无光泽组合效果。在这种情况下，以高的重复精度达到要求的表面效果。
根据本发明的一种特别有利的结构型式，该装置直接并入在单张纸胶印机中。从而达到一个特别紧凑的系统结构。此时，该第一辊可直接由一个压印滚筒或一个传纸滚筒构成。
上述第二辊最好用这样一种材料制成，即其刚度大于印刷纸张材料的刚度。这样在相当小的径向辊压力时就能在辊缝内达到足够高的单位面积压力。该第二辊，最好还有该第一辊，最好至少在其外表面的范围内用一种金属材料制成。
该第一辊的直径最好这样选择，即该辊的外圆周大于在输纸方向测出的印刷纸或纸基的长度。根据一个特别有利的结构型式，该第一辊的直径是这样选择的，即其圆周长度相当于两倍最大的印刷纸长度，包括叼纸装置方面占去的圆周长度。
该第二辊的直径最好小于第一辊的直径。通过这样进行的直径协调，可影响由于辊的曲率半径引起的表面压力并由此也影响所达到的表面处理效果。第二辊的圆周长度最好相当于第一辊的1/n倍圆周长度，其中n相当于第一辊的印刷纸张区域的数目。
根据本发明的一个独特的方面，该加热装置布置成能够从外部加热第二辊的外表面。从而可以有利的方式把要求的辊温度保持在一个很小的误差范围。
本发明还提出了一种符合简化维护观点的加热装置的有利结构型式，这种结构型式包括一个辐射热源。该热辐射最好以红外光谱的范围辐射到第二辊的外表面。热辐射的强度例如可通过辐射源的功率消耗进行控制/调节。另一种解决办法或与这个措施的组合办法是，第二辊的加热通过离该辊的辐射源的距离或通过反射系统或屏蔽系统来进行确定的调整。
该第二辊的表面的外部加热的另一种办法或组合办法是把该加热装置并入在第二辊中。这时能量供应可通过滑动接触系统或无接触(例如电感)的电方式来实现。
一种有利的方式是，在使用一个辊芯或一层加热层的情况下来产生该加热热量，其中该辊芯或加热层用一种导电的塑料材料尤其是一种耐高温的导电硅橡胶制成。
另一种解决办法是，也可用电加热装置以及采用一种热载体例如导热油的加热装置。
根据本发明的一种特别有利的结构型式，该要求的表面效果是通过第二辊的外表面具有一个确定的表面粗糙度来达到的。该确定的表面粗糙度最好通过喷砂或腐蚀方法来调节。该外表面可通过一块紧固的板或套筒来构成。这样，一种要求的机械配置就可通过构成该辊外表面的元件的相应更换或使用来实现。
本发明提出了一种处理具体相当柔性的印刷纸张的特别有利的结构型式，即在该第一辊的圆周方向内依次设置了至少另一个与该第二辊轴向平行的辊。这样就以有利的方式使印刷纸在第一辊上至少进行两次辊压处理，而无需重新张紧印刷纸，其中，第一辊缝的辊压力最好低于第二辊缝的辊压力。而第一辊的表面温度则最好比第二辊的表面温度选择得高一些。
根据本发明的一种有利结构型式，相应的纸基以及油墨或色墨涂布的有利的协调是这样实现的，即贴合在该第一辊或多个辊上的径向压力是可调节的。在相当宽的辊的形状时，辊的形状最好组合构成，从而考虑辊的挠度。也可对相关辊的支承进行预应力施加。
至少一个贴合在该第一辊上的辊的表面温度最好可通过一个中间连接的调节装置来进行调节。这些辊的外表面温度例如可根据特性曲线族来匹配瞬时的辊转速。从而即使在印刷纸张的不同传送速度时也可通过辊缝保证需要的热量供给。第二辊的储热能力最好选择得这样小，以便在温度调节时保证足够的动力，并在辊系统停止时在辊缝的范围内不产生不允许的局部高的过热。
