DE102006007947A1 - Drying process for printed colors on a material uses irradiation for physical drying and to raise the temperature of a drying agent to aid chemical drying - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Druckfarbe auf einem Bedruckstoff gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The present invention relates to a process for drying ink on a substrate according to the preamble of claim 1.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Trocknen von Druckfarbe auf einem Bedruckstoff gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.Of Furthermore, the present invention relates to a device for Drying of printing ink on a substrate according to the preamble of claim 14.
Mit Druckfarbe versehene Bedruckstoffe müssen oftmals vor einem weiteren Bedrucken oder sonstigen Bearbeiten/Weiterverarbeiten durch Einsatz von Trocknungsvorrichtungen getrocknet werden, da die Druckfarbe, z. B. eine konventionelle Offsetdruckfarbe, physikalisch und chemisch zu langsam trocknet. Es ist diesbezüglich bereits bekannt, Druckfarben unter Einsatz von Infrarot- oder Ultraviolett-Strahlung sowie unter Einsatz von Heißluft zu trocknen.With Printing inked substrates often have to come before another Printing or other processing / processing by use dried by drying devices, since the printing ink, z. B. a conventional offset printing ink, physically and chemically dries too slowly. It is already known in this regard, inks using infrared or ultraviolet radiation as well as under Use of hot air to dry.
Zum Zwecke der Beschleunigung des Trocknungsvorgangs ist es auch bereits bekannt, oxidativ trocknende Druckfarben-Additive, z. B. Sikkative, zuzugeben. Dabei führen höhere Sikkativkonzentrationen einerseits zwar zu einer schnelleren Trocknung, dies kann andererseits jedoch auch zu unerwünschten Farbaufbauerscheinungen im Farbwerk führen. Alternativ zur Zugabe der Additive in die Druckfarbe können die Additive auch separat von der Druckfarbe direkt auf den Bedruckstoff aufgebracht werden, wodurch die Gefahr des Farbaufbaus im Farbwerk gebannt ist.To the The purpose of accelerating the drying process is already there known, oxidatively drying printing ink additives, eg. B. siccative, admit. Lead higher Sikkativkonzentrationen on the one hand to a faster drying, this On the other hand, however, can also lead to undesirable color-building phenomena lead in the inking unit. alternative to add the additives in the ink, the additives can also be separated be applied directly to the substrate by the printing ink, whereby the risk of color buildup in the inking system is banned.
Es ist weiterhin bereits bekannt, dass ein erhöhter Luftaustausch über der Bedruckstoffoberfläche durch das Abführen von Trocknungs-Reaktionsprodukten zu einer schnelleren oxidativen Trocknung führt. Dies zu erreichen werden üblicherweise Gebläse oder elektrostatische Einrichtungen zur Zerstörung einer laminaren Grenzschicht an der Bedruckstoffoberfläche (angeboten z. B. von dem Unternehmen Eltex in Weil am Rhein, Deutschland) eingesetzt.It is also already known that increased air exchange over the substrate surface through the discharge from drying reaction products to a faster oxidative Drying leads. This is usually done fan or electrostatic devices for destruction of a laminar boundary layer on the substrate surface (offered for example by the company Eltex in Weil am Rhein, Germany) used.
In
der
Weiterhin
ist aus der
Ferner
ist aus der
Trotz der kurzfristigen starken Temperaturerhöhung der Druckfarbe durch die Infrarot-Einstrahlung um einige 100°C und die dadurch verbesserte Trocknung der Druckfarbe kann das Ergebnis der Trocknung nach der jeweiligen Lehre der drei oben genannten Druckschriften unter bestimmten Bedingungen nicht zufrieden stellend sein, z. B. wenn bereits kurz nach dem Aufdrucken der Farbe eine hohe Scheuerfestigkeit des Druckprodukts verlangt wird.In spite of the short-term strong increase in temperature of the ink by the Infrared radiation at some 100 ° C and the resulting improved drying of the ink can be the result Drying according to the respective teaching of the above three Publications unsatisfactory under certain conditions be, z. B. if already shortly after the printing of the color high abrasion resistance of the printed product is required.
Die
In der DE-OS 24 17 441 ist eine Einrichtung zum Trocknen von auf elektrisch schlecht leitenden Substraten schichtförmig aufgetragenen feuchten Materialien beschrieben, wobei zur Wärmetrocknung von beispielsweise feuchter Farbe auf Papier eine Koronaentladung eingesetzt wird.In DE-OS 24 17 441 is a device for drying on on electrical poorly conducting substrates layered moist materials described, wherein for the heat-drying of For example, wet paint on paper used a corona discharge becomes.
Schließlich beschreibt die JP 11-58687 A eine Trocknungsvorrichtung für Druckmaschinen, wobei zum Trocknen von Druckpapier eine Anordnung von Plasmabrennern verwendet wird.Finally describes JP 11-58687 A a drying device for printing machines, wherein the Drying of printing paper uses an array of plasma torches becomes.
Auch der Einsatz einer Koronaentladung oder einer Plasmaentladung kann unter bestimmten Bedingungen nicht zu dem gewünschten Trockenresultat führen, beispielsweise wenn die Entladungen auf Grund sehr hoher Produktionsgeschwindigkeiten nicht genügend lange auf die Druckfarbe oder den Bedruckstoff einwirken können.Also the use of a corona discharge or a plasma discharge can under certain conditions will not lead to the desired dry result, for example if the discharges are not due to very high production speeds enough long on the ink or the substrate can act.
