DE102009037541A1

DE102009037541A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Härtungsgrades von UV-härtenden Farben und Lacken

Info

Publication number: DE102009037541A1
Application number: DE102009037541A
Authority: DE
Inventors: Stefan Rochler
Original assignee: SAECHSISCHES INSTITUT fur DIE DRUCKINDUSTRIE GmbH; Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie GmbH; SAECHSISCHES INST fur DIE DRUCKINDUSTRIE GmbH
Current assignee: SAECHSISCHES INSTITUT fur DIE DRUCKINDUSTRIE GmbH; Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie GmbH; SAECHSISCHES INST fur DIE DRUCKINDUSTRIE GmbH
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2011-02-24

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Härtungsgrades von UV-härtenden Farben oder Lacken, die auf ein Trägermaterial aufgedruckt worden sind. Dabei werden Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen und/oder Reibungskoeffizient und/oder Abriebfestigkeit der Farb- oder Lackschicht vor und nach einem Härtungsschritt gemessen. Das Härten der Farb- oder Lackschicht erfolgt mittels einer im Messgerät integrierten UV-Bestrahlungseinrichtung. Das Maß für den zu bestimmenden Härtungsgrad ist hierbei die durch den Härtungsschritt bewirkte Änderung der optischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Farb- odre Lackschicht. Aus der gemessenen Änderung der Farb- oder Lackeigenschaften wird mittels einer Auswerteeinheit der entsprechende Härtungsgrad errechnet und in einer Anzeigeeinheit dargestellt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Härtungsgrades von UV-härtenden Farben und Lacken.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von UV-härtenden Farben und Lacken, die in der Druckindustrie auf beliebigen Trägermaterialien verbreitet angewendet werden. Sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Beschichtung unterschiedlichster Werkstoffe werden gegenwärtig neben konventionellen, lufttrocknenden Farben und Lacken zunehmend solche eingesetzt, die erst durch Vernetzung der in ihnen enthaltenen Polymermoleküle aushärten. Bei so genannten UV-härtenden Farben und Lacken ist die Voraussetzung für diese Vernetzung bzw. Aushärtung die Bestrahlung mit energiereicher, ultravioletter Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen ca. 200 nm und ca. 450 nm (UV-Strahlung). Hierfür werden entsprechende UV-Trockner eingesetzt. Um eine energieökonomisch optimale Einstellung der Bestrahlungsdosis dieser Trockner vornehmen zu können, ist die Bestimmung des Härtungsgrades bestrahlter Farb- und Lackschichten nach einem oder mehreren Bestrahlungsschritten notwendig.
Allgemein bekannt sind Verfahren zur Messung der Trocknung bzw. Härtung von Farben und Lacken, die mittels der messbaren Eindringtiefe von Prüfkörpern in die Farb- oder Lackschicht arbeiten oder des Anhaftens von Sand an der trocknenden Farboberfläche eine Bestimmung des Trocknungs- bzw. Härtungsgrades der Farbschicht realisieren.
Andere Messverfahren bestimmen den in der trocknenden Farbe verbliebenen oder bei fortgesetzter Erwärmung austretenden Anteil von Lösungsmitteln als Maß für den Trocknungs- bzw. Härtungsgrad. Beispielsweise wird in DE3939190 ein Verfahren beschrieben, bei dem während der Trocknung der Farbschicht gasförmige Bestandteile der Farbe und/oder des Lösungsmittels gemessen werden; in DE313312 wird ein ähnliches Verfahren beschrieben, bei dem während eines nochmaligen Trocknungsschrittes eine bereits getrocknete Zone eines Trocknungsgutes einer weiteren Kontrolltrocknung unterzogen wird und dabei die Abluft auf ihren Gehalt an Stoffen untersucht wird, die bei der Trocknung aus dem Trocknungsgut entfernt werden sollen.
In DE102005011739A1 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein mit beliebiger Farbe bedrucktes Objekt auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und gleichzeitig gegen ein Konterdruckmaterial gepresst wird. Maß für den hierbei bestimmten Härtungsgrad der Farbe ist die Menge der dabei von der Probe auf das Kontermaterial übertragenen Farbe.