紧贴在该传送滚筒上的辊的温度的均匀性可通过支承辊系统支承的这些辊来实现。该支承辊系统最好包括具有弹性工作面的辊。这些支承辊也可加热。
如前所述，该第一辊例如作为传送滚筒构成。这样，在单张纸印刷机内在色黑或油墨装置之间就可进行表面处理，从而以有利的方式影响色黑或油墨的涂布状态。特别是在这种结构型式中，该第二加热辊的布置和结构具有相当大的自由度。
替换该第一辊作为传送滚筒构成的结构型式的另一种方案是，该第一辊是一个涂墨或涂布组件的压印滚筒，且第二辊布置在印刷纸下行区内。该第二个温度可控的辊和必要时涂墨或涂布组件的压印滚筒配置的、最好也是温度可控的其他辊在这里起平整辊的作用。
也可按特别有利的方式把该第二辊布置在印刷纸上行区内。这样就可把直接整平的并在印刷面范围内加热的印刷纸输入印刷-涂墨或涂布装置中。
在该印刷-涂墨或涂布装置中，油墨或纸的涂料可按有利的方式涂布到连续传送的单张印刷纸上，从而在单张纸印刷方法时也可达到均匀的、必要时具有高光泽效果的印刷纸表面。
通过在单张纸印刷机时按本发明的辊布置所达到的整体的表面处理方法具有这样的优点，即除了一般用的弥散油墨外，不需要别的油墨系统例如紫外线硬化性油墨系统。从而可把设备的能耗保持在一个低的水平。此外，可取消昂贵的(紫外线)干燥系统。还以有利的方式避免了或至少减少了与紫外线硬化性油墨系统的处理有关的放射问题和清除问题。
根据本发明的一种有利结构型式，在印刷纸上涂布一种由热塑性的塑料制成的或至少含有这种塑料的油墨，这种油墨在本发明的辊缝内在80℃至150℃的温度范围内熔化到印刷纸上。
在这种接触熔化过程的范围内，可通过被加热的辊的表面粗糙度来调节要求的光泽或无光泽效果。被加热的辊可在必要时用分离介质润湿，通过这种分离介质可避免先前涂布在印刷纸上的油墨或色墨的过多的附着。
通过在印刷纸上滚动的第二辊的加热，即使在很小的辊压力时也能达到要求的表面效果。从而可处理例如柔性印刷纸尤其是波纹纸的印刷，而不至使这种纸被不允许的严重压缩。
在贴靠于该第一辊的外圆周面上的印刷纸上滚动的辊最好这样支承，使其对于纸基或印刷纸是可调的。在有效的辊多于平整辊时，最好给出压力的独立可调性。相应的伺服传动最好是电动机并通过中央控制部位进行控制。
该平整辊的表面最好是防腐蚀的并具有视所需平整度而定的相应表面粗糙度。在要求高光泽效果时，该平整辊最好具有抛光的或镀铬的表面。
该平整辊的表面温度在正常运行时最好为120℃至150℃，其中该温度可根据纸张传送速度匹配调节。
根据本发明的一个特别有利的结构型式，除了温度可控的平整辊外，还设置了冷却辊，纸基或印刷纸在平整过程结束后可通过这些冷却辊直接与纸基或印刷纸表面接触而重新被冷却。另一种解决办法或与这个措施组合的解决办法是，也可通过将周围空气或冷却空气吹到纸张上进行冷却。
除了上述的高沸点的油或电加热装置外，这些辊的加热也可用带有自身温度稳定器或调节器的加热带或加热层。根据本发明的一个优选结构型式，电能向辊的传递在这里也可通过旋转载体例如滑环形式来实现。
特别是在用热辐射源来加热该平整辊时，可按有利的方式设置屏蔽装置，以避免热辐射到相邻的部件上。特别是在用本发明的平整辊布置方式时，在一个双涂墨装置的中间干燥器的范围内安置这些辊是特别有利的，也有助于保持尽可能小的能耗。
