DE102005046230A1

DE102005046230A1 - Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen sowie ein Verfahren zum Trocknen

Info

Publication number: DE102005046230A1
Application number: DE200510046230
Authority: DE
Inventors: Tilo Steinborn; Volker Taschenberger; Roland Dr.-Ing. Kühn; Wolfgang Stellmacher
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-03-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen, die mindestens ein Druckwerk zum Bedrucken des Druckbogens mit mindestens eine Lackiereinrichtung zum Aufbringen eines Lackes auf den zu bedruckten Druckbogen aufweist. Weiterhin ist eine Auslage angeordnet, der die bedruckten und lackierten Druckbogen über einen Bogenweg zugeführt werden. Im Bereich des Bogenweges ist dem Druckbogen mindestens eine elektromagnetische Wellen emittierende Strahlungsquelle zugeordnet, deren Emissionsspektrum den absorbierenden Spektralbereich der die oxidative Trocknung der Druckfarbe bewirkenden Inhaltsstoffe abdeckt. DOLLAR A Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen der Druckbogen. DOLLAR A Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen eines mit einer Lackschicht versehenen Druckproduktes zu entwickeln, durch das bei Ablage auf dem Bogenstapel die Trocknung des Lackes und Trocknung der Druckfarbe so weit fortgeschritten sind, dass eine gegenseitige Beeinflussung und ein Zusammenkleben der Druckbogen ausgeschlossen ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass im Bereich des Bogenwegs (423a) dem Druckbogen mindestens eine zweite elektromagnetische Wellen emittierende Strahlungsquelle (45a, 45b) zugeordnet ist, deren Emissionsspektrum den absorbierenden Spektralbereich des Bindemittels des verwendeten Lacks abdeckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen, die mindestens ein Druckwerk zum Bedrucken des Druckbogens mit mindestens einer Druckfarbe und mindestens eine Lackiereinrichtung zum Aufbringen eines Lackes auf den bedruckten Druckbogen aufweist. Weiterhin ist eine Auslage angeordnet, der die bedruckten und lackierten Druckbogen über einen Bogenweg zugeführt werden. Im Bereich des Bogenweges ist dem Druckbogen mindestens eine elektromagnetische Wellen emittierende Strahlungsquelle zugeordnet, deren Emissionsspektrum den absorbierenden Spektralbereich der die oxidative Trocknung der Druckfarbe bewirkenden Inhaltsstoffe abdeckt.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen der Druckbogen.
Bei den verwendeten Druckfarben handelt es sich meist um hochviskose Farben, die als Bindemittel Lösemittel, Öle Harze und dgl. aufweisen, während als Lacke wasserbasierte Dispersionslacke verwendet werden.
Die Trocknung der Lacke erfolgt als physikalische Trocknung. Die physikalische Trocknung umfasst allgemein die Verdunstung von Lösemitteln und die Diffusion in den Bedruckstoff (Wegschlagen).
Die Druckfarben trocknen auf Basis der chemischen Trocknung. Die chemische Trocknung (auch als oxidative Trocknung bezeichnet) erfolgt aufgrund einer Polymerisation der in den Farbrezepturen enthaltenden Bindemittel oder dergleichen unter Mitwirkung von Luftsauerstoff.
Es ist das Bestreben vorhanden, auf den Stapel ein hinsichtlich Lack und Druckfarbe möglichst trockenes Druckprodukt abzulegen, um das Zusammenkleben der Druckbögen zu verhindern.

Aus der DE 102 34 076 A1 ist eine Lösung bekannt, bei der durch eine Strahlungsquelle ein Licht emittiert wird, dessen Wellenlänge nicht resonant zur Wellenlänge von Wasser ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass in Abhängigkeit von den Komponenten in der Druckfarbe, insbesondere der Pigmente, des Bindemittels, des Lösemittels, der Öle, der Harze oder dergleichen, die Druckfarbe verschiedene Wellenlängen absorbieren kann. Auch der Wassergehalt im Bedruckstoff beeinflusst das Absorptionsverhalten des Druckproduktes, so dass es zu unerwünschter, manchmal auch un akzeptabel starker Energieabsorption im Bedruckstoff kommt. Ein zu großer Energieeintrag in den Bedruckstoff soll nach der DE 102 34 076 A1 durch die Einstrahlung einer Wellenlänge vermieden werden, welche nicht-resonant zu den Absorptionswellenlängen von Wasser ist. Es wird eine Wellenlänge von 700 bis 2500 nm vorgeschlagen.