Es besteht folglich ein Interesse an besseren Trocknungskonzepten bei der Produktion von Druckprodukten, derart, dass die Produkte für eine rasche, möglichst direkte Weiterverarbeitung genügend getrocknet sind. Ebenfalls besteht ein Interesse an Trocknungskonzepten, die eine Trocknung während der laufenden Produktion erlauben, so dass in der Druckmaschine Verschmutzungsprobleme durch Ablegen der noch nicht genügend getrockneten Farbe vermieden werden können.It There is thus an interest in better drying concepts the production of printed products, so that the products for a rapid, possible direct processing sufficient are dried. There is also an interest in drying concepts, the one drying during the allow ongoing production, leaving soiling problems in the printing press by dropping the not enough dried paint can be avoided.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Druckfarbe auf einem Bedruckstoff zu schaffen, welche es ermöglichen, die Druckfarbe in sehr kurzer Zeit und bei nur sehr geringem Platzbedarf für weitere Bearbeitungsvorgänge hinreichend zu trocknen.It is therefore an object of the present invention, a method and an apparatus for drying ink on a substrate to create, which make it possible, the Printing ink in a very short time and with only a small footprint for further edits to dry sufficiently.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 and a device with the features of claim 14 solved.
Weitere Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Further versions The invention are contained in the subclaims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Trocknen von Druckfarbe auf einem Bedruckstoff mit den Verfahrensschritten des Auftragens der Druckfarbe auf den Bedruckstoff und des Behandelns der Druckfarbe durch Bestrahlen in der Weise, dass eine physikalische Trocknung der Druckfarbe beschleunigt stattfindet, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Trocknungs-Hilfsstoff eingesetzt wird, welcher vorwiegend oberhalb einer Schwelltemperatur Reaktionsförderer für eine chemische Trocknung der Druckfarbe bereitstellt, und dass durch die Bestrahlung die Schwelltemperatur des Trocknungs-Hilfsstoffs überschritten wird und die chemische Trocknung der Druckfarbe beschleunigt stattfindet.One inventive method for drying printing ink on a printing substrate with the method steps Applying the ink to the substrate and treating the printing ink by irradiating in the way that a physical Drying of the ink takes place accelerates, stands out in that a drying assistant is used, which predominantly above a threshold temperature reaction promoter for a chemical Drying the ink provides, and that by the irradiation the threshold temperature of the drying assistant is exceeded and the chemical Drying of the ink is accelerated.
Unter einer beschleunigt stattfindenden Trocknung ist in dieser Anmeldung eine Trocknung zu verstehen, welche gegenüber einer ohne äußere Unterstützung, z. B. durch gezielte Einstrahlung, stattfindenden Trocknung schneller abläuft und daher in kürzerer Zeit zu einem zufrieden stellenden Trockenergebnis führt.Under an accelerated drying is in this application to understand a drying, which compared to a without external support, for. B. by targeted irradiation, drying takes place faster expires and therefore in shorter Time leads to a satisfactory dry result.
Eine physikalische Trocknung kann z. B. durch Wegschlagen von Wasser, Lösemittel und/oder Bindemittel in den Bedruckstoff oder durch Verdampfen von Wasser, Lösemittel und/oder Bindemittel in die angrenzende Atmosphäre erfolgen. Die physikalische Trocknung kann durch Temperaturerhöhung beschleunigt werden.A physical drying can z. B. by knocking off water, Solvents and / or Binder in the substrate or by evaporation of water, solvent and / or binders in the adjacent atmosphere. The physical Drying can be accelerated by increasing the temperature.
Eine chemische Trocknung kann z. B. durch eine radikalische oxidative Polymerisation erfolgen. Die chemische Trocknung kann durch Erhöhung der Zahl geeigneter Reaktionspartner, beispielsweise unterstützt durch Temperaturerhöhung, beschleunigt werden. Die bei der chemischen Trocknung ablaufende Reaktion kann in die Startreaktionen (z. B. Peroxidbildung oder Hydro-Peroxidbildung), die Zerfallsreaktionen (z. B. den Peroxidzerfall oder Hydro-Peroxidzerfall), wobei die für die Reaktion benötigten Radikale entstehen, das Kettenwachstum bzw. die Kettenspaltung und die Abbruchreaktionen unterteilt werden. Der Ablauf der Startreaktion und der Ablauf der Zerfallreaktion kann durch den Einsatz von Katalysatoren bzw. als Katalysator wirkende Sikkative, beispielsweise Metallseifen organischer Säuren wie Co(OOC-R)2 oder Mn(OOC-R)2, unterstützt werden.A Drying may, for. B. by a radical oxidative Polymerization done. The chemical drying can be done by increasing the number suitable reaction partners, for example, supported by Temperature increase, be accelerated. The running during the chemical drying Reaction may occur in the starting reactions (eg peroxide formation or Hydro-peroxide formation), the decomposition reactions (eg the Peroxidzerfall or hydro-peroxide decomposition), wherein the radicals required for the reaction arise, chain growth or chain scission and the termination reactions be divided. The course of the start reaction and the course of the Decay reaction can be through the use of catalysts or as Catalyst-acting siccatives, for example metal soaps organic Acids like Co (OOC-R) 2 or Mn (OOC-R) 2.
Die Trocknung der Druckfarbe, physikalisch und/oder chemisch, führt zugleich zu einer Härtung bzw. zu einem Aushärten der Druckfarbe. Da die Härtung erfindungsgemäß durch Bestrahlung beschleunigt wird, kann der Trocknungsvorgang auch als eine Strahlenhärtung aufgefasst werden.The Drying of the ink, physically and / or chemically, leads at the same time to a hardening or to a curing the printing ink. Because the hardening according to the invention Irradiation is accelerated, the drying process can also be called a radiation hardening be understood.
