DE102006042795A1

DE102006042795A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Aushärtungsgrades von Farb- oder Lackschichten auf Druckprodukten

Info

Publication number: DE102006042795A1
Application number: DE102006042795A
Authority: DE
Inventors: Beatrix Genest; Carolin Sommerer
Original assignee: Sid Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie Institut Des Vereins Polygraph Leipzig Ev GmbH; SID SAECHSISCHES INST fur DIE
Current assignee: Sid Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie Institut Des Vereins Polygraph Leipzig Ev GmbH; SID SAECHSISCHES INST fur DIE
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2026-09-09
Also published as: DE102006042795B4

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung des Aushärtungsgrades von Farb- oder Lackschichten auf Druckprodukten mit einer Kraftmesseinrichtung (2) und einem eine Kontaktfläche aufweisenden Prüfkörper (4), wobei die Kraftmesseinrichtung (2) mit dem Prüfkörper (4) derart in Wirkverbindung steht, dass mit der Kraftmesseinrichtung (2), die bei Anlegen einer längs der Farb- oder Lackschicht wirkenden Kraft an den mit der Kontaktfläche unter einer vorgegebenen Andrückkraft an die Farb- oder Lackschicht angedrückten Prüfkörper (4), die auf den Prüfkörper (4) entgegen der angelegten Kraft wirkende Reibkraft messbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung des Aushärtungsgrades von Farb- oder Lackschichten auf Druckprodukten.
Auch bei hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten in Druckmaschinen müssen bedruckte und/oder lackierte Druckprodukte ausreichend getrocknet werden, um die aufgebrachten Farb- oder Lackschichten gegen Beschädigungen widerstandsfähiger zu machen und ein Ablegen oder Abschmieren von Farbe oder Lack beim Transport der Bogen in der Druckmaschine und beim Ablegen auf dem Auslegerstapel zu vermeiden. Hinsichtlich der Art der Trocknung unterscheidet man zwischen konventionell trocknenden Druckfarben und Lacken, deren Trocknung im Wesentlichen auf dem Wegschlagen von Bindemittel und Verdunsten basiert und UV-härtenden Druckfarben und Lacken, zwischen deren Bestandteilen, ausgelöst durch die Wirkung von UV-Strahlung, chemische Vernetzungsreaktionen ablaufen, die zu einer Aushärtung der Farben und Lacke führen. Auch die Weiterverarbeitung frisch bedruckter und oder lackierter Bogen und getrockneter Bogen erfordert eine ausreichende Scheuer- und Stapelfestigkeit. Um das Zusammenwirken von Farbe und Bedruckstoff, z.B. hinsichtlich Annahme- und Trocknungsverhalten vor dem eigentlichen Druckvorgang zu ermitteln, werden Probedruckgeräte eingesetzt. Derartige Probedruckgeräte umfassen eine erste Druckeinheit, die den Druck in einem Druckwerk simuliert und eine zweite Druckeinheit, die ist so konzipiert, dass der frisch bedruckte Bogen mit einem unbedruckten Konterdruckbogen durch die „Druckzone" transportiert wird, wobei die nicht getrocknete frische Farbe an den unbedruckten Papierstreifen anhaftet. Zur qualitativen Bewertung des Trocknungsprozesses erfolgt eine Messung der optischen Dichte des Drucksbildes auf dem Konterdruckbogen.
Des weiteren sind Einrichtungen zur Prüfung des Karbonierverhaltens eines Probe- oder Praxisdruckes bekannt, wie das Testgerät der Fa. Michael Huber München, mit der ein Mikroscheuern unter definierten Bedingungen simuliert wird. Das zu untersuchende Druckmuster wird mit einem unbedruckten Konterpapier gekontert und zwischen zwei Walzen einem definierten Liniendruck ausgesetzt. Bei Herausziehen der Druckprobe und des Konterpapiers wird ein Karboniereffekt erzeugt, der als Farbablagerung auf dem Konterpapier sichtbar wird und densitometrisch messbar ist.