Der Energieeintrag direkt in die Druckfarbe, insbesondere unterstützt durch einen Infrarotabsorberstoff, soll dann möglich sein, ohne dass ein unerwünschter Energieeintrag in den Bedruckstoff erfolgt. Dies erklärt sich zum einen dadurch, dass das Licht nicht direkt vom Bedruckstoff absorbiert werden kann, und zum anderen dadurch, dass sich die durch die Farbschicht absorbierte Energie schon nach kurzer Zeit auf Farbe und Bedruckstoff verteilt. Die Bemessung der Wärmekapazität und die Mengenverhältnisse sollen eine kurze Erhitzung der Farbschicht ermöglichen, bevor der gesamte bedruckte Druckbogen eine homogene moderate Temperaturerhöhung erfährt. Das heißt, diese Lösung soll eine Trocknung der lösemittelhaltigen Druckfarbe auf dem Bedruckstoff ermöglichen, ohne dessen Austrocknung zu stark zu beeinflussen.

Um eine möglichst schmalbandige Emission bei gleichzeitig hoher spektraler Leistungsdichte zu erreichen, wird als Strahlungsenergiequelle ein Laser vorgeschlagen. Es kann auch eine breitbandige Lichtquelle, beispielsweise ein IR-Carbonstrahler, mit einer geeigneten Filteranordnung eingesetzt werden.

Für ein mit einem wasserhaltigen Dispersionslack beschichtetes Druckprodukt bringt diese Lösung keinen Vorteil. Die oxidative Trocknung der Druckfarbe wird zwar beschleunigt, die Trocknung der darüber liegenden Lackschicht dagegen wird jedoch gehemmt, da die Absorptionswellenlängen von Wasser bewusst vermieden werden. Das hat zur Folge, dass insbesondere stärkere Lackschichten nicht durchtrocknen und die Gefahr besteht, dass die Druckbogen auf dem Ablagestapel verkleben.

In der DE 198 07 643 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen eines Trocknungsgutes an der Oberfläche eines schnell geförderten Trägermaterials vorgestellt. Dabei handelt es sich insbesondere um das Trocknen von Druckfarbenschichten auf schnell gefördertem Papier. Dabei wird in einer Trocknungszone durch auftreffende elektromagnetische Strahlung eine Feuchtkomponente von dem Trocknungsgut abgetrennt und die abgetrennte Feuchtkomponente durch einen Transportgasstrom aus der Trocknungszone abtransportiert.

Die elektromagnetische Strahlung ist vorzugsweise so auf die Absorptionseigenschaften der Feuchtkomponente abgestimmt, so dass die Strahlungsenergie im Wesentli chen nur von der Feuchtkomponente und nicht von den übrigen Komponenten des Trocknungsgutes und/oder dem Trägermaterial absorbiert wird Insbesondere wenn die Feuchtkomponente des Trocknungsgutes Wasser ist, hat die auftreffende elektromagnetische Strahlung ein spektrales Intensitätsmaximum, das im nahen Infrarot liegt, insbesondere im Wellenlängenbereich von 800 bis 2000 nm. Dadurch wird ein wesentlicher Anteil der Strahlungsenergie gezielt als Anregungsenergie für Teilchen der Feuchtkomponente, insbesondere Wasser, in das Trocknungsgut eingebracht. Diese Lösung kann vorteilhaft zum Trocknen auch stärkerer Lackschichten verwendet werden.