In DE102007030566 , DE102007015365A1 bzw. EP1974918 wird ein Verfahren zur Bestimmung des Härtungsgrades von Druckfarben- oder Lackschichten beschrieben, bei dem in die Farb- oder Lackschicht Energie in Form von Ultraschall-Impulsen eingeleitet wird. Maß für den Härtungsgrad der Farb- oder Lackschicht ist hierbei die Änderung der mechanischen und/oder viskoelastischen und anderer Eigenschaften der Probe.
In DE69532322 bzw. EP0730148 wird ein Verfahren zur Messung einer UV-härtenden Schicht beschrieben, bei dem während der Bestrahlung der Farb- oder Lackschicht mit einer Strahlungsquelle, die u. a. ultraviolettes Licht emittiert, die elektrische Leitfähigkeit der Farb- oder Lackschicht gemessen wird und als Maß für die Härtung der Farbschicht dient.
Weiter ist die Bestimmung des Härtungsgrades von Farb- und Lackschichten mittels der Messung der Reibkraft eines mit definierter Kraft gegen die Probenoberfläche gedrückten Prüfkörpers bekannt ( DE102006042795 ). Maß für den Härtungsgrad ist hierbei der ermittelte Reibungskoeffizient der Farb- oder Lackoberfläche.
Außerdem sind spektroskopische Verfahren bekannt, die die Absorption und/oder Absorptionsänderung von Strahlung bestimmter Infrarot-Wellenlängen messen. Allerdings ist die Anwendung dieser Verfahren heute weitestgehend auf Labore beschränkt.
In der Drucktechnik werden bisher vor allem ”traditionelle” Verfahren für die Bestimmung des Härtungsgrades von Farben und Lacken genutzt. Dazu gehören der ”Fingernagel-Kratztest”, seltener eine Gitterschnittprüfung oder die Prüfung der Reibkraft zwischen einem Reibkörper und der gedruckten Farb- oder Lackschicht. Ein solches Verfahren wird in DE102006042795A1 beschrieben. Bekannt sind ebenfalls Verfahren, bei denen die Abriebfestigkeit der Farb- oder Lackschicht nach Aufbringen eines Lösungsmittels bestimmt wird.
Alle beschriebenen Verfahren sind zur Bestimmung des Härtungsgrades von UV-härtenden Farben und Lacken nur bedingt einsetzbar.
Beispielsweise ist die Messung der Eindringtiefe von Prüfkörpern auf sehr dünnen Farb- oder Lackschichten und auf weichen, flexiblen Trägermaterialien nicht durchführbar.
Die Prüfverfahren, bei denen Sand oder feine Glaskugeln auf die zu messende Oberfläche gestreut werden und deren Haftungsvermögen beurteilt wird, erlaubt in den meisten Fällen lediglich die Unterscheidung zwischen den Zuständen ”Farbschicht völlig nass” und ”Farbschicht nicht mehr völlig nass”. Die Bestimmung der Durch-Härtung der Farbschicht ist mit diesem Verfahren nicht möglich.
Die Verfahren, bei denen während oder nach einer ersten Härtung die Menge der aus der Farbe austretenden gasförmigen Stoffe bestimmt wird, um daraus auf den Trocknungs- bzw. Härtungsgrad der Farbe zu schließen, sind nur sehr eingeschränkt für quantitative Messungen geeignet, da die hiermit gemessenen gasförmigen Stoffe – zumindest teilweise – auch ohne ein Fortschreiten der Härtung der Farb- oder Lackschicht aus dieser austreten.
Die Herstellung eines Konterdrucks unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck ist ein zuverlässiges Verfahren für die Beurteilung des Trocknungs- bzw. Härtungsgrades einer Farb- oder Lackschicht, erfordert aber zusätzliches Material und einen verhältnismäßig hohen Aufwand.
Ebenso aufwendig ist die beschriebene Messung der mechanischen und/oder viskoelastischen (u. a.) Eigenschaften der Farb- oder Lackschicht bei Einleitung eines Ultraschall-Impulses, die bereits als Verfahren zur Bestimmung von Härte und Haftfestigkeit dünner Schichten bekannt ist.
Bei der Messung der elektrischen Leitfähigkeit der Farb- oder Lackschichten während fortgesetzter Bestrahlung der Proben ( DE69532322 bzw. EP0730148 ) ist die zuverlässige Kontaktierung der trocknenden Schichten extrem problematisch. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich daraus, dass die in den Farben enthaltenen Pigmente extrem unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Außerdem kann eine derartige Messung prinzipbedingt nicht an kleinen, unterbrochenen Strukturen durchgeführt werden.
