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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Korrektur von Passerabweichungen beim Bedrucken von thermisch verformbaren Bedruckstoffen in Rotationsdruckmaschinen mit mehreren Druck- und/oder Lackwerken und mit Temperiereinrichtungen entlang des Bedruckstoffweges.
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Beim Bedrucken von temperatursensiblen Bedruckstoffen, wie z. B. Kunststofffolien, deren Form und Abmessungen sich signifikant temperaturabhängig verändern, in einer Mehrfarbenrotationsdruckmaschine, insbesondere einer Bogenoffsetdruckmaschine, treten infolge des von Druckwerk zu Druckwerk unterschiedlichen Wärmeeintrags in den Bedruckstoff und daraus resultierender unterschiedlicher Wärmedehnung Passerabweichungen zwischen den sequentiell in den Druckwerken aufgebrachten Druckteilbildern auf, die sich in deutlich wahrnehmbaren Abweichungen der Lage und Geometrie der Druckteilbilder der einzelnen Farbauszüge, aus denen sich das Druckbild zusammensetzt, auswirken. Dieses Problem wird verstärkt durch die bevorzugte Anwendung von UV-Farben beim Foliendruck, deren Härtung durch UV-Trockner mit hoher Wärmeabstrahlung erfolgt. UV-Trockner sind dazu in den Druckwerken nach den Druckzonen an der Peripherie der Druckzylinder angeordnet. Die thermische Forminstabilität von Kunststofffolien wird durch die Walzrichtung bei ihrer Herstellung geprägt. In Walzrichtung treten die größten Längenänderungen bei Erwärmung oder Abkühlung auf. Im allgemeinen kommt es bei Erwärmung zu einer reversiblen Dehnung der Kunststoffbogen. Infolge der mit jedem Trocknerdurchlauf nach der Druckzone verbundenen Wärmedehnung des Bedruckstoffes verformt sich dieser in Längs- und/oder Querrichtung. Mit der Abkühlung des Bedruckstoffes auf dem weiteren Transportweg zum folgenden Druckwerk bilden sich die Formabweichungen zurück. Aufgrund der unterschiedlichen Trocknerleistungen und unterschiedlichen Druckwerkkonfigurationen schwankt der Wärmeeintrag in den Bedruckstoff von Druckwerk zu Druckwerk und die Abkühlung der Bogen zwischen den Druckwerken erfolgt i. a. nur teilweise, so dass sich die Bogen während des Transportes durch die Druckmaschine unregelmäßig erwärmen und insbesondere in Walzrichtung ausdehnen. Mit den Bogenabmessungen verändern sich auch die Abmessungen der bereits aufgebrachten Druckteilbilder. Verglichen mit dem Druckteilbild des ersten Druckwerkes wird in den nachgeordneten Druckwerken somit tendenziell schmaler oder kürzer gedruckt. In Abhängigkeit von der Längs- oder Querorientierung der Walzrichtung innerhalb der Bedruckstoffbogen ist dieser Effekt als Breiter-Enger-Drucken oder als Länger-Kürzer-Drucken bekannt. Da die Bogenvorderkanten passgenau in den Greifersystemen geführt werden, nehmen die thermisch induzierten Passerdifferenzen in Richtung auf die Bogenhinterkante zu.
