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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung des Härtungsgrades
von in einem der Massendruckverfahren Offset-, Flexo- oder Tiefdruck
gedruckten Druckfarben- oder Lackschichten nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Das Verfahren zur Prüfung des Härtungsgrades
wirkt mittels des Effektes der Oberflächen-Plasmonen-Resonanz
und in der Literatur auch häufig als surface plasmon resonance (SPR-)Methode
bezeichnet wird.
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Die
Härtung von Druckfarben- und Lackschichten kann einmal
durch Evaporation von Lösemitteln, durch das Wegschlagen
von Lösemitteln in den Bedruckstoff, durch Oxidation, durch
Polymerisation in Verbindung mit einem UV- oder Elektronenstrahltrockner
oder durch eine Kombination der zuvor genannten Trocknungsmechanismen
erfolgen.
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Für
eine Kontrolle der Durchhärtung von Druck- und Lackschichten
sprechen viele Faktoren. Eine ausreichende Trocknung und Härtung
der verdruckten Farben/Lacke ist Voraussetzung für qualitativ
hochwertige Drucke. Innerhalb des Förderwegs der Bogen
durch die Maschine können Berührungen der frisch
bedruckten oder lackierten Bogenoberfläche zu Beschädigungen
hervorrufen, was Makulatur bedingt. Die in der Auslage einer Bogendruckmaschine
oder aufgerollte Rollenbahnen einer Rollendruckmaschine müssen
hinsichtlich der aufgedruckten Druckfarben/Lacke ausreichend getrocknet
sein, das sie sonst beim Abstapeln bzw. aufrollen verschmieren und
verblocken würden. Gerade letzteres würde eine
Weiterverarbeitung der Druckprodukte erschweren bzw. gänzlich
unmöglich machen.
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An
die Einstellung unterschiedlich aufgebauter Trocknereinrichtungen
sind im Druckprozess hohe Anforderungen zu stellen. Bereits beim
Einrichten der Druckmaschine hat der Bediener Einstellungen an den
Trocknereinrichtungen vorzu nehmen, um nach möglichst geringer
Zeit und Anzahl von Makulaturbogen (Vorlaufmakulatur) die erforderliche
Qualität produzieren zu können. Eine zu hoch gewählte Einstellung
der Trocknerleistung bedingt nicht nur einen hohen Energieverbrauch
der Druckmaschine und ebenfalls eine hohe Abwärmeleistung,
welche die Temperatur des Drucksaales erhöht bzw. durch die
Klimatisiereinrichtung des Drucksaales auf den vorgesehenen Wert
zu regeln wäre, sondern auch der Druckprozess an sich wird
negativ beeinflusst. Bekanntlich ändert sich die Zügigkeit
und Viskosität von Farbe/Lacke, sodass eine hohe Maschinenerwärmung
nebst der Erwärmung von Farbe und Dosiereinrichtung unter
Umständen wieder Makulatur verursachende Nachregelungen
erforderlich machen. Zu gering gewählte Einstellgrößen
für die Trocknerwirkung bzw. Trocknerleistung sind ebenfalls
zu vermeiden, da sonst die geschilderte Gefahr des Verschmierens
frisch bedruckter Bogen während des Bogentransportes bzw.
in der Auslage besteht.
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Durch
eine Trocknersteuerung ist neben einer Makulaturreduzierung auch
eine erhebliche Energieeinsparung möglich. Da die Trocknereinrichtungen
nur noch mit der Leistung gefahren werden, welche entsprechend den
aktuellen Gegebenheiten erforderlich sind, wird die Stromaufnahme
der Einrichtungen auf den jeweilig erforderlichen Wert reduziert. Da
die Trocknereinrichtungen auch Abwärme produzieren, ergibt
sich auch eine verringerte Aufheizung von Maschinenelementen bzw.
der gesamten Maschine. Dadurch wird auch die Lebensdauer der Maschine
bzw. von Maschinenkomponenten erhöht. Letztlich vermeidet
eine reduzierte Leistung der Trockner auch eine Erhöhung
der Drucksaaltemperatur. Bei einem klimatisierten Drucksaal gibt
dies ebenfalls eine Energieeinsparung, da weniger Abwärme
seitens der Trockner produziert wird.