在用一个热辐射源例如一个电热辐射器来加热该平整辊的情况下，该辊芯最好设计成只具有相当小的导热能力。根据本发明的一种特别有利的结构型式，用一种化学纤维增强的或CFK或陶瓷复合材料制作辊芯即可实现这个目的。该平整辊的最好作成相当薄的金属表面可比较容易地升到所要求的额定温度。
该导热性可通过辊外表面相邻的辊区域的结构进行确定。在这里可用选定的金属层或金属合金层。
最好设置传感装置来监控辊表面的温度并根据相应的测试值进行调节。
除了可用无接触探测的传感器外，也可用接触式传感器。后者比较牢固而且价格低廉。该平整辊的温度最好在多个部位进行测量。可根据给定的温度分布特性曲线来调节平整辊的温度分布，以考虑特别是在支承纸基或印刷纸的辊的两侧区域内的增加的散热。为此，在平整辊的轴向两端的范围内，选用的温度最好比中间范围的温度超出大约5至10K。
该温度调节最好通过一个已经与局部不同的散热协调的能量输入来支持。这个目的特别是在用热辐射时可按有利的方式实现。
通过辊的表面温度的监控产生的测试信号也可由一个安全开关电路来处理。这样，只有当辊冷却到一个允许的接触温度时，才可接近平整辊。
本发明的辊布置可按有利的方式分别设置在一个印刷装置的前面。这样就可按设备的有利实现方式达到纸张涂料的均匀性。另一种解决办法或与这个措施的组合解决办法是，为了涂布油墨，上述辊布置也可布置在一个印刷装置后面。
根据本发明的一种特别有利的结构型式，在本发明辊布置的基础上例如可在一个涂墨装置的后面布置一个传送组件。在该传送组件中，数个具有确定表面质量的辊可在印刷纸上滚动，并由此加热印刷纸表面和根据在相辊缝中调节的表面压力压平印刷纸表面。
紧接该传送组件可把纸递到一个送纸滚筒，或为了纸的涂料平整目的传递到一个随动印刷装置。纸张的冷却可通与一个冷却辊，或最好多个冷却辊，最好在纸张下行区内进行接触。也可在纸张上行区直接与支承纸张的滚筒共同作用来实现冷却辊的布置。也可通过冷空气或周围空气尤其是通过松散和鼓风机来进行冷却。
为了平整纸的涂料，最好在一个随动印刷装置的纸张上行区内布置至少一个但最好至少两个平整辊。只要纸上还没有涂布色墨，或涂布的色墨已经足够硬化，则可调到相当高的辊温度。这样就可至少相对于纸的涂料把纸在与加热辊接触的范围内整平。
在选出层压或涂层材料以及印刷色墨的情况下，也可在纸张下行区内布置一个加热的平整辊。在这种情况下，辊压力和最好还有辊温度都最好调节到低的值。紧接着纸张可通过一个冷却辊缝，其中该冷却辊的表面质量应考虑纸张平整的要求程度。
在给定可自由设置一个双涂墨装置的情况下，该双涂墨装置可按本发明的辊布置进行修改，为此，例如可在一层例如用一种塑料材料制成的绝缘层的中间层下面固定一块具有确定表面粗糙度的板。此外，一个热源最好是一个热辐射器，这样通过上述双涂墨装置的修改的滚筒，使其可确定地加热该板的外表面。为此的一个适当位置例如位于涂墨装置时设置的盒式刮墨刀的范围内。特别是例如精抛光的铜板或钢板可作为合适的板。另一种办法是，也可在相应的滚筒(例如油墨印版滚筒)上固定一块复合板，其中该复合板可通过加热带或加热板进行加热。该加热板例如可用一种导电的塑料材料构成。电压供给可在相当少的设备技术成本的情况下通过旋转载体例如滑环布置形式来实现。一个双涂墨滚筒的改装尤其对其滚筒的高抗弯高度以及对其高重量的自重都是特别有利的。