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Da die negativen Auswirkungen der Wärmeabstrahlung der Trockner auf die Formstabilität der Bedruckstoffe den Druckprozess erheblich beeinträchtigen, werden die Bogen im Wirkungsbereich der Trockner gekühlt, um die zugeführte Wärme abzuleiten und so eine Erwärmung der Bedruckstoffbogen zu verhindern. Dies erfolgt mittels Innenkühlung der Druckzylinder oder durch Beblasen der Bogen oder der bogenführenden Zylinderoberflächen mit gekühlter Blasluft. In der
DE 42 29 352 A1 ist eine Flexodruckmaschine für das Bedrucken von Kunststofffolien oder Metallfolien mit UV-Farbe beschrieben, bei der UV-Trockner an der Peripherie von Kühlzylindern angeordnet sind, wobei die Temperierung der Kühlzylinder in Abhängigkeit von der Trocknerleistung erfolgt, um eine konstante Bedruckstofftemperatur zu gewährleisten. Im Druckbetrieb ist jedoch eine vollständige Zwischenkühlung der Bogen bis auf Ausgangstemperatur insbesondere bei höheren Durchlaufgeschwindigkeiten nicht realisierbar, so dass eine konstante Bedruckstofftemperatur vor dem Bedrucken ohne zusätzliche Kühleinrichtungen praktisch nicht erreichbar ist. Im allgemeinen wird der Bedruckstoff beim Durchlauf durch die Druckmaschine zunehmend erwärmt. Aus der
EP 1 314 557 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abkühlen von Bedruckstoffbogen in einer Bogenrotationsdruckmaschine bekannt, in der die Bogen nach dem Durchlauf durch einen Trockner zusätzlich mittels gekühlter Blasluft im gesamten Übergabebereich zwischen zwei Druckwerken abgekühlt werden. Nachteilig an den genannten Kühleinrichtungen ist, dass ihre Temperaturführung auf die Kompensation des Wärmeeintrages zur Erhaltung der Formstabilität der Bedruckstoffe beschränkt ist. In der
DE 101 37 166 A1 ist ein Verfahren offenbart, mit dem Passerfehler infolge von Formabweichungen der Bogen durch analoge thermische Verformung der Druckformen kompensiert werden. Die Temperierung der Druckformen erfolgt dazu unter Ausbildung von druckwerkspezifischen Temperaturgradienten innerhalb der Druckformzylinder. Nachteilig ist der konstruktive und steuerungstechnische Aufwand für die Erzeugung der Druckformtemperaturgradienten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeiten zur Korrektur von Passerabweichungen beim Bedrucken von thermisch verformbaren Bedruckstoffen unter Nutzung vorhandener Mittel zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Anspruchs oder eine Einrichtung mit den Merkmalen des siebenten Anspruches gelöst. Vorteilhafte Verfahrens- und Einrichtungsvarianten sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6 und 8 bis 11.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass nunmehr eine Möglichkeit geschaffen ist, durch zielgerichtete Temperierung des Bedruckstoffes vor dem Aufbringen der Druckteilbilder die Passerabweichungen individuell in jedem Einzeldruckwerk einer Rotationsdruckmaschine zu korrigieren. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, die Wärmedehnungen des Bedruckstoffes verhindern sollen, nutzt das vorgeschlagene Verfahren bewusst diese Formänderungen als Maßnahme zur Korrektur von Passerdifferenzen. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und in der vorgeschlagenen Druckmaschine werden durch gezielte lokale thermische Beeinflussung des Bedruckstoffes unter Ausnutzung seines Wärmedehnungsverhaltens die aus verschiedenen Ursachen resultierenden und in den einzelnen Druckwerken unterschiedlich auftretenden Passerabweichungen in jedem Druckwerk unabhängig von den anderen Druckwerken korrigiert. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es mit beliebigen Trocknersystemen (UV-Trockner, IR-Trockner, Thermolufttrockner) und Kühleinrichtungen durchführbar und bei Kopplung mit Passermesseinrichtungen automatisierbar ist.
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Die Erfindung soll am Beispiel einer Bogenrotationsdruckmaschine näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt in
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1 schematische Darstellung eines Ausschnittes aus einem Druckwerk einer Bogenrotationsdruckmaschine mit bekannten Mitteln zur Bedruckstofftemperierung.