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Besondere
Fragestellungen ergeben sich für den Druck strahlenhärtender
Druckfarben und Lacke in Druckmaschinen, die eine Härtungskontrolle
erforderlich machen. Der Druck mit strahlenhärtenden Offsetdruckfarben
hat in der heutigen Druckindustrie eine weite Verbreitung gefunden
und ist technisch inzwischen sehr geläufig. Vorteile des
Drucks mit den strahlenhärtenden Druckfarben liegen in
der schnellen, spontanen Vernetzung nach der Bestrahlung mit einer
UV- Strahlungsquelle, der Lösungsmittelfreiheit der Druckfarben
und der guten Bedruckbarkeit von nicht saugenden Substraten.
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Konventionelle
Druckfarben sind dagegen entweder ölbasierend oder lösemittelhaltig. Ölbasierende
Druckfarben trocknen durch die Oxidation der Bindemittel auf Ölbasis
oder trocknen durch Verdampfen der in der Druckfarbe befindlichen
leichtflüchtigen Öle (Heat-Set-Verfahren). Strahlenhärtende
Druckfarben und Lacke härten dagegen durch einen fotochemischen
Prozess, der auch als Vernetzung bezeichnet wird. Der flüssige
oder unvernetzte Druckfarbenfilm wird durch die Polymerisation unter Einwirkung
von UV-Licht in einen festen Zustand übergeführt.
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Es
sind aber Fehlerfälle bekannt geworden, bei denen unvernetzte
Druckfarbenbestandteile durch Abklatsch im Auslegerstapel einer
Bogendruckmaschine oder durch Abklatsch in einer Rolle nach dem
Druck auf die Rückseite des darüber befindlichen
Substrats übertragen wurden. Auch können Druckfarbenbestandteile
durch den Bedruckstoff hindurch migrieren. Eine Migration von Druckfarbenbestandteilen
oder ein Abklatsch von Druckfarben kann bei Verpackung zu einer
sensorischen Beeinflussung des Füllgutes führen.
Bei Überschreiten von spezifischen Migrationlimits kann
im Falle einer Verpackung für Lebensmittel eine gesundheitliche
Beeinträchtigung des Konsumenten nicht ausgeschlossen werden.
Bei Überschreiten der spezifischen Migrationlimits müssen
Verpackungen auf jeden Fall aus dem Verkehr gezogen werden, was
neben dem finanziellen Folgen meist auch ein Verlust der Reputation des
Markenherstellers im Markt zur Folge hat. Die Wahrung der gesundheitlichen
Unbedenklichkeit ist vorrangig. Laut §30 LMBG ist es verboten
Bedarfsgegenstände so herzustellen, dass sie bei bestimmungsgemäßen
Gebrauch geeignet sind, die Gesundheit durch ihre stoffliche Zusammensetzung, insbesondere
durch toxikologisch wirksame Stoffe oder Verunreinigungen zu schädigen.
Zudem gilt nach deutschem und europäischem Recht und ebenso
in den USA das „No-Migration-Prinzip”, d. h. ein Übergang
von Stoffen auf das verpackte Lebensmittel ist zu vermeiden. Deswegen
ist es besonders wichtig auf jeden Fall die Vernetzung der strahlenhärtenden
Druckfarbe auf dem Bedruckstoff sicher zu stellen.
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Außerdem
haben unvollständig ausgehärtete Schichten aus
strahlenhärtenden Druckfarben und Lacken Auswirkungen auf
die Sicherheit des Bedienpersonals. Sind solche Druckfarben- oder
Lackschichten auf dem Bedruckstoff unvollständig durchgehärtet
und der Maschinenbediener zieht, z. B. zur Kontrolle der Druckqualität,
Probeexemplare, so können migrationsfähige Bestandteile
der Druckfarben über die Haut aufgenommen werden. Neben
gesundheitlicher Gefährdung können auch Reizungen
und allergische Reaktionen der Haut entstehen. Dem Druckbetrieb
entstehen durch unvollständig ausgehärtete Lacke
und Druckfarben zusätzlich Entsorgungskosten, da Druckbögen
mit unvernetzten Druckfarben- oder Lackbestandteilen in der Regel
als Sonderabfall behandeln werden. Dies erfordert einen logistischen
Mehraufwand und erzeugt in der Regel Mehrkosten für die
Entsorgung.