Zur Bestimmung des Trocknungsgrades an einer laufenden Rollenoffsetmaschine ist es bekannt, im Bereich der Leitwalze einer Rollenoffsetmaschine eine durchsichtige Platte anzuordnen, die gegen die Papierbahn gepresst wird. Die Papierbahn ist im Randbereich mit Volltontestmarken bedruckt. Bei nicht ausreichend getrockneter Farbschicht entsteht in Bahnlaufrichtung hinter jeder Volltontestmarke ein Abschmierschweif, der messtechnisch erfassbar ist.
Aus der DE 195 40 699 A1 ist eine Prüfeinrichtung zur Prüfung des Trocknungsgrades von Druckprodukten bekannt, welches ein Andruckelement umfasst, dass von einer eine Andruckkraft erzeugenden Baugruppe auf ein mit einem Prüfpapier bedecktes Druckprodukt gedrückt wird. Der Trocknungsgrad wird anhand der Farbablagerungen auf dem Prüfpapier bewertet.
Die bekannten Lösungen beziehen sich auf die Bewertung des Trocknungsgrades von konventionell trocknenden Druckfarben und Lacken und führen, insbesondere wenn sie eine visuelle Beurteilung umfassen, nicht zu reproduzierbaren Ergebnissen. Zumeist ist ein großer Aufwand zur Durchführung der Messungen und die Erstellung spezieller Proben erforderlich. Ein weiter Nachteil besteht darin, dass sie sich nicht zur Bestimmung des Trocknungsgrades von Lacken eignen, da diese transparent sind und kein messbares Abschmierbild hinterlassen.
Daraus resultiert die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, die bei einem geringen Aufwand die Bestimmung des Aushärtungsgrades von UV-härtenden Farb- oder Lackschichten auf Druckprodukten ermöglichen Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen, die gemäß den Merkmalen der Patenansprüche 1 oder 2 ausgebildet sind und ein Verfahren, dass gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 16 ausgestaltet ist, gelöst.
Die Erfindung ermöglicht die Messung des Aushärtungsgrades an bedruckten bzw. lackierten Druckprodukten im Bogen- oder Rollendruck ohne gesonderte Probennahme und ist unmittelbar im Produktionsprozess einsetzbar. Die Anwendbarkeit der Erfindung ist nicht auf die Messung des Aushärtungsgrades von UV-härtenden Farb- oder Lackschichten beschränkt und erstreckt sich grundsätzlich auch auf die Messung des Trocknungsgrades von oxidativ trocknenden und durch Strahlung härtbaren Druckfarben und Lacken. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass der Aushärtungsgrad einer Farb- oder Lackschicht auf einem Druckprodukt und der zugehörige Haft- und Gleitreibungskoeffizient in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen und nutzt die Gesetzmäßigkeiten des Coulomb'schen Reibungsgesetzes. Dazu wird die Reibkraft zwischen der Oberfläche der zu untersuchenden Farb- bzw. Lackschicht auf dem Druckprodukt und einer genau definierten Kontaktfläche eines Prüfkörpers unter einer vorgegebenen Normalkraft und bei einem definierten Verlauf der Relativgeschwindigkeit oder einer vorgegebenen konstanten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Druckprodukt und dem Prüfkörper als Messgröße von einer Kraftmesseinrichtung erfasst. Die Bedingungen der Haft- und Gleitreibung werden dadurch erfasst. In welcher Weise die Relativbewegung realisiert wird, ist für die Anwendung der Erfindung ohne Belang. Demgemäß umfasst die Erfindung sowohl Ausführungsformen, bei denen das bedruckte und/oder lackierte Druckprodukt ortsfest fixiert ist und der Prüfkörper über das Druckprodukt hinwegbewegt wird, als auch Ausführungsformen bei denen der Prüfkörper ortsfest angeordnet ist und das Druckprodukt relativ zum Prüfkörper bewegt wird. Im letzteren Fall ist mit ortsfester Anordnung des Prüfkörpers eine Anordnung gemeint, die die Messbarkeit, der auf den Prüfkörper wirkenden Kräfte, nicht ausschließt. Das umfasst auch Anordnungen des Prüfkörpers, in denen dieser einen minimalen Bewegungsspielraum hat.
Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das Druckprodukt relativ zum Prüfkörper bewegt wird, finden insbesondere bei der Bestimmung des Aushärtungsgrades von Farb- oder Lackschichten auf Druckprodukten online während des Druck- oder Lackierprozesses in Druckmaschinen Verwendung. Bei diesen Ausführungsformen ist eine Transporteinrichtung zum Transport der Druckprodukte bzw. Zwischenprodukte vorgesehen, die durch das Bogentransportsystem der jeweiligen Bogenrotationsdruckmaschine z.B. in Form von Bogenführungszylindern oder -trommeln oder durch das Bahntransportsystem der jeweiligen Rollenrotationsdruckmaschine gebildet ist. Auch bei Realisierungen der Erfindung, die zur offline-Messung vorgesehen sind, kann zum Transport der Druckprodukte eine zusätzliche Transporteinrichtung vorgesehen sein, die das auszumessende Druckprodukt mit einer vorgebbaren Geschwindigkeit am Prüfkörper vorbeibewegt, der ortsfest angeordnet ist. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, die zur Ermittlung der aushärtungsgradspezifischen Reibkraft benötigte Andrückkraft, die nach der Terminologie des Coulomb'schen Reibungsgesetzes der Normalkraft entspricht, durch die Gewichtskraft des Prüfkörpers selbst oder ein dem Prüfkörper austauschbar zugeordnetes Gewicht aufzubringen, dessen Gewichtskraft sich zur Gewichtskraft des Prüfkörpers addiert. Alternativ dazu können auch mehrere Prüfkörper mit unterschiedlichem Gewicht vorgesehen sein, die abhängig von dem konkreten Anwendungsfall Verwendung finden.
Eine weitere Möglichkeit zum Aufbringen einer Andrückkraft besteht in der Ausbildung einer Stelleinrichtung mit einer Stellschraube und einem Kraftspeicher, die eine feinfühlige Einstellung der Andrückkraft ermöglicht.
Nach einer einfachen Ausführungsform der Erfindung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Prüfkörper von Hand längs der Farb- oder Lackschicht, d.h. entlang der Oberfläche des Druckproduktes bewegt, während die Kraftmesseinrichtung die auftretenden Reibkräfte misst oder alternativ dazu das Druckprodukt relativ zum ortsfesten Prüfkörper manuell bewegt.
Um genauere und reproduzierbare Messergebnisse zu erzielen, erweist sich die Ausbildung einer Antriebeinrichtung, mit der das Kontaktelement längs der Farb- oder Lackschicht bewegbar ist, als vorteilhaft. Mit dieser lassen sich, insbesondere wenn ihr eine Steuereinrichtung vorgeschaltet ist, vorgebbare Geschwindigkeiten oder Geschwindigkeitsprofile der Bewegung des Prüfkörpers exakt realisieren. Dem ist eine Transporteinrichtung zum definierten Transport der Druckprodukte gleichgestellt. Der Kraftmesseinrichtung ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Datenspeicher zugeordnet, mit dem Reibkraftwerte einer einzelnen Messung oder mehrerer unterschiedlicher Messungen oder eine Reibkraftwertefolge, d.h. eine Folge von Messwerten, die während eines Bewegungszyklusses in engem zeitlichen Abstand zueinander von der Kraftmesseinrichtung ermittelt wurden, speicherbar ist. Zum Anzeigen der Messwerte kann eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein, die Messwerte vorzugsweise graphisch darstellt.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Kontaktfläche des Prüfkörpers diesem austauschbar zugeordnet. Das ermöglicht den Austausch derselben im Fall von Abnutzung, Verschmutzung oder zur Anpassung an spezielle Bedruckstoffe und/oder Druckfarben bzw. Lacke.