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Eine Bogenrotationsdruckmaschine für des Bedrucken von thermisch sensiblen Bedruckstoffen, z. B. Kunststofffolien, weist mehrere Druckwerke in Reihenbauweise auf. In jedem Druckwerk kann ein Druckteilbild (ein Farbauszug) für den Mehrfarbendruck auf die Bedruckstoffbogen aufgebracht werden. Den Farbwerken können sich Lackwerke anschließen. Zur Erfassung von Passerabweichungen sind bekannte Offline-Messeinrichtungen außerhalb der Druckmaschine oder Online-Messeinrichtungen an den Druck- und Lackwerken vorhanden. Wie aus der 1 ersichtlich, besteht ein Druckwerk aus einem Druckform- oder Plattenzylinder 1, der die Druckform oder Druckplatte trägt, einem Gummituchzylinder 2 und einem Druckzylinder 3, wobei der Gummituchzylinder 2 mit dem Druckzylinder 3 eine Druckzone bildet und dem Druckformzylinder 1 ein (nicht dargestelltes) Farbwerk und ein Feuchtwerk zugeordnet sind. Zwischen den bogenführenden Druckzylindern 3 der Druckwerke sind Übergabetrommeln 4 angeordnet. Die bogenführenden Zylinder 3, 4 weisen Greifersysteme 10 für den Bogentransport auf. Weiterhin sind Temperiereinrichtungen entlang des Bogenweges angeordnet. In Bogenlaufrichtung nach den Druckzonen sind den Druckzylindern 3 jeweils eine oder mehrere Trockner 5 beabstandet zur Druckzylinderoberfläche zugeordnet. Unterhalb der Übergabetrommeln 4 sind Luftpolsterführungen 9 zur Stützung der Bogen angeordnet, die vorzugsweise mit gekühlter Blasluft beaufschlagt werden. Die Druckzylinder 3 besitzen Innentemperiereinrichtungen 6, die in einer bevorzugten Ausführungsform zwecks optimaler Regeldynamik mit oberflächennahen Temperiermittelkanälen ausgestattet sind, die ein Erwärmen oder Kühlen der Druckzylindermantelflächen ermöglichen. Die Temperiermittelzu- und -abfuhr erfolgt über Drehdurchführungen. Als Temperiermittel ist ein Wärmeträgerfluid vorgesehen. Doppelt große Druckzylinder 3 mit zwei gegenüberliegenden Greifersystemen 10 können dabei zwei unabhängig voneinander beaufschlagbare oberflächennahe Temperiermittelkanalsysteme 6.1, 6.2 mit axialen Temperiermittelkanälen aufweisen, die den Mantelflächen zwischen den Greifersystemen 10 zugeordnet sind. Die zwei Systeme sind durch Drehdurchführungen jeweils über getrennte Ein- und Ausläufe mit verschiedenen Temperiermitteltemperaturen beaufschlagbar und ermöglichen dadurch eine bogenweise Bedruckstofftemperierung. Eine andere vorteilhafte Anordnung der Temperiermittelkanäle mit zwei unabhängig voneinander beaufschlagbaren Temperiermittelkanalsystemen 6.1, 6.2, wobei jedes System jeweils der gesamten Mantelfläche zugeordnet ist, ermöglicht eine dynamische Temperaturregelung. Da gekühltes und erwärmtes Temperiermittel unabhängig voneinander in alternierend angeordneten Temperiermittelkanälen die Druckzylinder 3 durchströmt, sind für Temperaturänderungen der Druckzylinderoberfläche keine zeitaufwändigen Temperaturänderungen des gesamten im Umlauf befindlichen Temperiermittels erforderlich. Temperaturänderungen sind in diesem Fall durch Änderung der Volumenstromverhältnisse zwischen gekühltem und erwärmtem Temperiermittel erreichbar. Alternativ oder zusätzlich zur Innentemperiereinrichtung 6 können die Druckzylinderoberflächen in den bogenfreien Abschnitten mit Blaslufttemperiereinrichtungen 8 gekühlt oder erwärmt werden. Weiterhin können zur Verbesserung der Bogenführung auf den Druckzylindermantelflächen vor den Druckzonen Blasluftbogenführungen 7 angeordnet sein, die wahlweise mit erwärmter oder gekühlter Blasluft beaufschlagbar sind.