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Viele
Faktoren sprechen folglich dafür die Aushärtung
bzw. Trocknung von Druckfarben- und Lackschichten auf dem Bedruckstoff
zu messen, Messgrößen zu bilden und diese dann
direkt oder über Bedienereingabe zur Steuerung der Trockner heranzuziehen.
Zusätzlich können aus diesen Messwerte eine Qualitätsprotokoll
abgeleitet werden, dass dem Enduser einen Nachweis gibt, dass die
Druckfarbe oder der Lack ausreichend ausgehärtet sind. Dies
wird gerade auf dem Feld der strahlenhärtenden Druckfarben
und Lacke aus Erwägungen der Produktsicherheit oftmals
gefordert.
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Der
Wunsch die Härtung bzw. Trocknung von Druckfarben- oder
Lackschichten zu bewerten wurde schon vielfach diskutiert. In der
EP 1 142 711 B1 wurde
unter anderem vorgeschlagen, eine Steuerung für eine Trocknereinrichtung
vorzusehen, der mindestens ein Signal einer den Druckprozess charakterisierenden
Größe zugeführt wird, und dass infolgedessen
durch die Steuerung Signale generiert werden, durch welche die Betriebsweise
der Trocknereinrichtung in vorgesehener Weise verändert
wird. Es wird auch vorgeschlagen die Steuerung der Trocknervorrichtung
anhand von am Bedruckstoff gemessenen Messwerten vorzunehmen.
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Als
Messgrößen werden die Lack- bzw. die Farbschichtdicke
und/oder der Glanz des Lackauftrags angeführt.
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Die
DE 197 37 785 A1 schlägt
vor den Trocknungsgrad einer Lackschicht durch das Messen der Intensität
eines Mikrowellensignals, das in einer Wechselwirkung mit dem lackierten
Bedruckstoff in Wechselwirkung steht zu bestimmen. Die aus dem Messsignal
gebildete Zustandsgröße kann dann als Regelgröße
für die Trocknersteuerung herangezogen werden. Das Verfahren
eignet sich aber nur für den Einsatz von Beschichtungsmedien,
die in einem hohen Maße die Mikrowellenenergie absorbieren, wie
zum Beispiel eine Dispersionslack, der im wesentlichen Wasser als
Lösemittel aufweist. Die Prüfung der Polymerisation
von gehärteten Druckfarben- und Lackschichten wurde in
dem Patent nicht erwähnt.
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Die
DE 24 58 935 A1 offenbart
ein Mess- und Regelverfahren der Geschwindigkeit von Druck- und Beschichtungsmaschinen,
bei dem kontinuierlich auf der Papierbahn die den benutzten Lösemitteln
entsprechenden Wellenlängen analysiert werden, wobei die
nach dem Trocknen gemessenen Durchschnittswerte mit den voreingestellten
Maximalwerten vergleicht. Die Messeinrichtung enthält einen
Analysatorkopf mit kontinuierlicher Ausstrahlung und einen Empfänger
zur Aufnahme der Strahlung, die das zu analysierende Produkt reflektiert
oder diese durchsetzt. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass
von vornherein die Lösemittelzusammensetzung bekannt sein
muss. Dies ist bei Druckverfahren, die mit einfachen Lösemittelzusammensetzungen
arbeiten relativ einfach, die Komplexität steigt bei modernen
Druckfarben mit einer Vielzahl von Lösemittel an. Im Regelfall
gibt der Lieferant die Zusammensetzung der Druckfarbe nur in groben
Bestandteilen bekannt. Außerdem versagt dieses Verfahren
bei Druckverfahren, die keine Lösemittel emittieren. Dies
sind unter anderem die strahlenhärtenden Druckverfahren,
sowie die oxidativ und wegschlagenden Druckverfahren. Dieses Messverfahren
ist nicht universell anwendbar. Auch ist eine Anwendung bei schnell
laufenden Druckmaschinen bekannt, da die Analyse doch zeitintensiv
und komplex ist.