Die Kontaktfläche ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das im Kontakt mit der zu untersuchenden Farb- bzw. Lackschicht einen vergleichsweise großen Reibkoeffizienten aufweist, was zu vergleichsweise großen Reibkräften führt, die gut messbar sind. Gut geeignet sind Gummi, Kunststoff oder textile Aufzüge.
Um die Anlagerung von Farb- oder Lackbestandteilen an der Kontaktfläche zu vermeiden oder zumindest zu vermindern, ist die Kontaktfläche vorzugsweise aus einem farbabweisenden Material gebildet bzw. mit diesem beschichtet.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in schematisierter Darstellung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist als Handmessgerät ausgebildet und umfasst ein Gehäuse 1, in das eine Anzeigeeinrichtung 8 integriert ist. Das Gehäuse 1 nimmt eine als Motor ausgebildete Antriebseinrichtung 6 und eine Kraftmesseinrichtung 2, die als handelsüblicher Kraftsensor ausgebildet ist, auf. Die Kraftmesseinrichtung 2 ist über ein Führungselement 3 mit einem Prüfkörper 4 verbunden. Der Prüfkörper 4 besteht aus Metall und weist auf seiner bei auf der Messung dem Druckprodukt zugewandten Unterseite eine Kontaktfläche auf, die mit Gummi, Kunststoff oder textilem Material belegt ist.
Antriebseinrichtung 6 und Kraftmesseinrichtung 2 sind am Gehäuse 1 gelagert. Zur Messung wird das Handmessgerät auf das zu bewertende Druckprodukt 5 aufgesetzt. Die Massenkraft des Prüfkörpers 4 drückt diesen mit seiner dem Druckprodukt 5 zugewandten Kontaktfläche gegen das Druckprodukt 5.
Zur Messung wird der Prüfkörper 4 unter der Wirkung, der von der Antriebseinrichtung 6 erzeugten Kraft, über das Druckprodukt 5 gezogen. Die Antriebseinrichtung 6 wirkt dabei nicht direkt sondern über die Kraftmesseinrichtung 2 und das Führungselement 3 auf den Prüfkörper 4 ein. Während der Bewegung des Prüfkörpers 4 entlang der Oberfläche des Druckprodukts, d.h. längs der Farb- oder Lackschicht, erfasst die Kraftmesseinrichtung 2 die am Führungselement 3 auftretende Zugkraft. Dabei wird die Zugkraft der Reibkraft gleichgesetzt, wenn wie im vorliegenden Fall bei einer Beschleunigung nahe oder gleich Null gemessen wird. Alternativ kann auch während einer Beschleunigungsphase des Prüfkörpers 4 gemessen werden, wenn das Messergebnis z. B. über Vergleichswerte korrigiert wird. Die Prüfung kann bei einer oder mehreren Zuggeschwindigkeiten erfolgen.
Die Messergebnisse können zur Auswertung mit Eichwerten verglichen werden, die für verschiedene Farb/Bedruckstoffkombinationen als Eichkurven erstellt sind, Sollwerte bilden und zeigen, bei welchem Kraftverlauf die Oberflächen ausgehärtet sind. Die Kraftmesseinrichtung bestimmt sowohl die Haftreibkräfte als auch die Gleitreibkräfte bzw. deren Verläufe, die Messung kann aber auch auf eine Art von Reibkräften, insbesondere die Gleitreibkräfte beschränkt sein. Das Handmessgerät liefert in jedem Fall eine direkte quantitative Anzeige über den Aushärtungsgrad. Anders als in der Figur dargestellt, kann der Prüfkörper 4 auch im Gehäuse 1 aufgenommen und in diesem seitlich geführt sein.