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Die Wärmezufuhr und -ableitung in den einzelnen Druckwerken ist jeweils separat veränderbar durch an sich bekannte programmierbare Steuer- und Regelungsmodule 11 innerhalb der Maschinensteuerung für die Trocknerleistungen, die Temperaturen und Volumenströme der Temperierflüssigkeiten in den Druckzylindern 3, die Temperaturen und Drücke der Blasluftströme für die Bogenführungen 7, 9 oder für die Blaslufttemperierungseinrichtungen 8 der Druckzylinderoberflächen, die mit bekannten Online-Passermesseinrichtungen 12 nach jeder Druckzone gekoppelt sein können, um eine automatisierte Passerkorrektur zu realisieren. Den Steuer- und Regelungsmodulen 11 sind dazu an sich bekannte Speichermittel für die druckauftragsbezogenen Wärmedehnungskoeffizienten der Bedruckstoffe zugeordnet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht an den Einsatz von UV-Farben gebunden, es betrifft auch konventionelle Druckfarben, die Zwischentrockner und entsprechende Kühleinrichtungen erfordern.
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Zur Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens:
Durch gezielte, thermisch induzierte Schrumpfung oder Dehnung der Bedruckstoffbogen zwischen den Druckzonen werden Größen- oder Geometrieabweichungen der Druckteilbilder kompensiert. Dabei kann es sich um Passerabweichungen durch Differenzen in den Druckteilbildgrößen handeln, die ihre Ursache in Registerfehlern im Bereich der Druckformerzeugung oder der Druckbildübertragung haben und nicht oder nicht vollständig mit den lediglich die Lage (jedoch nicht die Abmessungen) der Druckteilbilder verändernden Umfangs- und Seitenregisterstelleinrichtungen an den Druckformzylindern 1 kompensierbar sind, wie beispielsweise Geometriefehler bei der Druckformherstellung und Aufspannung, durch unterschiedliche Druckplattentemperaturen bedingte Schwankungen der Druckteilbildgrößen oder auch durch Abwicklungsdifferenzen zwischen Druckform-, Gummituch- und Druckzylindern 1, 2, 3 bedingte Größenänderungen der Druckteilbilder. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können aber auch Passerabweichungen infolge einer bisher unvermeidbaren Bedruckstoffdehnung wegen der von Druckwerk zu Druckwerk unterschiedlichen, i. a. zunehmenden Bedruckstofftemperaturen kompensiert werden.
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Im Rahmen einer druckwerkspezifischen Anpassung der Wärmezufuhr und Wärmeableitung an den konkreten Druckauftrag erfolgt zunächst eine Grundeinstellung der vorhandenen Einrichtungen 6, 7, 8, 9 für die Temperierung des Bedruckstoffes, die darauf gerichtet ist, dass die Temperaturen der Bedruckstoffbogen beim Einlauf in die aktiven Druckzonen einander angeglichen werden.