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Im
Labor wird optische Spektroskopie zur Beurteilung der Polymerisation
eingesetzt. Diese Methode ist wegen ihrer Komplexität und
Probenvorbereitung wenig für den Einsatz in dem rauen Maschinenumfeld
eines Druckereibetriebs geeignet.
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Es
ist eine sehr empfindliche Methode zur Charakterisierung von Grenzflächen
und dünnen Schichten bekannt, die als Oberflächenplasmonen-Resonanz, üblicherweise
SPR (Surface Plasmon Resonanz) in der Literatur bezeichnet wird.
Die Oberflächen Plasmonen Resonanz (SPR) ist ein quantenmechanischer
Effekt. Mit Hilfe dieses Effektes lässt sich der Brechungsindex
einer Lösung in der Nähe einer Oberfläche
durch ein optisches Verfahren sehr genau bestimmen.
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Um
die komplexen Zusammenhänge zu erläutern, wird
im Folgenden die sehr anschauliche Erläuterung der zugrundeliegenden
Phänomene von Andreas Englisch und Uwe Hartmann
in der Zeitschrift Magazin Forschung 2/2004 wiedergegeben: „Das
allgemein bekannte Verhalten von Metallen beim Auftreffen von elektromagnetischer
Strahlung ist die Reflexion dieser Strahlung. Diese Eigenschaft wird
bei der Herstellung von Spiegeln ausgenutzt. Die Eindringtiefe von
Licht liegt, in Abhängigkeit von der Wellenlänge
und vom Metall, im Bereich von 50 nm bis 100 nm. Demgemäß genügen
also geringe Schichtdicken, um eine optimale Reflexion der Lichtwelle
zu erzielen. Für dieses Verhalten sind die freien Elektronen
in den Metallen, das sog. Elektronengas, verantwortlich. Im elektrischen
Feld wird auf die Elektronen eine Kraft ausgeübt, durch
die sie an die Oberfläche gezogen werden. Dort verteilen
sie sich so lange, bis das Innere des Metalls feldfrei ist. Bei
niedrigen Frequenzen wird diese Bewegung hauptsächlich durch
Reibungseffekte – die Ursache des elektrischen Widerstands – gehemmt.
Im optischen Bereich ist die Feldänderung so schnell, dass
sich eine Verzögerung der Bewegung durch die Eigenmasse
der Elektronen bemerkbar macht: Das Metall besitzt im optischen
Frequenzbereich eine negative Dielektrizitätskonstante.
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Es
ergeben sich daraus einige interessante Effekte. Fällt
Licht auf eine Grenzfläche bestehend aus einem Metall und
einem „normalen” durchsichtigen Material (Glas,
Wasser, Luft...) so werden bei geeigneten Einstrahlbedingungen durch
das einfallende Licht Plasmonen angeregt. Je nach Form der Grenzfläche
unterschei det man verschiedene Arten. Genannt seien hier insbesondere
Mie- und Oberflächenplasmonen. Die Auswirkung der Anregung
von Mieplasmonen kann man in kleinen, 20–50 nm großen
metallischen Partikeln beobachten, wie in einer kolloidalen Goldstaubsuspension
oder in den sog. Goldrubingläsern. Die Farbe entsteht hier
durch die Absorption von Licht im grünen Spektralbereich,
womit Resonanzen der Oberflächenladungsdichte der Partikel
angeregt werden. Die Energie aus dem einfallenden Licht fließt
zu einem Teil in eng an der Oberfläche anliegende quasistatische
Felder. Diese „kleben” an der Oberfläche
und werden durch innere Verluste im Metall gedämpft. Zum
anderen Teil wird die Energie auch senkrecht zur Einfallsrichtung
des Lichts abgestrahlt. An zweidimensional ausgedehnten Grenzflächen
tritt eine solche Resonanzbedingung im Gegensatz zum nulldimensionalen
Fall nur unter bestimmten Einstrahlbedingungen auf. Man spricht
in diesem Fall von Oberflächenplasmonen.