根据本发明的一个独特的方面，可这样实现印刷纸张的特别有效的平整或滚压在一个前置涂墨装置例如在第一涂墨装置中，把一种可热熔的油墨涂布在印刷纸上，并在一个配有本发明加热辊的传送组件内进行这样处理过的纸张的表面平整，其中在该传递组件中的温度和印刷纸的运行速度最好这样协调，以使印刷纸的加热直到进入下一个涂墨装置时还没有完全减弱。这样，就可以有利的方式在第二涂墨装置中还可继续进行印刷纸的表面处理，例如通过一块固定在相应滚筒上的油墨板。这块油墨板可具有确定的、必要时带有光泽/无光泽图案的表面结构。通过只用一块进行了确定腐蚀的三层金属板可在一个被处理的表面内组合不同的无光泽-有光泽效果。通过辊的相应表面结构也可达到压花效果例如产生要求的油墨压花。
至于纸基尤其是印刷纸的表面处理方法有关的文首所述目的是这样实现的在纸基传送步骤的范围内，该纸基尤其是印刷纸被支承在一个由第一辊构成的第一辊表面上的情况下被输入一个辊缝中并在该辊缝中通过第二辊的辊表面对着第一辊表面挤压，且该第二辊的辊表面加热到一个至少350K的预定温度。
该第二辊的辊表面最好加热到390K至420K的温度范围。第二辊对第一辊施加的压力最好根据辊的长度调节到10至25牛顿/厘米的范围的一个值。
所要求的平整效果最好这样确定，即该第二辊的辊表面用一种金属体构成并具有一个与平整效果协调的确定的表面粗糙度。可通过平整辊的相应的互补表面几何形状在纸基上构成防污染的图形即所谓荷叶状结构(Lotusblattstrukturen)。
根据本发明的一个优选的方法，特别是在印刷纸加热温度相当高以及印刷纸传送到一个随动印刷装置时，使印刷纸通过该第一辊输入一个第二辊缝，其中，该第二辊缝与另一个辊共同作用构成，其外表面冷却到一个最好280K至300K的预定温度范围。
此外，本发明装置的特征为，单张纸胶印机的辊装置具有一个支承印刷纸的、抗弯刚度相当大的第一辊和至少一个在该辊上滚动的加热辊，其表面与所要求的印刷纸平整度协调。
具有确定表面粗糙度的多个辊最好相互轴向平行依次布置在该第一辊的圆周方向内。该第一辊可构成传送组件或印刷装置的一部分。
其他有利结构可从各项从属权利要求中得知。
其他细节可从结合附图所述的多种优选结构型式以及有利的详细解决办法的下列说明中得知。附图所示为
图1是具有多个可调节到100℃预定温度范围的平整辊的一个传送组件形式的本发明第一优选结构型式的原理说明图；图2是具有一个在油墨/涂布组件内布置在纸张下行区的平整辊的本发明第二优选结构型式的原理说明图；图3是具有一个布置在纸张上行区内(这里是在涂布装置后面)的平整辊的本发明第三优选结构型式的原理说明图；图4是第四优选结构型式的原理说明图，这里的印版滚筒通过固定一块具有确定表面粗糙度的板以及插入一个加热装置进行了改装；图5是通过一个具有并入的加热装置的辊装置剖开的简化断面图；图6是在用热辐射源情况下，一个辊装置的一种结构型式的简化断面图。
图1表示单张纸印刷机的一个传送组件，该传送组件具有一个送纸滚筒1和传送滚筒2。传送滚筒2设置有在图中未示出的叼纸件。通过该叼纸件可叼住印刷纸运行方向内的纸的前缘。
传送辊2构成一个用于至少一张印刷纸(图中未示出)的支承面3。该支承面具有一个例如通过磨削过程达到的表面粗糙度。