Die Messung des Reibungskoeffizienten der trocknenden Farb- oder Lackschicht bringt an sich gute Ergebnisse, setzt allerdings eine aufwendige Kalibrierung des Verfahrens voraus, bei der zumindest ein vollständig ausgehärtetes Muster der zu messenden Farbschicht hergestellt werden muss. Außerdem verändern sich während der Messung insbesondere von schlecht gehärteten Farbschichten sowohl der Reibkörper durch anhaftende Farbpartikel, als auch die Farbschicht selbst, was bei Wiederholungsmessungen zu Fehlern führt.
UV-härtende Farben und Lacke werden derzeit für unterschiedlichste Zwecke eingesetzt. So beispielsweise zur Beschichtung von Kunststoff-Gegenständen wie z. B. Fahrzeug- oder Bootskarosserien, aber auch in zunehmendem Maße in der Druckindustrie. Hier werden vor allem unterschiedliche Papiere, Karton und Kunststofffolien, aber auch Metallbleche bedruckt. Anders als herkömmliche, lufttrocknende (oxidativ trocknende) Farben und Lacke härten die UV-härtenden Farben und Lacke durch eine Vernetzung bzw. Polymerisation der Farbmoleküle aus. Um diese Vernetzung der Moleküle herbeizuführen, ist die Bestrahlung der Farben und Lacke mit ultravioletter Strahlung notwendig. Die den Farben und Lacken beigemischten Fotoinitiatoren werden durch die UV-Bestrahlung in reaktionsfreudige Molekülreste aufgespaltet, die die Verkettung bzw. Vernetzung der Farbmoleküle bewirken.
Die Messung bzw. Überprüfung des Härtungsgrades von UV-härtenden Farben und Lacken ist insbesondere in der Drucktechnik erforderlich, da eine unzureichende Durchhärtung der Druckfarbe zum Zusammenkleben bedruckter Bedruckstoffbögen oder -bahnen (”Verblocken”) in der Auslage der Druckmaschine führt. Darüber hinaus ist insbesondere beim Bedrucken von Kunststofffolien für die Verpackung von Lebensmitteln eine vollständige Durchhärtung der Farben notwendig, um sicherzustellen, dass keine unvollständig gehärteten Farbanteile auf den Verpackungsinhalt übertragen werden.
Die Überprüfung der Durchhärtung der Farben und Lacke ist auch deshalb notwendig, weil die Härtung der Farben im Trockner der Druckmaschine von der Alterung der dort eingesetzten Strahlungsquellen (Hg-Dampf-Strahler, dotiert/undotiert), von deren Temperatur sowie von den verarbeiteten Bedruckstoffen abhängt. Deshalb ist es in den meisten Fällen nicht möglich, die für die vollständige Durchhärtung der Farbe erforderliche Trockner-Leistung nach Tabellenwerten einzustellen; eine Kontrolle des erreichten Härtungsgrades ist in jedem Falle durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass optische und/oder mechanische Eigenschaften einer auf ein Trägermaterial gedruckten UV-härtenden Farbe oder eines UV-härtenden Lackes vor und nach einem Härtungsschritt sowie wahlweise auch während eines Härtungsschrittes gemessen werden. Die dabei gemessenen Veränderungen der optischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Farb- oder Lackschicht stellen hierbei das Maß für den Härtungsgrad der Probe dar.
Die zur Messung des Härtungsgrades verwendete Vorrichtung wird in vorgestellt. Sie weist eine Messeinrichtung für die Bestimmung des optischen Reflexions- und Transmissionsvermögens der Probe im Wellenlängenbereich 200...1500 nm auf.
Für die Durchführung eines Härtungsschrittes enthält die Vorrichtung eine Bestrahlungseinrichtung, die ultraviolette Strahlung im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 450 nm emittiert.
In einer weiteren Variante ihrer Ausgestaltung enthält die Vorrichtung eine Messeinrichtung für die Bestimmung des Reibungskoeffizienten der Probe sowie eine Messeinrichtung für die Messung der Abriebfestigkeit der Farbschicht.