Unter einem Trocknungs-Hilfsstoff wird in dieser Anmeldung eine chemische Substanz verstanden, die oberhalb einer für den Trocknungs-Hilfsstoff charakteristischen Temperatur selbst, insbesondere in angeregtem Zustand, als Reaktionsförderer die chemische Trocknung von Druckfarbe unterstützt oder die Reaktionsförderer bereitstellt, die die chemische Trocknung von Druckfarbe unterstützen.Under a drying assistant is in this application a chemical Substance understood above one for the drying excipient characteristic temperature itself, especially in excited Condition, as a reaction promoter the supports chemical drying of ink or provides the reaction promoter, which support the chemical drying of printing ink.
Die für den Trocknungs-Hilfsstoff charakteristische Temperatur wird im Folgenden als Schwelltemperatur bezeichnet, wobei die Anzahl der Reaktionsförderer bei Überschreiten bzw. oberhalb der Schwelltemperatur stark zunimmt, so dass die Reaktionsförderer vorwiegend bzw. in für den beschleunigten Trocknungsvorgang genügender Anzahl oberhalb der Schwelltemperatur entstehen. Anstelle der Bezeichnung Reaktionsförderer kann daher auch die Bezeichnung Reaktionsbeschleuniger verwendet werden. Die Bezeichnung Reaktionsinitiator bietet sich an, falls die chemische Reaktion des Trocknungsvorgangs durch den Reaktionsförderer gestartet wird.The for the Drying excipient characteristic temperature is below referred to as threshold temperature, wherein the number of reaction promoters when exceeded or above the threshold temperature increases sharply, so that the reaction promoter predominantly or in for the accelerated drying process sufficient number above the Threshold temperature arise. Instead of the name reaction promoter can Therefore, the term reaction accelerator can be used. The term reaction initiator lends itself, if the chemical Reaction of the drying process started by the reaction promoter becomes.
Sofern der Trocknungs-Hilfsstoff eine chemische Substanz umfasst, die bei Temperaturerhöhung und insbesondere bei Überschreiten einer Grenztemperatur, beispielsweise der oben genannten Schwelltemperatur, vermehrt Reaktionsförderer bereitstellt, derart dass deren Anzahl für eine beschleunigte Trocknung ausreicht, wird diese Substanz in dieser Anmeldung auch als Thermoinitiator-Molekül bezeichnet. Ein Thermoinitiator-Moleküle wirkt somit gewissermaßen als Thermo-Schalter, der bei Erreichen z. B. der Schwelltemperatur wirksam wird und Reaktionsförderer bereitstellt, während die Anzahl der bereitgestellten Reaktionsförderer unterhalb der Schwelltemperatur für die beschleunigte Trocknung vernachlässigbar ist.If the drying assistant comprises a chemical substance which increases when the temperature increases and in particular when a Grenztem temperature, for example, the above-mentioned threshold temperature, increasingly provides reaction promoter, so that their number sufficient for accelerated drying, this substance is also referred to in this application as a thermoinitiator molecule. A thermoinitiator molecules thus acts as a kind of thermal switch, the z. B. the threshold temperature is effective and provides reaction conveyor, while the number of provided reaction conveyor is negligible below the threshold temperature for the accelerated drying.
Als Trocknungs-Hilfsstoff sind daher z. B. Substanzen einsetzbar, die erst oberhalb etwa 60°C oder oberhalb noch höherer Temperaturen, z. B. oberhalb etwa 200°C, wirksam werden. Auf diese Weise können auch höhere Konzentrationen des Trocknungs-Hilfsstoffs als Additiv in der Druckfarbe eingesetzt werden, ohne dass ein ungewünschter Farbaufbau im Farbwerk zu befürchten ist.When Drying excipient are therefore z. B. substances used, the only above about 60 ° C or above even higher Temperatures, z. B. above about 200 ° C, be effective. In this way can also higher Concentrations of the drying assistant used as an additive in the printing ink be without any unwanted color buildup to fear in the inking unit is.
Mögliche als Thermoinitiator-Moleküle wirkende Substanzen sind Eisensikkative (z. B. Octa-Soligen Eisen, welches erst oberhalb etwa 130°C seine Wirkung entfaltet und von dem Unternehmen Borchers GmbH in Langenfeld, Deutschland bezogen werden kann), Strontiumsikkative oder Mangansikkative.Possible as Thermal initiator molecules active substances are iron siccatives (eg Octa-Soligen iron, which only above about 130 ° C its Unfolded by the company Borchers GmbH in Langenfeld, Germany can be purchased), Strontiumsikkative or Mangansikkative.
Weitere mögliche als Thermoinitiator-Moleküle wirkende Substanzen sind Peroxide, da diese bei Temperaturerhöhung über eine Schwelltemperatur leicht zerfallen und Sauerstoff abspalten oder Radikale bilden, z. B. Dibenzoylperoxid (Schwelltemperatur bei etwa 70°C), Methylethylketonperoxid (Schwelltemperatur bei etwa 80°C), Cyclohexanonperoxid (Schwelltemperatur bei etwa 90°C) und Cumolhydroperoxid (Schwelltemperatur bei etwa 100°C).Further possible as thermoinitiator molecules acting substances are peroxides, as these increase in temperature over a Threshold temperature easily decay and split off oxygen or Form radicals, for. B. dibenzoyl peroxide (threshold temperature at about 70 ° C), methyl ethyl ketone peroxide (threshold temperature at about 80 ° C), Cyclohexanone peroxide (threshold temperature at about 90 ° C) and cumene hydroperoxide (Threshold temperature at about 100 ° C).