沿传送辊2的外圆周依次设置了三个平整辊4、5、6。这些平整辊4、5、6具有相当高的抗弯刚度并在一个可调的径向力作用下对着传送滚筒2挤压。平整辊4和5配有一个加热装置，以加热平整辊4、5的外圆周表面。平整辊6在这里与一个冷却装置共同作用，从而可把该辊的外圆周表面冷却到25℃的温度范围。
平整辊4、5、6具有一个基本上与要求的平整度相当的表面粗糙度。在所示的结构型式中，依次布置在传送方向内的平整辊6的表面比前面的辊的表面稍微光滑一些。
图2的结构型式表示辊布置作为一个集成在油墨或涂布组件的纸张下行区的单元。在这种结构型式中，设置了一个加热的平整辊4、该平整辊支承在一张印刷纸上，而该印刷纸则全面支承在一个压印滚筒7的外圆周表面上。通过涂墨装置或涂布装置8在印刷纸上达到的着色与加热平整辊4共同作用可导致一个与平整辊4的表面质量相当的平整表面。
图3所示的结构型式表示本发明的辊布置也是通过一个平整辊4(6)与一个压印滚筒7的共同作用来实现的。与图3的结构型式不同的是，这里的平整辊4布置在印刷纸上行区内和一个涂布装置(未示出)后面。必要时，在这个部位可以放弃平整辊4(5)的加热。在这种结构型式中，该压印滚筒包括两个叼纸件9、10。通过平整辊4(5)的相当刚性的支承以及该叼纸件凹槽的两侧搭接可以防止平整辊4(5)的振动。
图4表示本发明一种结构型式的简化示意图。这里的平整辊4通过热辐射装置11、12进行加热。平整辊4在这里与一个压印滚筒7共同作用。平整辊4在这里由一个印版滚筒构成，其上固定了一块具有确定表面粗糙度的板。该印版滚筒的外圆周与压印滚筒7的外圆周是这样协调的，即构成一个整数的周长比。
热辐射装置11、12是这样构成的，即它们可把红外线光谱的辐射辐射到平整辊4。辐射密度分布是这样选择的，即使在该平整辊瞬时停止的情况中，局部也不会达到不允许的高温。
图5表示一个内部加热的平整辊4的简化结构。该平整辊在这里包括一块构成该辊外表面的板14，此板在这里例如用抛光的钢板制成。板14支承在一层用一种导电的塑料材料制成的塑料层15上。电压供应通过一个在这里只是一侧示出的、但至少是成对设置的滑环装置16来进行，该滑环装置与塑料层15导电连接。在由塑料层15构成的加热装置和一个辊芯17之间设置了一层绝缘层18，从而减少了热输入辊芯17中。
图6表示该加热装置的一种变型方案，这里的热辐射是通过一个反射装置19辐射到平整辊4的外表面。在这里用一个红外线灯泡20作为辐射源。在红外线灯泡20和平整辊4之间设置了一个屏蔽装置21，通过该装置防止直接辐射到该平整辊上。
本发明不限于上述实施例。本发明表面处理用的辊布置例如也可用于卷筒纸或纸带印刷方法。通过把辊系统布置在纸张上行区内，即使平整辊不加热，也可达到改善表面质量的目的。
权利要求
1.印刷纸的表面处理装置，其包括一个可在第一方向内旋转的第一辊(2；7)，该辊形成一个支承面，该印刷纸平面支承在该支承面上；一个轴向平行于第一辊(2；7)布置的第二辊(4；5；6)，其中第二辊(4；5；6)在一个预定的径向力的作用下支承在该印刷纸上并可沿第一辊(2；7)的旋转方向反向旋转；和一个加热装置(11；12；15；16)，其用来加热一个在第一辊(2；7)和第二辊(4；5；6)之间的确定的辊缝范围内的印刷纸。
2.按权利要求1的装置，其特征为，该装置构成单张纸胶印机的一部分。