Während einer Messung werden zunächst Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen der Probe und/oder deren Reibungskoeffizient und/oder die Abriebfestigkeit der aufgedruckten Farb- oder Lackschicht gemessen. Danach wird die Probe in einem Härtungsschritt mittels der UV-Strahlungsquelle be- oder durchstrahlt, um auf diese Weise eine Nachhärtung der aufgedruckten Farbe zu bewirken. Nach dem Ende dieser Bestrahlung werden erneut Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen der Farb- oder Lackschicht- und/oder ihr Reibungskoeffizient und/oder die Abriebfestigkeit der aufgedruckten Farbe gemessen.
Je nach bereits erreichtem Härtungsgrad der Farbe ergibt sich zwischen diesen Messwerten und denen, die vor der Bestrahlung gemessen wurden, eine Differenz. Diese Differenz gibt an, in welchem Maße die Farbe während der Bestrahlung nachgehärtet ist. Aus einer großen Differenz der optischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Farbschicht kann geschlossen werden, dass die Farbe vor der Bestrahlung noch nicht vollständig ausgehärtet war. Tritt dagegen nur eine geringe oder keine Änderung der optischen und/oder mechanischen Eigenschaften der bedruckten Probe während der Bestrahlung auf, war die Probe bereits weitgehend oder vollständig ausgehärtet.
Das Verfahren ist im weiteren dadurch gekennzeichnet, dass aus dem für eine Farb- oder Lackprobe ermittelten Härtungsgrad diejenige Bestrahlungsdosis des für die Härtung eingesetzten Trockners errechnet wird, die für die vollständige Durchhärtung einer bestimmten Farbe oder eines bestimmten Lackes erforderlich ist. Dazu wird eine Messung des Härtungsgrades mit dem beschriebenen Messgerät durchgeführt, während der die zu untersuchende Farb- oder Lackschicht mit UV-Strahlung bestimmter, diskreter Wellenlängen beaufschlagt wird. Wird die dabei gemessene Änderung der optischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Probe während dieses Härtungsschrittes auf die Zeitdauer des Härtungsschrittes bezogen, ergibt sich die Geschwindigkeit der Änderung der Probeneigenschaften.
Diese Geschwindigkeit ist charakteristisch für einen bestimmten Härtungsgrad einer UV-härtenden Farbe, die zuvor mit einer bestimmten UV-Strahlungsdosis im Trockner der Druckmaschine beaufschlagt worden ist. Ist nun bereits durch Messungen ermittelt worden, nach welcher Bestrahlungsdosis im UV-Trockner der Druckmaschine eine bestimmte Geschwindigkeit der Änderung der optischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Probe mit dem beschriebenen Härtungsmessgerät messbar ist, kann aus diesem Zusammenhang die für eine vollständige Härtung der Farb- oder Lackschicht erforderliche Restdosis berechnet werden.
Gegenüber den bisher verwendeten bzw. in der Literatur beschriebenen Verfahren bietet das vorgeschlagene Verfahren folgende Vorteile:

– Es ist keine absolute Kalibrierung der Messvorrichtung notwendig, da lediglich die während der Bestrahlung der Probe in einem Härtungsschritt erzielten Veränderungen gemessen werden.
– Eine Verunreinigung der Messeinrichtungen, die zu einer Verfälschung des Messwertes führen würde, kann hier ausgeschlossen werden.
– Das Verfahren ist für die Messung an unterschiedlichen Farb- oder Lackschichtdicken geeignet.

Beispiel 1
In einer konkreten Ausführung enthält die beschriebene Vorrichtung Messeinrichtungen für die Messung des Reflexions- und Transmissionsvermögens der bedruckten Probe sowie weitere Messeinrichtungen für die Bestimmung des Reibungskoeffizienten und der Abriebfestigkeit der Farb- oder Lackschicht. Außerdem enthält die Vorrichtung eine UV-Bestrahlungseinrichtung für die Nachhärtung der Proben. Die genannten Mess- und die Bestrahlungseinrichtungen sind dabei auf einem gemeinsamen Träger (10) montiert, der sich in einem Gerätegehäuse (60) befindet.