Nachteilig ist es, dass die oxidative Trocknung mit der Ablage des Druckbogens auf den Stapel noch nicht beendet ist, auch wenn die darüber liegende Lackschicht bereits trocken ist. Die noch in Gang befindliche Polymerisation in Verbindung mit der Restwärme des Stapels kann Rückwirkungen auf die Lackschicht haben. Es kann zum Ablösen der Lackschicht, zum Verkleben der Bögen oder zu anderen ungewünschten Effekten kommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen eines mit einer Lackschicht versehenen Druckproduktes zu entwickeln, durch das bei Ablage auf dem Bogenstapel die Trocknung des Lackes und Trocknung der Druckfarbe so weit fortgeschritten sind, dass eine gegenseitige Beeinflussung und ein Zusammenkleben der Druckbogen ausgeschlossen ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des 1. Anspruchs und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des 9. Anspruchs gelöst.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt den auslageseitigen Teil einer Bogenoffset-Rotationsdruckmaschine.
Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Rotationsdruckmaschine besteht aus einer Reihe von Druckwerken, von denen das letzte Druckwerk 1 (in Richtung des Förderweges des Druckbogens durch die Druckmaschine gesehen) in der Figur dargestellt ist. Dem letzten Druckwerk 1 ist ein Trockenwerk 2 nachgeordnet, gefolgt von einem Lackierwerk 3. Nach dem Lackierwerk 3 schließt sich über eine Auslageverlängerung 41 die Auslage 4 mit einem Bogenstapel 43 an.
Das letzte Druckwerk 1 weist einen Plattenzylinder 12 auf, dem ein in der Figur nur angedeutetes Farbwerk 14 und ein Feuchtwerk 15 zugeordnet sind. Über einen Gummizylinder 13 steht der Plattenzylinder 12 einem Druckzylinder 11 in Wirkverbindung.
Das Trockenwerk 2 beinhaltet im Wesentlichen einen bogenführenden Druckzylinder 21, der über eine Übergabetrommel 5a mit dem letzten Druckwerk 1 in Verbindung steht. Dem Druckzylinder 21 ist mindestens ein IR-Farbtrockner 22 zugeordnet. Unter einem IR-Farbtrockner 22 ist ein Strahler zur Emission von elektromagnetischen Wellen im Bereich des infraroten Lichtes zu verstehen. Dieser IR-Farbtrockner 22 weist eine spezielle keramische Beschichtung auf, durch die das von dem IR-Farbtrockner 22 abgestrahlte Wellenlängen-Spektrum in einen schmalbandigen Bereich zwischen 1000 bis 3000 nm gebündelt und verschoben wird. Dieser Bereich entspricht ungefähr dem Spektralbereich, bei dem die oxidative Trocknung der Druckfarbe am effektivsten ist. Mit anderen Worten, in diesem Bereich liegt das Absorptionsmaximum der die oxidative Trocknung bewirkenden Inhaltsstoffe der Druckfarbe, insbesondere Lösemittel, Bindemittel, Öle, Harze und dergleichen. Um diesen Effekt weiter zu verstärken, können der Druckfarbe Infrarotabsorberstoffe beigemischt werden.
Über eine Übergabetrommel 5b ist dem Trockenwerk 2 ein Druckzylinder 33 eines Lackierwerkes 3 nachgeordnet. Der Druckzylinder 33 steht mit einem Lackformzylinder 31 in Wirkverbindung, der über eine hier nicht erläuterte Lackiereinrichtung 32 mit Lack versorgt wird.
Der Druckzylinder 33 des Lackierwerks 3 steht mit einer Auslagetrommel 46 in Kontakt, die beidseitig mit je einem unteren Kettenumlenkrad 421 versehen ist. In das untere Kettenumlenkrad 421 bzw. in die beiden unteren Kettenumlenkräder 421 greifen endlose Ketten 423, die auf in der Figur nicht dargestellte Kettenbahnen geführt werden. Die Ketten werden im Bereich der Auslage 4 durch obere Kettenumlenkräder 422 umgelenkt und tragen Greiferwagen 424. Die Greiferwagen 424, von denen einer andeutungsweise in der Figur dargestellt ist, sind mit Greifern zu zum Transport der bedruckten und lackierten Druckbogen ausgestattet.