1: Gehäuse
2: Kraftmesseinrichtung
3: Führungselement
4: Prüfkörper
5: Druckprodukt mit Lackschicht
6: Antriebseinrichtung
7: Bewegungsrichtung
8: Anzeigeeinrichtung

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung des Aushärtungsgrades von Farb- oder Lackschichten auf Druckprodukten mit einer Kraftmesseinrichtung (2) und einem eine Kontaktfläche aufweisenden Prüfkörper (4), wobei die Kraftmesseinrichtung (2) mit dem Prüfkörper (4) derart in Wirkverbindung steht, dass mit der Kraftmesseinrichtung (2), die bei Anlegen einer längs der Farb- oder Lackschicht wirkenden Kraft an den mit der Kontaktfläche unter einer vorgegebenen Andrückkraft an die Farb- oder Lackschicht angedrückten Prüfkörper (4), die auf den Prüfkörper (4) entgegen der angelegten Kraft wirkende Reibkraft messbar ist.
Vorrichtung zur Bestimmung des Aushärtungsgrades von Farb- oder Lackschichten auf Druckprodukten mit einer Kraftmesseinrichtung (2), einem eine Kontaktfläche aufweisenden Prüfkörper und einer Transporteinrichtung zum Transport der Druckprodukte, wobei der Prüfkörper (4) ortsfest angeordnet ist und mit der Kraftmesseinrichtung (2) derart in Wirkverbindung steht, dass mit der Kraftmesseinrichtung (2) bei mit einer vorgegebenen Andrückkraft an die Farb- oder Lackschicht des von der Transporteinrichtung bewegten Druckprodukts angedrückten Prüfkörpers (4), die auf den Prüfkörper (4) wirkende Reibkraft messbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückkraft durch die Massenkraft des Prüfkörpers (4) oder ein dem Prüfkörper (4) austauschbar zugeordnetes Gewicht aufbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stelleinrichtung zur Einstellung der Andrückkraft ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung aus einer Stellschraube und einem Kraftspeicher gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine an dem Kontaktelement angreifende Antriebvorrichtung (6) vorgesehen ist, mit der der Prüfkörper (4) längs der Farb- oder Lackschicht bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die auf die Antriebseinrichtung (6) zur Realisierung der Bewegung längs der Farb- oder Lackschicht mit vorgebbaren Geschwindigkeiten einwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Kraftmesseinrichtung (2) die Haft- und/oder die Gleitreibkraft erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftmesseinrichtung (2) ein Datenspeicher zugeordnet ist, mit dem einzelne Reibkraftwerte oder eine Reibkraftwertefolge speicherbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, die einzelne Reibkraftwerte oder eine Reibkraftwertefolge anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geschwindigkeitssensor vorgesehen ist, der die Relativgeschwindigkeit zwischen Prüfkörper (4) und Druckprodukt erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche dem Prüfkörper (4) austauschbar zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Kontaktfläche aus Gummi, Kunststoff oder einem textilen Material gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche eine farb- und/oder lackabweisende Beschichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Transporteinrichtung ein Bogentransportsystem einer Bogenrotationsdruckmaschine oder ein Bahntransportsystem einer Rollenrotationsdruckmaschine vorgesehen ist.
Verfahren zur Bestimmung des Aushärtungsgrades von Farb- oder Lackschichten auf Druckprodukten mit einem eine Kontaktfläche aufweisenden Prüfkörper (4) und einer Kraftmesseinrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (4) auf die Farb- oder Lackschicht aufgesetzt, an diese angedrückt und längs der Farb- oder Lackschicht bewegt und die dem Bewegungsvektor entgegengesetzt gerichtete Reibkraft von der Kraftmesseinrichtung (2) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (4) allein von der Massenkraft angedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (4) mit einer voreinstellbaren Kraft angedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskraft bei einer vorgebbaren Geschwindigkeit ermittelt wird.