Der Träger (10) ist dabei so gestaltet, dass eine Beleuchtungseinrichtung (20) und der zugehörige Strahlungsdetektor (21) für die Messung der Reflexionsfähigkeit der Farb- oder Lackschicht unter einem Winkel von jeweils ca. 40° zur Senkrechten angeordnet sind und die unter dem kuppelartigen Hohlraum des Trägers (10) befindliche Probe bestrahlen. Der Strahlungsdetektor (21) befindet sich dabei in der Achse der an der Probenoberfläche gerichtet reflektierten Strahlung. Hinter der auf dem Trägermaterial (1) aufgebrachten Farb- oder Lackschicht (2) ist ein zweiter Strahlungsdetektor (32) angeordnet, der die Strahlung misst, die durch die zu untersuchende Farb- oder Lackschicht (2) und deren Träger (1) transmittiert wird.
Auf dem Träger (10) sind außerdem fünf Hochleistungs-UV-LEDs angeordnet (12–16), so dass sie ebenfalls in den kuppelartigen Hohlraum über der Probenoberfläche hineinstrahlen können und sich ihre Strahlung auf einer bestimmten Stelle der Probenoberfläche überlagert. Dabei emittieren die Hochleistungs-UV-LEDs (12–16) Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen, um Farben und Lacke mit unterschiedlichen Absorptionsspektren härten zu können.
Seitlich am Träger (10) sind die Messeinrichtungen für den Reibungskoeffizienten und die Abriebfestigkeit der Farb- oder Lackschicht montiert. Dabei besteht die Einrichtung für die Messung des Reibungskoeffizienten der Farb- oder Lackschicht aus einem flächigen Reibkörper (51) mit einer Masse von 500 g, der durch einen Antrieb auf der Probenoberfläche verschoben wird. Während dieser Verschiebung des Reibkörpers wird mittels einer Messeinrichtung (52) die dafür erforderliche Kraft gemessen. Mit Hilfe der Auswerteeinheit (63) wird aus dieser gemessenen Kraft der Reibungskoeffizient für die Paarung Reibkörper/Farbe bzw. Reibkörper/Lack berechnet. Der berechnete Reibungskoeffizient ist dabei das Maß für den erreichten Härtungsgrad der Farb- oder Lackschicht.
Die Einrichtung für die Bestimmung der Abriebfestigkeit der zu untersuchenden Farbe oder des Lackes enthält einen verschiebbaren Reibkörper (41), der durch eine Spiralfeder mit einer bestimmten, konstanten Kraft auf die zu untersuchende Farb- oder Lackoberfläche gedrückt wird. Der Reibkörper ist hier mit einer angeschmolzenen, abgerundeten Glasspitze versehen.
Die Durchführung der Messung geschieht wie folgt:
Nach dem Aufsetzen des Messgerätes auf die zu untersuchende Probe wird das Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen der Farb- oder Lackschicht mittels Beleuchtungseinrichtung (20) und/oder den Strahlungsdetektoren (21) und (32) gemessen. Nachfolgend wird die Probe an der Messstelle für einige Sekunden von den Hochleistungs-UV-LEDs (12–16) bestrahlt, um die Farb- oder Lackschicht weiter zu härten. Sowohl während als auch nach diesem Härtungsschritt werden erneut Reflexions- und/oder Transmissionvermögen der Probe in der beschriebenen Weise gemessen. Lässt sich nach dem Härtungsschritt keine Änderung der optischen Eigenschaften der Farb- oder Lackschicht feststellen, wird die beschriebene Bestrahlung bzw. Härtung wiederholt. Dabei kann die Bestrahlungsdauer gegenüber dem ersten Härtungsschritt verlängert werden. Der erreichte Härtungsgrad entspricht hierbei der gemessenen Änderung von Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen von Farbe oder Lack.
Gleichzeitig oder anschließend wird der flächige Reibkörper (51) mittels eines Spindelmotors in einer Linearführung einige Zentimeter auf der zu untersuchenden Farb- oder Lackschicht entlang gezogen. Dabei wird mittels der Messeinrichtung (52) die dafür erforderliche Gleitreibungskraft gemessen. Aus dieser wird der Reibungskoeffizient für die Paarung Reibkörper/Farb- bzw. Lackschicht berechnet. Hierbei ist das Maß für den erreichten Härtungsgrad die Größe des ermittelten Reibungskoeffizienten.