Im Bereich der Auslageverlängerung 41 sind IR-Farbtrockner 44a, 44b zum Trocknen der Druckfarbe auf den Druckbogen angeordnet. Diese sind analog zu den beschriebenen IR-Farbtrockner 22 des Trockenwerks 2 mit einer keramischen Schicht belegt, um das Emissionsspektrum in den Bereich des maximalen Absorptionsspektrums der Druckfarbe zu verschieben.
Im Bereich der Auslageverlängerung 41 und im Bereich der Auslage 4, im aufsteigenden Teil der Kette 423, sind IR-Lacktrockner 45a bzw. IR-Lacktrockner 45b angeordneten. Die IR-Lacktrockner 45a, 45b sind (in Bewegungsrichtung des Druckbogens gesehen) den IR-Farbtrockner 44a vorgeordnet. Auch die IR-Lacktrockner 45a, 45b weisen eine spezielle keramische Beschichtung auf, durch die das von IR-Lacktrockner 45a, 45b abgestrahlte Wellenlängen-Spektrum gebündelt und verschoben wird. In diesem Fall ist das ein schmalbandiger Bereich zwischen 700 bis 1500 nm. Dieser Bereich entspricht ungefähr dem Spektralbereich, bei dem das Emissionsspektrum der IR-Lacktrockner 45a, 45b den absorbierenden Spektralbereich des Bindemittels des verwendeten Lacks abdeckt. Mit anderen Worten, in diesem Bereich liegt das Absorptionsmaximum des Bindemittels für den Lack. Bei Dispersionslack mit Wasser als Bindemittel wird das Emissionsspektrum so gewählt, dass das Absorptionssmaximum des Wassers darunter fällt.
Sowohl als IR-Farbtrockner 22, 44a, 44b und als auch als IR-Lacktrockner 45a, 45b werden bevorzugt Carbonstrahler eingesetzt.
Zur Wirkungsweise der Rotationsdruckmaschine: Der Druckbogen durchläuft eine Reihe von hier nicht dargestellten Druckwerken und wird dort bedruckt. Nach dem Passieren des Druckspaltes zwischen dem Gummizylinder 13 und dem Druckzylinder 11 des letzten Druckwerkes 1 wird er von er von der Übergabetrommel 5a übernommen und an den Druckzylinder 21 des Trockenwerkes 2 übergeben. Dort gerät er in den Wirkungsbereich der IR-Farbtrockner 22. Diese sind nicht in der Lage, die Druckfarbe des Druckbildes so weit zu trocknen, dass die vollständige Oxidation des Lösemittels, Bindemittels oder dgl. eintritt. Mit anderen Worten: Die Druckfarbe auf dem Druckbogen ist noch nicht durchgetrocknet, wenn dieser das Trockenwerk 2 verlässt und von der Übergabetrommel 5b auf den Druckzylinder 33 des Lackierwerks 3 überführt wird. Im Lackierwerk 3 wird der Druckbogen durch den Druckspalt zwischen dem Lackformzylinder 31 und dem Druckzylinder 33 geführt und erhält dort eine Lackschicht.
Nach dem Lackieren übernimmt einer der durch die Ketten 423 geführten Greiferwagen 424 den Druckbogen und fördert diesen zum Bogenstapel 43. Der Bogenweg 423a entspricht dabei im Wesentlichen dem unteren Trum 423a der Kette 423.
Auf dem Bogenweg 423a im Bereich der Auslageverlängerung 41 passiert der Druckbogen den IR-Farbtrockner 44a, den IR-Lacktrockner 45a und den IR-Farbtrockner 44b. Ein weiterer IR-Lacktrockner 45b ist in der Auslage 4 im aufsteigenden Ast des unteren Trums 423a angeordnet.
Die Anzahl und die Leistung der IR-Farbtrockner 44a, 44b und der IR-Lacktrockner 45a, 45b ist so bemessen, dass bei der Ablage des Druckbogens auf dem Bogenstapel 43 dieser vollständig durchgetrocknet ist.