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Ein
typischer Aufbau, mit dem es möglich ist, Oberflächenplasmonen
anzuregen, ist in 1 dargestellt und unter dem
Namen 'Kretschmann Anordnung' bekannt. Auf einem Prisma ist eine
50 nm dicke Silber-[Gold-]schicht aufgedampft. Sie wird durch das
Prisma beleuchtet.
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Auf
diese Weise ist es möglich, entlang der Grenzfläche
Silber[Gold-]-Luft eine Variation des elektrischen Feldes mit einer
Wellenlänge, die der der Plasmonen entspricht, zu erhalten.
Bei entsprechenden Werten für Schichtdicke und Einfallswinkel kann
erreicht werden, dass die reguläre Reflexion total unterdrückt
wird, wobei die Anregung der Plasmonen maximal wird. Die Wellenlänge
der Plasmonen hängt stark von der Dielektrizitätskonstanten
des Mediums, welches an das Silber [Gold] grenzt ab. Bei Änderung
dieser Dielektrizitätskonstanten verschiebt sich der Winkel
des Minimums im reflektierten Licht, was zum Nachweis von Adsorbaten
von nur wenigen Molekülschichten ausgenutzt werden kann.
[...]”In einer abgewandelten Anordnung „wird ein
Laserstrahl durch das Prisma auf den Silber-[Gold-]film fokussiert.
Die Anregung von Plasmonen lässt sich direkt in der Schwächung
der Lichtintensität im divergenten, reflektierten Lichtbündel
bei dem entsprechenden Winkel erkennen. Dabei wird die Lage des
Intensitätsminimums nur durch Eigenschaften des Teils der
Grenzfläche bestimmt, auf den fokussiert wird. Es können
somit lokale Variationen nachgewiesen werden.”
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Ein
gattungsgemäßer Vertreter des Standes der Technik
einer solchen Untersuchungsmethode mittels Oberflächen
Plasmonen Resonanz stellt die
EP 0 388 872 B1 dar. Sie offenbart ein Verfahren
zur Untersuchung von hinsichtlich Brechungsindex und/oder Höhenmodulation
der Oberfläche unterschiedlicher Oberflächenstrukturen,
dadurch gekennzeichnet, da diese Oberflächenstrukturen
in ein Oberflächen-Plasmonen-Feld gebracht werden und mittels
Oberflächen Plasmonen-Mikroskopie derart abgetastet werden,
da die Oberflächenstruktur mittels einer Vorrichtung einer
Metall- oder Halbleiterschicht, die sich auf einer Seite eines Glasprismas befindet,
parallel zu dieser Metall- oder Halbleiterschicht genähert
wird. Die
EP 0 388
872 B1 weist dabei keinen Bezug auf den Erfindungsgegenstand,
der Untersuchung von Härtungseigenschaften von Druckfarben-
und Lacken auf.
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Auch
sind SPR-Sensoren bekannt geworden, die mit modifizierten Lichtwellenleitern
arbeiten, dabei kommen kommerziell erhältliche Lichtwellenleiter
mit einem Durchmesser von 1 μm bis zu 2000 μm
zum Einsatz. Die vorhandene Ummantelung des Lichtwellenleiters wird
an den Enden und anderen definierten Bereichen entfernt und anschließend
wird der Lichtwellenleiter an diesen Stellen radial oder partiell
radial mit einer Metallschicht versehen. Zusätzlich kann
auch die Stirnseite des Lichtwellenleiters mit einer Metallschicht
beschichtet werden. Ein gattungsgemäßer Vertreter
einer solchen SPR-Sensor-Lösung auf Lichtwellenleiterbasis
ist in der
WO 94/16312 zu
finden.
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Planare
SPR-Sensoren, wie sie die
WO 99/60382 offenbart,
eignen sich ebenfalls für den angestrebten Anwendungszweck.