Alternativ oder zusätzlich zur beschriebenen Messung der Gleitreibungskraft kann die Abriebfestigkeit der Farb- oder Lackschicht bestimmt werden, indem der gesamte Träger (10) mit dem fest daran montierten spitzeren Reibkörper (41) entlang einer Bahn über diejenige Stelle auf der Probenoberfläche bewegt wird, deren Reflexions- oder Transmissionsvermögen zuvor auf die beschriebene Weise gemessen wurde. Anschließend wird der verschobene Träger (10) wieder in seine Ausgangslage gebracht und dort erneut Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen der Probe gemessen. Maß für den erreichten Härtungsgrad ist hierbei die Änderung des Reflexions- und/oder Transmissionsvermögens der Probe, die durch das Reiben mit dem Reibkörper (41) hervorgerufen wurde.
Insbesondere an den Hochleistungs-UV-LEDs (12–16) entsteht durch die umgesetzte Verlustleistung in nennenswertem Maße Wärme. Um diese effizient aus dem Gerät abführen zu können, sind Träger (10) und Gehäuse (60) aus Aluminiumprofilen und -blechen aufgebaut. Zusätzlich wird das Gerät durch einen im Gehäuse montierten Lüfter (61) aktiv gekühlt. Mittels einer mikrocontrollergesteuerten Auswerteeinheit (63) wird aus den gemessenen Änderungen der optischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Farb- oder Lackschicht sowie ggf. aus dem gemessenen Reibungskoeffizienten der Härtungsgrad der Farb- oder Lackschicht berechnet und eine entsprechende Angabe auf einem Display (64) ausgegeben.
Beispiel 2
Prinzipiell kann die Messung des Härtungsgrades von UV-härtenden Farben oder Lacken an jeder beliebigen bedruckten Stelle des Druckproduktes durchgeführt werden. Um jedoch zu gewährleisten, dass die Messung an einer solchen Stelle des Druckproduktes durchgeführt wird, die erwartungsgemäß am schlechtesten härten wird, wird für die Messung ein solcher Bereich ausgewählt, der eine hohe Farbbelegung bzw. -dichte aufweist. Vorzugsweise befindet sich dieser Bereich in einem mitgedruckten Kontrollelement am Rand des Druckproduktes. In diesem Kontrollelement werden alle im Druckbild verwendeten Farben als Volltonfläche übereinander gedruckt. Auf diese Weise wird im Kontrollelement eine hohe Farbschichtdicke erzeugt. Ergibt die Messung des Härtungsgrades im Bereich dieses Kontrollelementes eine vollständige Durchhärtung der Farbe, kann davon ausgegangen werden, dass die Farbe oder der Lack auch in allen übrigen Bereichen des Druckproduktes durchgehärtet ist.
Bezeichnung der Abb. 1 bis Abb. 3
1: Bestrahlungs- und Messeinrichtung für die Messung von Reflexions- und Transmissionsvermögen der Probe (Schnittdarstellung)
2: Härtungsmessgerät (komplett)
3: Diagramm: Zeitverlauf Transmissionsvermögen der bedruckten Probe während eines Härtungsschrittes
4: Diagramm: Geschwindigkeit der Änderung der optischen und/oder mechanischen Eigenschaften der untersuchten Farb- oder Lackschicht in Abhängigkeit von der Vor-Bestrahlungsdosis im UV-Trockner der Druckmaschine
Bezugszeichenliste

1: Trägermaterial (Bedruckstoff)
2: Farb- oder Lackschicht auf Trägermaterial
10: Träger der Mess- und Bestrahlungseinrichtungen
12–16: Hochleistungs-UV-LED
20: LED für Messung des Reflexionsvermögens von Farbe oder Lack
21: Strahlungsempfänger für Messung des Reflexionsvermögens von Farbe oder Lack (z. B. Fototransistor)
31: Träger für Strahlungsdetektor 32
32: Strahlungsdetektor für Messung des Transmissionsvermögens der Probe
41: Reibkörper für Messung der Haftfestigkeit von Farbe oder Lack
51: Reibkörper für Messung des Reibungskoeffizienten
52: Messeinrichtung für Messung der Reibkraft
60: Gerätegehäuse
61: Kühllüfter
62: mikrocontrollergesteuerte Auswerteeinheit
63: Bedien- und Eingabeeinheit
64: Display

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3939190 [0005]
- DE 313312 [0005]
- DE 102005011739 A1 [0006]
- DE 102007030566 [0007]
- DE 102007015365 A1 [0007]
- EP 1974918 [0007]
- DE 69532322 [0008, 0018]
- EP 0730148 [0008, 0018]
- DE 102006042795 [0009]
- DE 102006042795 A1 [0011]