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Bei einer Mehrfarbenrotationsdruckmaschine wird dazu im Rahmen einer Einzeldruckwerktemperierung eine Anpassung der Kühlleistungen der den Trocknern 5 zu- bzw. nachgeordneten Temperiereinrichtungen 6, 7, 8, 9 an die Trocknerwärmeabstrahlungsleistung erforderlich sein, wobei von Druckwerk zu Druckwerk unterschiedliche Einstellwerte für die Temperiermittelvorlauftemperaturen für die Druckzylinder oder unterschiedliche Blaslufttemperaturen und -volumenströme für die Zylinderkühlung und Bogenführung wählbar sind. Der Temperaturbereich für die Druckzylinder, in dem beispielsweise noch gute Druckresultate erzielbar sind, liegt zwischen 10°C und 60°C. In einem nächsten Schritt werden die noch vorhandenen druckwerkspezifischen Passerabweichungen durch entsprechende Temperierung der Bogen auf dem vorgeordneten Bogenweg zur Anpassung der Bogengröße an die zu kompensierenden Passerabweichungen korrigiert. Ist beispielsweise ein Druckteilbild im Vergleich zu den vorher aufgebrachten Druckteilbildern zu klein, wird der Bedruckstoffbogen mittels Absenkung der Temperatur der bogenführenden Oberfläche des Druckzylinders 3 oder durch zusätzliche Beaufschlagung der Bogenführungseinrichtungen 7, 9 entlang des Bogenweges vor dieser Druckzone mit gekühlter Blasluft intensiver gekühlt. Damit verringern sich die Bogenabmessungen und die vorher aufgebrachten Druckteilbilder schrumpfen auf die Größe des kleineren aufzubringenden Druckteilbildes. Ein weiteres typisches Problem ist die von Druckwerk zu Druckwerk zunehmende temperaturbedingte Ausdehnung von Kunststofffolien. Die in das erste Druckwerk einlaufenden Folien weisen zunächst Umgebungstemperatur auf, werden in der Druckzone bedruckt und durchlaufen danach einen Trockner 5 zur Aushärtung oder Trocknung der frisch aufgebrachten Farbe. Dabei kann die von den Bogen im Trochnerbereich aufgenommene Wärmemenge wegen der miterwärmten angrenzenden Maschinenteile und begrenzten Kühlkapazität der Zylinderoberflächen und Blaslufteinrichtungen 7, 9 nicht vollständig wieder abgeführt werden, so dass sich bei bekannten Verfahrensweisen die Kunststoffbogen zunehmend ausdehnen und ein Kürzer- oder Enger-Drucken unvermeidbar ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dagegen die Kunststoffbogen bereits vor der ersten aktiven Druckzone auf eine mittlere Temperatur erwärmt, die auch in den nachfolgenden Druckwerken konstant gehalten werden kann. Dazu wird beispielsweise eine mit Warmluft beaufschlagte Luftpolsterführung 7 vor der ersten Druckzone genutzt. Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren gestalten, wenn weniger Druckfarben/Lackschichten aufgebracht werden, als die Druckmaschine Druckwerke/Lackwerke besitzt, so dass die Bogen zunächst nicht am Druck beteiligte Druckwerke durchlaufen können, in denen sie mit den dort vorhandenen Trocknern 5 und Temperiereinrichtungen 6, 7, 8, 9 vor dem Bedrucken erwärmt werden. Danach werden die durchlaufenden Bogen in jedem folgenden aktiven Druckwerk durch steigende Kühlleistungen auf eine konstante Drucktemperatur gekühlt. Damit werden konstante Bogenabmessungen beim Bedrucken erzielt. Vereinfachte Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren sind:
- (a) Bogenvorwärmung im 1. und 2. Druckwerk (passiv, ohne Farbe) mit UV-Strahler bei 80% Leistung, ab 3. Druckwerk Druck bei nur 30% UV-Leistung und mit für die reduzierte Trocknerleistung ausreichender konstanter Druckzylinderkühlung;
- (b) Druck im 1. bis 4. Druckwerk bei 50% Trocknerleistung, ab 2. Druckwerk zunehmende Druckzylinderkühlung (2. Druckwerk 30% Kühlleistung, 3. Druckwerk 60%, 4. Druckwerk 90%).