Planare Wellenleiter finden immer breitere Beachtung in Forschung
und Entwicklung auf dem Gebiet der integrierten Optik. Für
die Herstellung wird eine lichtleitende Schicht flächig
auf einem Trägermaterial aufgetragen. Der Brechungsindex
des Trägermaterials oder einer darauf für diesen
Zweck vorgesehene Schicht muss kleiner sein, als der der wellenleitenden Schicht,
um eine nahezu verlustfreie Führung des Lichts im Wellenleiter zu
garantieren. Die Herstellung solcher flächiger Wellenleiter
erfolgt mit bekannten Methoden der Halbleitertechnik und der integrierten
Optik, wie z. B. CVD-Prozessen, Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen,
Aufschleudern oder verschiedener Replikationstechniken. Definierte
Bereiche des planaren Wellenleiters werden dann mit einer SPR-fähigen planaren
Metallschicht (z. B. aus Gold, Silber) versehen, die sowohl mit
dem wellenleitenden Material als auch mit der zu charakterisierenden
Probe in direktem Kontakt steht.
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Ziel
der Erfindung ist es die Aushärtung bzw. Trocknung von
Lack- und Druckfarbenschichten auf Papier-, Folien-, oder Kartonbedruckstoffen
zu bestimmen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch Merkmale des Anspruchs 1. Sinnvolle
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch
Untersuchungen zeigte sich überraschenderweise, dass eine
SPR-Sensorik ein klare und robuste Differenzierung zwischen gehärteten, also
weitgehend polymerisierten Drucken auf verschiedenen Substraten,
und nicht ausreichend gehärteten Drucken auf verschiedenen
Bedruckstoffen zeigt.
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Im
Offsetdruck werden 1–2 μm Schichtdicke und im
Flexodruck maximal 8 μm Schichtdicke pro Farbe auf den
Bedruckstoff appliziert. Trotz der hohen Oberflächenrauhigkeit,
die oftmals in der Größenordnung des Farbauftrags
liegt, lies sich ein stabiles Signal gewinnen.
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2 zeigt
einen typischen Verlauf des Lichtbrechungsprofils zwischen einer
gehärteten und einer ungehärteten auf einem Substrat
aufgedruckten Probe. Durch bekannte analytische Methoden und/oder
Integration lassen sich alle Zwischenstufen der möglichen
Aushärtungsstufen ermitteln. Das Lichtbrechungsprofil ist
sehr stark abhängig von dem Einfallswinkel.
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Die
Messungen wurden mit einer Kretschmar-Anordnung mit einem Prisma
gemacht. Als zu härtendes Substrat kam ein Acrylat zur
Anwendung, wie es typischerweise in der Druckindustrie zur Anwendung
kommt.
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In
einer ersten Anwendung kommen die SPR-Sensoren direkt in der Druckmaschine
zu Anwendung. Sie können zum Beispiel im Bereich des Trockners,
zum Beispiel im Trocknerauslauf, auf das bestrahlte Substrat abgesenkt
oder mit diesem in einer anderen Form in Kontakt gebracht werden.
In einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung im Rahmen
der UV-Härtung wird als Messlichtstrahl das von dem UV-Trockner
emittierte Licht, gegebenenfalls nach einer Filterung, genutzt.
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Die
Sensorik kann aber jederzeit mit einer externen Lichtquelle, zum
Beispiel einem externen Lasersystem, genutzt werden. Dazu kann zum
Beispiel das optische System des SPR-Sensors (z. B. ein Prisma mit
einer SPR-fähigen Beschichtung) an einem umlaufenden System,
z. B. an einem Greifersystem des Auslagegreifers eines Auslegers
einer Druckmaschine befestigt werden, wobei das lichtgebende System,
zum Beispiel ein Laser, ebenso das Sensorik System an einem festen
Ort, z. B. am Gestellrahmen oder der Abdeckung des Auslegers befestigt
sein kann. In einer geeigneten Ausführung der Erfindung
wird durch ein Triggersignal ein Lichtimpuls ausgelöst,
der auf das optische System des SPR-Sensors trifft, wobei das reflektiert
Licht dann von dem Sensorsystem ausgewertet wird.
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Auch
kann das optische System des auf den Druckbogen auf einem Zylinder
der Druckmaschine oder in dem Ausleger einer Bogendruckmaschine
auf den bedruckten Bogen eingeschwenkt bzw. abgesenkt werden, so
dass das optische System des SPR-Sensors Kontakt mit der bedruckten
Bogenoberfläche hat. Hierfür sind als optische
Systeme des SPR-Sensors besonders SPR-Sensoren auf Basis von Lichtwellenleitern
und planaren optischen Systemen geeignet.