Ebenfalls mögliche als Thermoinitiator-Moleküle wirkende Substanzen sind Amine, z. B. Mono-, Di- oder Trialkylamine (Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin), Polyamine (Ethylendiamin, Phenylendiamin, Tetraaminoethylen) oder α-Aminoketone. Weiterhin Monoethanolamine, Dimethylethanolamine, Diethanolamine oder Triethanolamine, welche bei Temperaturen oberhalb etwa 200°C bis 250°C zu Reaktionsförderern zu zerfallen beginnen.Also possible as thermoinitiator molecules acting substances are amines, z. B. mono-, di- or trialkylamines (Ethylamine, diethylamine, triethylamine), polyamines (ethylenediamine, Phenylenediamine, tetraaminoethylene) or α-aminoketones. Furthermore monoethanolamines, Dimethylethanolamine, diethanolamine or triethanolamine, which at temperatures above about 200 ° C up to 250 ° C to reaction promoters begin to crumble.
Der Trocknungs-Hilfsstoff kann insbesondere von der Druckfarbe als solche verschieden sein, z. B. der Druckfarbe als Additiv zugefügt sein. Der Trocknungs-Hilfsstoff kann auch ein von einer rein thermisch wirkenden Substanz, d. h. von einer von außen durch Energiezufuhr erwärmbaren und Wärme abgebenden Substanz, verschiedener Trocknungs-Hilfsstoff sein. Weiterhin kann der Trocknungshilfsstoff ein von einem Inhibitor, insbesondere von einem festen oder flüssigen Inhibitor verschiedener Hilfsstoff sein.Of the Drying excipient may in particular of the printing ink as such be different, z. B. the ink may be added as an additive. The drying excipient can also be one of a purely thermal acting substance, d. H. from an externally heated by energy supply and heat donating substance, various drying excipient. Furthermore, the Drying aid from an inhibitor, in particular from a solid or liquid Inhibitor may be various adjuvant.
Erfindungsgemäß unterstützt die Bestrahlung sowohl die physikalische als auch die chemische, durch einen Trocknungs-Hilfsstoff unterstütze Trocknung, so dass in vorteilhafter Weise insgesamt eine verbesserte, d. h. insbesondere eine beschleunigt ablaufende Trocknung erzielt werden kann und ein eine Weiterverarbeitung ermöglichender Trockenzustand in kurzer Zeit und unter Einsatz nur weniger, der Trocknung dienenden Einheiten erreicht wird.According to the invention supports the Irradiation of both the physical and the chemical, by a drying excipient support drying, so that in an advantageous Overall, an improved, d. H. especially one accelerates ongoing drying can be achieved and a further processing enables Direction Dry state in a short time and using only less, the Drying serving units is achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestrahlung unter Einsatz der Wirkung einer Infrarot-Strahlung.According to one preferred embodiment of inventive method irradiation takes place using the action of infrared radiation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestrahlung unter Einsatz der Wirkung wenigstens einer Laser-Einheit, insbesondere unter Einsatz der Wirkung einer Infrarot-Laserstrahlung.According to one another preferred embodiment the method according to the invention the irradiation is carried out using the action of at least one Laser unit, in particular using the action of an infrared laser radiation.
Gemäß zweier weiterer bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestrahlung unter ergänzendem Einsatz der Wirkung wenigstens einer Koronaentladungs-Einheit oder unter ergänzendem Einsatz der Wirkung wenigstens einer Plasma-Entladungseinheit, insbesondere unter dem ergänzendem Einsatz eines Niedertemperatur-Atmosphärendruckplasmas. Es kann überdies auch vorgesehen sein, die beiden Ausführungsformen des Verfahrens zu kombinieren und sowohl den ergänzenden Einsatz der Wirkung einer Koronaentladungs-Einheit als auch den ergänzenden Einsatz der Wirkung einer Plasinaentladungs-Einheit vorzusehen.According to two further preferred embodiments the method according to the invention irradiation takes place with complementary use of the effect at least one corona discharge unit or under supplementary Use of the effect of at least one plasma discharge unit, in particular under the supplementary Use of a low-temperature atmospheric pressure plasma. It can also also be provided, the two embodiments of the method to combine and both the complementary use of the effect a corona discharge unit as well as the complementary use of the effect to provide a plasma discharge unit.
Der Einsatz eines Atmoshärendruckplasmas ist von Vorteil, da der Bedruckstoff durch die Bestrahlung, d. h. durch den Beschuss mit den Plasmateilchen, nicht stark erhitzt wird, da das Plasma selbst eine Temperatur von nur etwa 300°C hat.Of the Use of an atmospheric pressure plasma is advantageous because the substrate by the irradiation, d. H. by the bombardment with the plasma particles, not strongly heated, since the plasma itself has a temperature of only about 300 ° C.
Sofern eine Koronaentladungs-Einheit oder eine Plasma-Entladungseinheit eingesetzt wird, kann diese in vorteilhafter Weise eine auf der dem Bedruckstoff gegenüberliegenden Seite angeordnete Gegenelektrode aufweisen, so dass die geladenen Teilchen zielgerichtet zum Bedruckstoff hin beschleunigt werden.Provided a corona discharge unit or a plasma discharge unit is used, this can advantageously on the the substrate opposite Side disposed counter electrode, so that the charged particles purposefully accelerated towards the printing material.