1: letztes Druckwerk
11: Druckzylinder
12: Plattenzylinder
13: Gummizylinder
14: Farbwerk
15: Feuchtwerk
2: Trockenwerk
21: Druckzylinder
22: IR-Farbtrockner
3: Lackierwerk
31: Lackformzylinder
32: Lackiereinrichtung
33: Druckzylinder
4: Auslage
41: Auslageverlängerung
42: Kettenförderer
421: unteres Kettenumlenkrad
422: oberes Kettenumlenkrad
423: Kette
423a: unterer Trum der Kette, Bogenweg
424: Greiferwagen
43: Bogenstapel
44a: IR-Farbtrockner
44b: IR-Farbtrockner
45a: IR-Lacktrockner
45b: IR-Lacktrockner
46: Auslagetrommel
5a: Übergabetrommel
5b: Übergabetrommel

Claims

Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen, enthaltend – mindestens ein Druckwerk (1) zum Bedrucken des Druckbogens mit mindestens einer Druckfarbe, – mindestens ein Lackierwerk (3) zum Aufbringen eines Lackes auf den bedruckten Druckbogen und – eine Auslage (4), – wobei der bedruckte und lackierte Druckbogen über einen Bogenweg (423a) einem Bogenstapel (43) der Auslage (4) zuführbar ist und – im Bereich des Bogenwegs (423a) dem Druckbogen mindestens eine elektromagnetische Wellen emittierende Strahlungsquelle (44a, 44b) zugeordnet ist, deren Emissionsspektrum den absorbierenden Spektralbereich der die oxidative Trocknung der Druckfarbe bewirkenden Inhaltsstoffe abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass – im Bereich des Bogenwegs (423a) dem Druckbogen mindestens eine zweite elektromagnetische Wellen emittierende Strahlungsquelle (45a, 45b) zugeordnet ist, deren Emissionsspektrum den absorbierenden Spektralbereich des Bindemittels des verwendeten Lacks abdeckt.
Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Emissionsspektrum der zweiten Strahlungsquelle (45a, 45b) den absorbierenden Spektralbereich von Wasser als Bindemittel des Lacks abdeckt.
Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die oxidative Trocknung der Druckfarbe bewirkenden Inhaltsstoffe Lösemittel, Öle, Harze und Bindemittel sind.
Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die erste Strahlungsquelle (44a, 44b) emittierte Strahlung im Infrarot-Bereich liegt und ein Spektrum von 1000 bis 3000 nm aufweist.
Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die zweite Strahlungsquelle (45a, 45b) emittierte Strahlung im Infrarot-Bereich liegt und ein Spektrum von 700 bis 1500 nm aufweist.
Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen nach den Ansprüchen 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrum der durch die Strahlungsquellen emittierbaren elektromagnetischen Wellen schmalbandig ist.
Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfarbe ein Infrarotabsorber beigemischt ist.
Rotationsdruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Trocknen der Druckbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsquellen (44a, 44b, 45a, 45b) mit keramischen Beschichtungen versehene Carbonstrahler vorgesehen sind.
Verfahren zum Trocknen von Druckbogen in einer Rotationsdruckmaschine, wobei die Rotationsdruckmaschine mit mindestens einem Druckwerk (1), mindestens einem Lackierwerk (3) und einer Auslage (4) ausgestattet ist, der Druckbogen in der Rotationsdruckmaschine – bedruckt – lackiert, – der Auslage (4) zugeführt und – im Bereich der Auslage (4) getrocknet wird, derart, dass – der Druckbogen durch mindestens eine Strahlungsquelle (44a, 44b) einer elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird, deren Wellenlängen einen Bereich umfassen, der den absorbierenden Spektralbereich der die oxidative Trocknung der Druckfarbe bewirkenden Inhaltsstoffe abdeckt, – durch mindestens eine weitere Strahlungsquelle (45a, 45b) einer elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird, deren Spektrum den absorbierenden Spektralbereich des Bindemittels des verwendeten Lacks abdeckt und – der getrocknete Druckbogen anschließend auf einem Bogenstapel (43) abgelegt wird.
Verfahren zum Trocknen von Druckbogen in einer Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die oxidative Trocknung bewirkende Strahlung im Infrarot-Bereich liegt und ein Spektrum von 1000 bis 3000 nm aufweist.
Verfahren zum Trocknen von Druckbogen in einer Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die Trocknung des Lacks bewirkende Strahlung im Infrarot-Bereich liegt und ein Spektrum von 700 bis 1500 nm aufweist.
Verfahren zum Trocknen von Druckbogen in einer Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung den absorbierenden Spektralbereich des als Bindemittel für den Lack verwendeten Wassers entspricht.