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Alle
Meßmethoden auf Basis der SPR-Sensorik können
selbstverständlich auch Offline genutzt werden, indem ein
Druckbogen von dem Maschinenbediener ent nommen und einer nicht in
die Druckmaschine integrierten SPR-Sensoreinrichtung zugeführt wird.
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Aus
dem Messsignal können durch bekannte Auswertealgorithmen
Kennwerte für die Aushärtung des Druckbogens gewonnen
werden. Diese Kennwerte können entweder als Absolutsignal
oder als Relativsignal bezogen auf einem Referenzwert ausgegeben
werden. Der Referenzwert kann zum Beispiel aus einer Datenbank stammen,
in für bestimmte Klassen von Druckmaterialien Referenzwerte
für nicht ausgehärtete und/oder vollkommen ausgehärtete
Druckbogen hinterlegt sind.
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Der
bzw. die Referenzwerte können auch für jeder Druckauftrag
mit einer gegebenen Materialkombination neu bestimmt werden, indem
zum Beispiel ein unausgehärteter Druckbogen und/oder ein sehr
gut ausgehärtete Druckbogen als Referenz dienen. Gut ausgehärtete
Druckbogen lassen sich zum Beispiel erzielen, in dem der Druckbogen
möglichst langsam unter dem Trockungsaggregat und/oder zweimal
unter dem Trocknungsaggregat hindurchgeführt wird.
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Ziel
ist es aus den ermittelten Kennwerten zumindest Hinweise an den
Maschinenbediener zu geben. Dies kann z. B. über den zentralen
Maschinenleitstand oder einem Display an der Messvorrichtung geschehen,
in dem ein Wert als alphanumerisches Zeichen oder grafisch angezeigt
wird. In einer besonderen Ausprägung wird der kennwert
in Form einer Ampelschaltung angezeigt, wobei Rot eine nicht genügende
Härtung anzeigt, während bei einer grünen
Anzeige der Maschinenbediener im Optimum fährt.
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In
einer weiteren Ausprägung wird der Kennwert über
die Auflage protokolliert, um ein Qualitätsprotokoll als
Nachweis für eine ausreichende Härtung zu erlangen.
Ein solches Protokoll kann als Nachweis für eine Qualitätssicherung,
zum Beispiel in dem hoch regulierten Bereich der Lebensmittelverpackungen
dienen.
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Die
erfindungsgemäß gefundene Lösung weist
die mit der Inline- oder Offline-SPR-Sensorik verbundene Auswerteeinheit
(Rechner) eine direkte Anbindung an die Maschinensteuerung und/oder
die Trocknersteuerung auf. Im Falle einer ungenügenden Härtung
kann somit die Maschinengeschwindigkeit in einem direkten Regelkreis
verringert und/oder die Trocknerleistung, soweit noch möglich,
erhöht werden. Der Eingriff in den Prozess kann direkt
oder nach vorheriger Freigabe durch den Maschinenbediener erfolgen.
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Im
Rahmen der Erfindung konnte nachgewiesen werden, dass sich die SPR-Sensorik
für die Überprüfung des Aushärtegrades
eines gedruckten Produktes eignet. Durch die Integration in die
Druckmaschinenumgebung kann der Prozess der Trocknerführung
und somit auch die Produktsicherheit gedruckter Produkte gesteigert
werden.
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- 1
- Einfallende
Strahlung
- 2
- Prisma
- 3
- Metalloberfläche
(Gold, Silber)
- 4
- zu
prüfendes Medium
- 5
- Oberflächen
Plasmonen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1142711
B1 [0011]
- - DE 19737785 A1 [0013]
- - DE 2458935 A1 [0014]
- - EP 0388872 B1 [0021, 0021]
- - WO 94/16312 [0022]
- - WO 99/60382 [0023]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Andreas Englisch
und Uwe Hartmann in der Zeitschrift Magazin Forschung 2/2004 wiedergegeben: „Das
allgemein bekannte Verhalten von Metallen beim Auftreffen von elektromagnetischer Strahlung
ist die Reflexion dieser Strahlung [0017]