Sowohl die Koronaentladungs-Einheit als auch die Plasmaentladungs-Einheit, bzw. deren jeweilige Teilchen-Strahlen, unterstützen in vorteilhafter Weise den Trocknungsvorgang, indem sie die Bereitstellung von Reaktionsförderern durch den Trocknungs-Hilfsstoff verbessern, d. h. die Anzahl von Reaktionsförderern für den Trocknungsvorgang ist durch den ergänzenden Einsatz gegenüber der Anzahl von Reaktionsförderern ohne ergänzenden Einsatz derart erhöht, dass die Trockenzeit bis zum Erreichen eines die Weiterverarbeitung ermöglichenden Trockenergebnisses erheblich verkürzt wird.Both the corona discharge unit and the plasma discharge unit, or their respective particle beams, advantageously support the drying process by improving the provision of reaction promoters by the drying assistant, ie the number of Re Action conveyors for the drying process is increased by the complementary use compared to the number of reaction conveyors without additional use so that the drying time is significantly reduced until reaching a dry processing processing enabling further processing.
Eine hinsichtlich der beschleunigten Trocknung der Druckfarbe vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zum einen die Wirkung der Infrarot-Strahlung und zum anderen die Wirkung der Koronaentladungs-Einheit und/oder die Wirkung der Plasmaentladungs-Einheit im Wesentlichen denselben Bereich des Bedruckstoffs erfassen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sowohl die Wärmeenergie der Infrarot-Strahlung als auch die eingebrachte Energie der Strahlung der Koronaentladungs-Einheit und/oder der Plasmaentladungs-Einheit im Wesentlichen zur selben Zeit und im Wesentlichen am selben Ort zur Verfügung stehen, so dass sich die Einstrahlungen hinsichtlich der Trockendauer optimal ergänzen. In vorteilhafter Weise stehen somit für die physikalische Trocknung genügend Wärme und für die chemische Trocknung genügend Wärme und Reaktionsförderer zur Verfügung.A advantageous in terms of accelerated drying of the ink Embodiment of the inventive method provides that on the one hand, the effect of infrared radiation and the other the effect of the corona discharge unit and / or the effect the plasma discharge unit substantially the same area of Capture substrate. In this way, it can be ensured that both the heat energy of the Infrared radiation as well as the introduced energy of the radiation the corona discharge unit and / or the plasma discharge unit essentially at the same time and in the same place to disposal stand, so that the irradiation in terms of dry time optimally complete. Advantageously, thus stand for the physical drying enough Heat and for the chemical Drying enough Heat and reaction promoter to disposal.
Die in dem oben genannten erfindungsgemäßen Verfahren, bzw. in seinen vorteilhaften Ausführungsformen verwendete Druckfarbe kann einen festen und/oder flüssigen Trocknungs-Hilfsstoff enthalten.The in the above-mentioned inventive method, or in his advantageous embodiments used printing ink can be a solid and / or liquid drying assistant contain.
Eine weitere oder alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die Druckfarbe einer Atmosphäre mit einem gasförmigen Trocknungs-Hilfsstoff ausgesetzt wird.A further or alternative embodiment the method according to the invention can be characterized in that the printing ink of an atmosphere with a gaseous Drying excipient is exposed.
Die beiden letztgenannten Ausführungsformen unterscheiden bzw. ergänzen sich durch die Art und Weise, in der der Trocknungs-Hilfsstoff bereitgestellt wird: entweder in der Farbe oder in der Atmosphäre, welche an den Bedruckstoff und somit die Druckfarbe angrenzt. Beide Ausführungsformen stellen jedoch sicher, dass der Trocknungs-Hilfsstoff zumindest an der Oberfläche der Druckfarbe bzw. der Druckfarbschicht zur Verfügung steht und dass eine für die Weiterverarbeitung ausreichende Trocknung zumindest der Oberfläche erzielt werden kann.The both latter embodiments distinguish or supplement by the manner in which the drying aid is provided is: either in the color or in the atmosphere, which to the substrate and thus the ink adjoins. However, both embodiments provide sure that the drying aid is at least on the surface of the Printing ink or the ink layer is available and that one for further processing sufficient drying of at least the surface can be achieved.
Eine weitere oder alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch bestimmt sein, dass der Trocknungs-Hilfsstoff ein 2-Komponenten-System bildet, wobei eine Komponente in der Druckfarbe und die andere Komponente in der Atmosphäre, welcher die Druckfarbe ausgesetzt ist, vorgesehen ist. Ein 2-Komponenten-System bietet den Vorteil, dass erst bei Aufeinandertreffen der zwei Komponenten eine Trocknung stattfindet, wodurch ein vorzeitiges Trocknen der Druckfarbe und dadurch verursachte Probleme, z. B. Farbaufbau im Druckwerk, in vorteilhafter Weise vermieden werden können.A further or alternative embodiment the method according to the invention may be determined by the drying aid being a 2-component system forms, with one component in the ink and the other component in the atmosphere, which is exposed to the ink is provided. A 2-component system offers the advantage that only at the meeting of the two components drying takes place, causing premature drying of the ink and thereby caused problems, eg. B. Color structure in the printing unit, can be avoided in an advantageous manner.