3.按权利要求1或2的装置，其特征为，第二辊(4；5；6)的直径小于第一辊(2；7)的直径。
4.按权利要求1至3至少一项的装置，其特征为，加热装置(11，12)布置成能够从外部加热第二辊(4；5；6)的外表面。
5.按权利要求1至4至少一项的装置，其特征为，加热装置(11，12)包括一个辐射热源。
6.按权利要求1至5至少一项的装置，其特征为，加热装置(11，12)并入在第二辊中。
7.按权利要求1至4至少一项的装置。其特征为，第二辊(4；5；6)的外表面具有一个确定的表面粗糙度。
8.按权利要求1至7至少一项的装置，其特征为，在第一辊(2；7)的圆周方向内依次设置了至少另一个与第二辊(4)轴向平行的辊(5，6)，后者也支承在印刷纸上。
9.按权利要求1至8至少一项的装置，其特征为，对着第一辊(2；7)压到印刷纸上的辊(4；5；6)的径向压力是可调的。
10.按权利要求1至9至少一项的装置，其特征为，对着第一辊(2；7)压的至少一个辊(4；5；6)的表面温度是可调的。
11.按权利要求1至10至少一项的装置，其特征为，第一辊(2)是一个传送组件辊。
12.按权利要求1至11至少一项的装置，其特征为，第一辊(7)是一个墨粉或涂布组件辊，且该第二辊布置在印刷纸的下行区域内。
13.按权利要求1至12至少一项的装置，其特征为，第二辊(4)布置在印刷纸的上行区域内。
14.一种纸基尤其是印刷纸的表面处理方法，在这种方法中，在纸基传送步骤的范围内，该纸基在支承在一个由第一辊构成的第一辊表面上的情况下，被输入一个辊缝中并在该辊缝中被第二个辊的辊表面对着该第一辊表面挤压，且该第二辊的辊表面加热到一个至少350K的预定温度。
15.按权利要求14的方法，其特征为，该第二辊的辊表面被加热到390K至420K的温度范围。
16.按权利要求14或15的方法，其特征为，该第二辊对该第一辊施加的压力根据辊的长度调节到10到25牛顿/厘米的范围。
17.按权利要求14至16至少一项的方法，其特征为，该第二辊的辊表面由一种金属体构成并具有确定的表面粗糙度。
18.按权利要求14至17至少一项的方法，其特征为，该纸基被该第一辊输入第二辊缝中，该第二辊缝与另一个辊共同作用构成，其外表面是冷却的。
19.按权利要求14至18至少一项的方法，其特征为，该方法在一个纸张印刷过程的范围内在该印刷纸的经过范围内由一个单张纸印刷机实行。
全文摘要
本发明涉及一种纸基尤其是一种包含图象的或印刷物的纸张的表面处理方法。此外，本发明涉及实施该方法的一种装置。本发明建议，该纸基通过一个辊装置来进行处理，该辊装置包括一个可在第一方向内旋转的第一辊(2；7)，该辊形成一个支承面(3)，该印刷纸平面支承在该支承面上；一个轴向平行于第一辊(2；7)布置的第二辊(4，5，6)，其中该第二辊在一个预定的径向力的作用下支承在该印刷纸上并可沿该第一辊的旋转方向反向旋转；和一个加热装置(11，12)，用其来加热在该第一辊和该第二辊之间的一个确定的辊缝范围内的印刷纸。这样就可在单张纸印刷方法的范围内实现具有改善表面质量的印刷品。
文档编号D21H23/68GK1429301SQ01809644
公开日2003年7月9日 申请日期2001年5月4日 优先权日2000年5月17日
发明者U·容, T·瓦特尔 申请人:曼·罗兰·德鲁克马辛伦公司