Durch Überlagerung dieser Temperierungs-Grundeinstellungen mit druckwerkspezifisch gewählter zusätzlicher Wärmezufuhr oder Wärmeableitung von den Bogen werden deren Abmessungen vor jeder Druckzone gezielt beeinflusst, um solche Bogengrößenänderungen zu bewirken, die in Richtung und Betrag den in den einzelnen Druckwerken auftretenden Passerabweichungen entsprechen und diese somit kompensieren. Dazu kann die Grundeinstellung aller druckwerkspezifischen Temperiereinrichtungen 6, 7, 8, 9 verändert werden oder ein Teil wird mit konstanter Leistung betrieben und ein Teil wird mit an die aktuellen Passerabweichungen angepasster Kühl- oder Wärmeleistung betrieben. Beispielsweise können die weniger dynamisch regelbaren Trockner 5 und Temperiereinrichtungen 6, 8 als ”Grundlast” mit zeitlich konstanter Wärme- bzw. Kühlleistung betrieben werden und die Blasluftbogenführungen 7/Luftpolsterführungen 9 werden zum Ausgleich der aktuellen Passerabweichungen mit zeitvariablen Blaslufttemperaturen beaufschlagt. Obzwar das erfindungsgemäße Verfahren bereits mit je einer Wärmequelle und einer Kühleinrichtung, wie z. B. mit einem Trockner 5 und einer Innentemperiereinrichtung 6 für den Druckzylinder 3, pro Druckwerk realisierbar ist, kann der Bereich für die ausgleichbaren Passerdifferenzen durch Einbeziehung weiterer Temperiereinrichtungen (Blaslufttemperiereinrichtung für den Druckzylinder 8, temperierbare Blasluftbogenführungen 7 vor den Druckzonen oder Luftpolsterführungen 9 unter den Übergabetrommeln 4) vorteilhaft erweitert werden. Die Korrektur der Passerdifferenzen durch Bedruckstofftemperierung kann zur Erweiterung des Korrekturbereiches auch im Zusammenwirken mit vorhandenen Registerstelleinrichtungen erfolgen, um sowohl Lage- als auch Abmessungsdifferenzen auszugleichen. Bei Ausstattung der Druckwerke mit Online-Passermesseinrichtungen 12 nach jeder Druck- oder Lackierzone (oder zumindest nach dem letzten Druck- oder Lackwerk) kann durch deren Kopplung mit den Regeleinrichtungen 11 für die Temperiereinrichtungen 6, 7, 8, 9 ein automatisches Passerkorrektursystem geschaffen werden. Dazu sind die richtungsbezogenen Wärmedehnungskoeffizienten der zu verarbeitenden Bedruckstoffe zu ermitteln oder bei Wiederholaufträgen zugeordneten Speichermitteln zu entnehmen. Mit den parametrierten walzrichtungsabhängigen Temperatur-Dehnungs-Funktionen und ermittelten Korrelationen zwischen Temperiermitteltemperatur, Druckmaschinendrehzahl und Bedruckstofftemperatur können die Temperatur- und Volumenstrom-Regeleinrichtungen 11 für die einzelnen Temperiereinrichtungen 6, 7, 8, 9 programmiert werden, wobei in den entsprechenden Programmmodulen aus den an den Druck- und/oder Lackwerken ermittelten Passerabweichungen über die Wärmedehnungskoeffizienten die zur Passerfehlerkorrektur benötigte Temperaturänderung des Bedruckstoffes und daraus die erforderliche Temperaturänderung der Heiz- oder Kühlmittel bestimmt werden, so dass die gemessenen Passerabweichungen in druckwerkspezifischen Regelkreisen durch die vorgeordneten Temperiereinrichtungen 6, 7, 8, 9 automatisch korrigierbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckform- bzw. Plattenzylinder
- 2
- Gummituchzylinder
- 3
- Druckzylinder
- 4
- Übergabetrommel
- 5
- Trockner
- 6,
- Innentemperiereinrichtung
- 6.1, 6.2
- Temperiermittelkanalsystem
- 7
- Blasluftbogenführung
- 8
- Blaslufttemperiereinrichtung für die Druckzylinderoberfläche
- 9
- Luftpolsterführung
- 10
- Greifersystem
- 11
- Regeleinrichtung
- 12
- Passermesseinrichtung