Ergänzend oder alternativ zu dem oben beschriebenen Vorsehen eines Trocknungs-Hilfsstoffs in der Druckfarbe kann gemäß zweier weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass zum einen auf den Bedruckstoff eine Grundierung und zum anderen auf den Bedruckstoff und/oder auf die Druckfarbe eine Beschichtung aufgetragen wird, welche jeweils einen festen und/oder flüssigen Trocknungs- Hilfsstoff umfasst. Überdies ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung möglich, eine Grundierung und eine Beschichtung in Kombination vorzusehen. Auch diese Ausführungsformen helfen durch zu früh einsetzendes Trocknen verursachte Probleme zu vermeiden.Complementary or Alternatively to the above-described provision of a drying assistant in the Printing ink can according to two further embodiments provided the method according to the invention be that on the one hand to the substrate a primer and the Others on the substrate and / or on the ink a coating is applied, which in each case comprises a solid and / or liquid drying aid. moreover it is in a further embodiment the invention possible to provide a primer and a coating in combination. These embodiments help through too early incipient drying caused problems to be avoided.
Der Trocknungs-Hilfsstoff kann gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oberhalb der Schwelltemperatur in einen angeregten Zustand übergehen. In einer hinsichtlich der beschleunigten Trocknung besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der von dem Trocknungs-Hilfsstoff bereitgestellte Reaktionsförderer Ozon, Ionen und/oder Radikale auf.Of the Drying assistant may, according to a preferred execution the method according to the invention go above the threshold temperature in an excited state. In a particularly preferred in terms of accelerated drying execution has the inventive method the reaction promoter ozone provided by the drying aid, Ions and / or radicals.
Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches gegenüber dem bereits genannten Verfahren zu einer nochmals beschleunigten Trocknung führt, sieht vor, dass die Reaktionsprodukte der chemischen Trocknung abgeführt werden.A further execution of the method according to the invention, which opposite the previously mentioned method to a further accelerated Drying leads, provides that the reaction products of chemical drying are removed.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen von Druckfarbe auf einem Bedruckstoff wobei die Vorrichtung eine Bestrahlungs-Einheit aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Bestrahlungseinheit zum einen eine Einheit zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung für die beschleunigte physikalische Trocknung und zum anderen eine Einheit zum Erzeugen von Strahlung geladener Teilchen für die beschleunigte chemische, durch einen Trocknungs-Hilfsstoff unterstützte Trocknung aufweist.A inventive device for drying printing ink on a printing substrate, wherein the device an irradiation unit is characterized in that the irradiation unit on the one hand a unit for generating electromagnetic Radiation for the accelerated physical drying and secondly a unit for generating charged particle radiation for the accelerated chemical, having drying assisted by a drying assistant.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Trocknen handelt es sich insbesondere um eine von einem nur eine UV-Einheit oder nur eine Heißluft-Einheit aufweisenden Trockner verschiedene Vorrichtung.at the device according to the invention in particular, it is one of one only a UV unit or only a hot air unit having Dryer different device.
Bevorzugt sind die Einheit zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung und die Einheit zum Erzeugen von Strahlung geladener Teilchen derart angeordnet und/oder ausgerichtet, dass deren jeweilige Strahlung zugleich denselben Bereich des Bedruckstoffs treffen.Preferably, the unit for generating electromagnetic radiation and the unit for generating radiation of charged particles are arranged and / or aligned such that their respective radiation at the same time the same area of Be to meet printing material.
Erfindungsgemäß stehen für die beschleunigte Trocknung zwei Einheiten, eine Einheit zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung und eine Einheit zum Erzeugen von Strahlung geladener Teilchen, zur Verfügung, wodurch in vorteilhafter Weise das gewünschte, eine Weiterverarbeitung ermöglichende Trockenresultat auch unter extremen Bedingungen, z. B. unter maximalen Produktionsgeschwindigkeiten, erreicht werden kann. Die beiden gemeinsam eingesetzten Einheiten ergänzen sich dabei derart, dass sowohl für die beschleunigte physikalische Trocknung die benötigte Wärmeenergie als auch für die chemische Trocknung die benötigte Wärmeenergie und die benötigte hohe Anzahl von Reaktionsförderern bereitsteht. Da die chemische Trocknung zugleich vermittels der Einheit zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung zumindest mit Wärmeenergie und vermittels der Einheit zum Erzeugen von Strahlung geladener Teilchen zumindest mit Reaktionsförderern ausreichend versorgt wird, kommt es in vorteilhafter Weise zu einem Synergieeffekt, der dazu führt, dass die Trockenreaktionen schneller ablaufen, als bei Einzelanwendung der jeweiligen Einheiten.According to the invention for the accelerated drying two units, one unit of production electromagnetic radiation and a unit for generating Radiation of charged particles, available, which in advantageous Way the desired, a further processing enabling Dry result even under extreme conditions, eg. B. under maximum Production speeds can be achieved. The two together complement the units used doing so in such a way that both for the accelerated physical drying the required heat energy as also for the chemical drying the required heat energy and the needed high number of reaction conveyors ready. Since the chemical drying at the same time by means of Unit for generating electromagnetic radiation at least with heat energy and by means of the unit for generating radiation charged Particles supplied at least sufficiently with reaction promoters is, it comes in an advantageous manner to a synergy effect, the causes that the dry reactions run faster than with single use of the respective units.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Bestrahlungseinheit zum einen eine Laser-Einheit und zum anderen eine Koronaentladungs-Einheit und/oder eine Plasmaentladungs-Einheit auf.According to one particularly preferred embodiment the device according to the invention the irradiation unit on the one hand a laser unit and the another corona discharge unit and / or a plasma discharge unit on.