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Härtungsgrades von UV-härtenden Farben oder Lacken, die auf ein beliebiges Trägermaterial durch ein Druckverfahren aufgebracht worden sind, dadurch gekennzeichnet, dass Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen und/oder der Reibungskoeffizient und/oder die Abriebfestigkeit der aufgebrachten Farb- oder Lackschichten vor und nach einem Härtungsschritt gemessen werden, wobei die gemessene Veränderung von Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen und/oder Reibungskoeffizient und/oder Abriebfestigkeit der Farb- oder Lackschicht das Maß für den erreichten Härtungsgrad darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Reflexions- und/oder Transmissionsvermögens vor und nach einem Härtungsschritt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Reibungskoeffizienten vor und nach einem Härtungsschritt erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Reibungskoeffizienten der zu messenden Farbe oder Lackes ein Reibkörper auf die Farb- oder Lackoberfläche aufgesetzt wird, der durch einen Antrieb bei gleichzeitiger Messung der hierzu erforderlichen Kraft über die Farb- oder Lackoberfläche bewegt, also gezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Abriebfestigkeit vor und nach einem Härtungsschritt erfolgt.
Verfahren nach Ansprüchen 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reibkörper über die zu messende Farb- oder Lackoberfläche bewegt wird und die dadurch hervorgerufene Änderung des Reflexions- und/oder Transmissionsvermögens der Probe mit den in Ansprüchen 12 bis 16 beschriebenen Messeinrichtungen gemessen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das Trägermaterial, auf das Farbe oder Lack aufgebracht sind, bogenförmiges oder bahnförmiges Material aus Papier, Karton, Kunststofffolie oder ein Metallblech ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass als Druckverfahren der Offsetdruck, Tiefdruck, Flexodruck angewendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung an einer beliebigen bedruckten Stelle des Trägermaterials durchgeführt werden kann.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung auf einem mitgedruckten Druckkontrollstreifen erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung an dem Teil des bedruckten Trägermaterials durchgeführt wird, der die höchste Flächendeckung von Farbe oder Lack aufweist oder an dem Teil des bedruckten Trägermaterials, das erwartungsgemäß am langsamsten härtet.
Vorrichtung zur Bestimmung des Härtungsgrades von UV-härtenden Farben oder Lacken, bestehend aus einer Einrichtung zur Härtung der zu messenden Farbe oder Lack, Messvorrichtungen für Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen und/oder den Reibungskoeffizient und/oder die Abriebfestigkeit der Farbe oder des Lackes, deren Härtungsgrad gemessen werden soll.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungseinrichtung zur Härtung sowie alle Einrichtungen für die Messung von Reflexions- und/oder Transmissionsvermögen und/oder Reibungskoeffizient und/oder Abriebfestigkeit der zu messenden Farbe oder Lackes entlang einer Bahn verschiebbar angeordnet sind, so dass alle Messungen an der gleichen Stelle auf der Probenoberfläche durchgeführt werden können.
Vorrichtung nach Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Härtung der zu messenden Farbe oder des Lackes aus einer Strahlungsquelle besteht, die ultraviolette Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 200 und 450 nm emittiert.
Vorrichtung nach Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messung des Reflexionsvermögens der zu messenden Farbe oder Lackes eine Messeinrichtung über der von der UV-Strahlungsquelle bestrahlten Probenoberfläche angeordnet ist, die aus einer Strahlungsquelle und einem zugeordneten Strahlungsempfänger besteht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messung des Reflexionsvermögens der zu messenden Farbe oder Lackes eine zusätzliche Strahlungsquelle über der Farb- oder Lackoberfläche angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung für die Messung des Transmissionsvermögens der zu messenden Farbe oder Lackes enthalten ist, die aus mindestens einer Strahlungsquelle auf der einen Seite der Probe und einem zugeordneten Strahlungsempfänger auf der gegenüberliegenden Seite der Probe besteht.