Die Erfindung sowie weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:The Invention as well as other advantages of the invention will become apparent below with reference to the drawings based on preferred embodiments described in more detail. The drawings show:
Erfindungsgemäß wird eine
Druckfarbe eingesetzt, welche durch Vorsehen
In
einem Verfahrensschritt
Die
Bestrahlung
Erfindungsgemäß wird durch
die Bestrahlung
Das Bereitstellen von Reaktionsförderern kann auf verschiedene Weise geschehen. Zum einen kann der Trocknungs-Hilfsstoff in einen angeregten Zustand übergehen, der selbst als Reaktionsförderer die gezielte chemische Trocknung bewirkt. Zum anderen kann der Trocknungs-Hilfsstoff Thermoinitiatormoleküle, d. h. thermisch sensible Moleküle, umfassen, die, z. B. unter der Einwirkung von Infrarotlicht, vorwiegend oberhalb der Schwelltemperatur zerfallen und Reaktionsförderer beispielsweise in Form von Radikalen für eine chemische Reaktion, insbesondere eine radikalische Polymerisation bereitstellen. Generell sind als Reaktionsförderer außer Radikalen auch Ozon und/oder Ionen möglich.The provision of reaction conveyors can be done in various ways. On the one hand, the drying excipient can go into an excited state, which itself causes the targeted chemical drying as a reaction promoter. On the other hand, the drying assistant Thermoinitiatormoleküle, ie thermally sensitive molecules include, which, for. B. disintegrate under the action of infrared light, predominantly above the threshold temperature and reaction promoter, for example in the form of radicals for a chemical reaction, in particular a radical polymerization be riding set. In general, ozone and / or ions are possible as reaction promoters other than radicals.
Als Trocknungs-Hilfsstoff, bzw. als Thermoinitiatormolekül, kann vorzugsweise eine leicht in Radikale spaltbare Substanz in die Druckfarbe eingebracht sein. So können beispielsweise Peroxide, Hydroxylgruppen, Ketongruppen, Aminogruppen, Säuregruppen und/oder allgemein ungesättigte Verbindungen, die sich in sauerstoffhaltige oder stickstoffhaltige Radikale spalten lassen, in die Druckfarbe oder in Bestandteile der Druckfarbe (beispielsweise in ein Bindemittel der Druckfarbe) eingebracht sein. Da Peroxide bei höheren Temperaturen leicht zerfallen, bieten sich diese als Thermoinitiatormoleküle an.When Drying excipient, or as Thermoinitiatormolekül, can preferably a readily cleavable in the radical substance in the ink be introduced. So can for example, peroxides, hydroxyl groups, ketone groups, amino groups, acid groups and / or generally unsaturated Compounds that are in oxygenated or nitrogenous Free radicals, in the printing ink or in components the printing ink (for example in a binder of the printing ink) be introduced. Since peroxides decompose easily at higher temperatures, These offer themselves as thermoinitiator molecules.
Weiterhin von Vorteil ist der Einsatz von Bindemittelkombinationen als Trocknungs-Hilfsstoff, wie diese heute bei Einbrennlacken für radikalische Hochtemperaturpolymerisation verwendet werden, da durch die Laserbestrahlung eine kurzzeitige starke Temperaturerhöhung der Druckfarbe erfolgt. Solche Lacke existieren beispielsweise auf Alcyd-, Polyester-, Acryl- oder Epoxidharz-Basis für Schwelltemperaturen von etwa 100 bis 150° C.Farther it is advantageous to use binder combinations as a drying assistant, such as these today for baking enamels for radical high temperature polymerization can be used because of the laser irradiation a short strong temperature increase of Printing ink is done. Such paints exist, for example, on Alcyd, Polyester, acrylic or epoxy resin base for threshold temperatures of about 100 to 150 ° C.
Darüber hinaus ist der Einsatz von Sikkativen als Trocknings-Hilfsstoff von Vorteil, die im Wesentlichen oberhalb der Schwelltemperatur ihre die Trocknung positiv beeinflussende Wirkung entfalten. Solche Sikkative können in hohe Konzentrationen verwendet werden, ohne Gefahr zu laufen, dass es zu einem unerwünschten Farbaufbau im Farbwerk kommt, da erst durch die Bestrahlung und die dadurch erzeugte Erwärmung, z. B. auf über etwa 50°C, eine Aktivierung der Sikkative erfolgt (man kann folglich von Thermo-Sikkativen sprechen). Geeignet sind in vorteilhafter Weise z. B. Cer-Sikkative.Furthermore the use of siccatives as a drying additive is advantageous, which is essentially drying above the threshold temperature develop positively influencing effect. Such siccatives can be found in high concentrations are used without risk of running that it to an undesirable Color structure in the inking comes, because only by the irradiation and the heat generated thereby, z. B. over about 50 ° C, one Activation of the siccatives takes place (one can therefore use thermo-siccatives speak). Are suitable in an advantageous manner, for. B. Cer-siccatives.
In
einem Verfahrensschritt
Die
Bestrahlung
Besonders bevorzugt ist der ergänzende Einsatz eines Atmosphärendruckplasmas bzw. eines Normaldruckplasmas, insbesondere eines Niedertemperatur-Atmosphärendruckplasmas, wobei der Abstand einer Plasmadüse vom Bedruckstoff bevorzugt zwischen etwa 1 und 100 Millimeter, besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und 50 Millimetern liegt.Especially preferred is the complementary use an atmospheric pressure plasma or a normal pressure plasma, in particular a low-temperature atmospheric pressure plasma, being the distance of a plasma nozzle of the printing substrate preferably between about 1 and 100 millimeters, more preferably between about 10 and 50 millimeters.
Die
Trocknungswirkung der Bestrahlung
Durch die Behandlung bzw. Bestrahlung zumindest der Oberflächenschicht der Druckfarbe unter Einsatz der Koronaentladungs-Einheit und/oder der Plasmaentladungs-Einheit kann in vorteilhafter Weise eine Ionisierung oder Radikalbildung von Molekülen der Bestandteile der Druckfarbe, von Spaltprodukten einer anlaufenden oxidativen Trocknung und/oder von verdunsteten Komponenten herbeigeführt werden, wodurch Reaktionsförderer für die chemische Trocknung bereitgestellt werden. Von besonderem Vorteil ist die Behandlung der Reaktionsprodukte der oxidativen Trocknung durch den Einsatz der Koronaentladungs-Einheit und/oder der Plasmaentladungs-Einheit, so dass die Reaktionsprodukte zersetzt und das chemische Gleichgewicht überdies zugunsten einer beschleunigten Trocknung beeinflusst wird. Auf diese Weise kommt es mit Vorteil zu einem die Trocknung beschleunigenden Kombinationseffekt der Nutzung der Laser-Einheit und der Nutzung der Koronaentladungs-Einheit oder der Plasmaentladungs-Einheit. Das zeitgleiche Herrschen von hohen Temperaturen und Vorhandensein von ausreichend vielen Reaktionsförderern führt erfindungsgemäß zu einer raschen und zufrieden stellenden Trocknung.By the treatment or irradiation of at least the surface layer the ink using the corona discharge unit and / or the plasma discharge unit can advantageously ionization or radical formation of molecules the components of the ink, of fission products of a starting oxidative drying and / or caused by evaporated components, whereby reaction promoter for the Drying be provided. Of particular advantage is the treatment of the reaction products of oxidative drying through the use of the corona discharge unit and / or the plasma discharge unit, so that the reaction products decompose and the chemical balance in favor of an accelerated drying is affected. In this way it comes with advantage to a drying effect accelerating combination effect the use of the laser unit and the use of the corona discharge unit or the plasma discharge unit. The simultaneous ruling of high temperatures and presence of a sufficient number of reaction promoters leads according to the invention to a quick and satisfactory drying.
Vergleichbar
dem Schritt
Ebenfalls
vergleichbar dem Verfahrensschritt
Im
Unterschied zu der Ausführungsform
der
Durch
die Bestrahlung
Wiederum
vergleichbar zu Verfahrensschritt
Auch
in der in
Durch die Behandlung der den Bedruckstoff umgebenden und bestrahlten, insbesondere IR-bestrahlten Atmosphäre (Umgebungsluft oder definierte Atmosphäre) mit einem Plasma oder einer Koronaentladung entsteht eine erhöhte Anzahl von z. B. Ozon, Ionen und/oder Radikalen, welche die oxidative Trocknung positiv beeinflussen. Auf diese Weise können z. B. Stickstoff- und/oder Sauerstoffradikale schnell und in ausreichender Menge für eine beschleunigte Trocknung bereitgestellt werden.By the treatment of the substrate surrounding and irradiated, in particular IR-irradiated the atmosphere (Ambient air or defined atmosphere) with a plasma or a Corona discharge creates an increased number of z. Ozone, Ions and / or radicals, which oxidative drying positive influence. That way you can z. As nitrogen and / or oxygen radicals quickly and in sufficient Amount for an accelerated drying can be provided.
Im
Unterschied zu dem Verfahren in
In
Die
Bestrahlung
Die
Vorrichtung
Die
Vorrichtung
Die
Einheit
Weiterhin
zeigt
Der
unterstützende
Trocknungs-Hilfsstoff kann, wie oben in dem mit Bezug zu
Alternativ
kann die Vorrichtung
Die
Vorrichtung
- 100, 200, 300100 200, 300
- Auftragen der Druckfarbe Instruct the printing ink
- 110, 210, 310110 210, 310
- Bestrahlung der Druckfarberadiotherapy the printing ink
- 112, 212, 312112 212, 312
- Infrarot-Bestrahlung der Druckfarbe Infrared radiation the printing ink
- 114, 214, 314114 214, 314
- Koronaentladungs-Bestrahlung der DruckfarbeCorona discharge irradiation of printing ink
- 116, 216, 316116 216, 316
- Plasmaentladungs-Bestrahlung der Druckfarbe Plasma discharge irradiation of printing ink
- 120, 220, 320120 220, 320
- Abführen von ReaktionsproduktenDischarge from reaction products
- 190, 290, 390190 290, 390
- Vorsehen des Trocknungs-Hilfsstoffs Provide of the drying assistant
- 500500
- Vorrichtung zum Trocknencontraption to dry
- 502502
- Bedruckstoffsubstrate
- 504 504
- Bewegungsrichtungmovement direction
- 506506
- 1. Druckwerk1. printing unit
- 508508
- Bestrahlungs-EinheitIrradiation unit
- 510510
- Laser-EinheitLaser unit
- 512512
- Plasmaentladungs-Einheit/Koronaentladungs-EinheitPlasma discharge unit / corona discharge unit
- 514514
- Gebläse fan
- 516516
- Grundierungs-EinheitPrimer unit
- 518518
- Beschichtungs-Einheit Coating unit
- 520520
- Weiteres Druckwerkadditional printing unit
- 522522
- Kapselungencapsulation
Claims (15)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008056237A1 (en) | 2007-12-07 | 2009-06-10 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Method for drying printing ink and printing ink |
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2006
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