DE102012010534A1 - Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, umfassend: a) das Bedrucken eines Wertdokumentsubstrats mit einer oxidativ trocknenden Druckfarbe; b) das Behandeln des bedruckten Wertdokumentsubstrats mit UV-Strahlung oder mit Ozon; und c) das Trocknen des mit UV-Strahlung behandelten, bedruckten Wertdokumentsubstrats bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, wie eine Banknote, eine Urkunde oder ein Ausweisdokument.
  • Bei der Herstellung von Wertdokumenten erfolgt der Druckvorgang zumeist in mehreren Druckschritten, wobei vielfältige aufeinanderfolgende Druck- und Veredelungsverfahren zum Einsatz kommen können. Einer der ersten Schritte ist hierbei in der Regel ein einfarbiger oder mehrfarbiger Untergrunddruck im Offset- und/oder Letterset-Verfahren. Die hierfür verwendete Druckausstattung kann stark variieren und ist von den folgenden Parametern abhängig:
    • – die verwendeten Sicherheitsfarben bzw. Sicherheitspigmente;
    • – die Art des verwendeten Wertdokumentsubstrats (z. B. Substrate auf Basis von Baumwollfasern; auf Mischfasern beruhende Substrate; Substrate auf Basis von Kunststofffolien);
    • – die Bereitstellung von zu bedruckenden Substraten, die einen inhomogenen Aufbau aufweisen (z. B. Papiersubstrate, die mit einem Folienelement versehen sind; teilweise vorbedruckte Substrate);
    • – die Bereitstellung von zu bedruckenden Substraten, die an verschiedenen Stellen einen unterschiedlichen pH-Wert und/oder eine unterschiedliche Papierfeuchte aufweisen.
  • Während Produktionsfehler, die zu einer sichtbaren Verschlechterung des Druckergebnisses führen, bereits an der Druckmaschine entdeckt und ausgeglichen werden können (z. B. die Farbführung), besteht bei sich auf die Substrattrocknung und/oder die Substratabmessungen auswirkenden Produktionsfehlern die Gefahr, dass diese den weiteren Produktionsprozess stark verzögern und zudem die Makulaturmenge erhöhen. Die für die Bedruckung notwendigen unterschiedlichen Druckausstattungen haben zudem einen starken Einfluss auf das Verhalten der Druckbögen in den weiteren Druckschritten. Druckschritte, die Wärme zuführen, führen zu Substratschrumpfungen. Bei Druckschritten, die unter hohem mechanischem Druck erfolgen, zeigen sich Dimensionsveränderungen (insbesondere Dimensionsvergrößerungen) am Substrat. Vor allem der im Wertpapier- und Sicherheitsdruck weitverbreitete Stichtiefdruck belastet Substrat und Farbschichten in besonderer Weise, so dass eine ausreichende Trocknung essentiell ist.
  • Wenn die Dimensionsveränderungen am Substrat bestimmte Toleranzgrenzen überschreiten, bleibt oft nur der Neudruck mit einer veränderten Druckausstattung. Alternativ kann die Druckausstattung der nachfolgenden Druckschritte angepasst werden, was mit hohem Aufwand und hohen Kosten verbunden ist.
  • Die mangelnde Trocknung eines bedruckten Wertdokumentsubstrats infolge einer problematischen Farbrezeptur oder infolge eines nicht wegschlagenden Substrats lässt sich zum Teil durch die Zufuhr von Wärme beschleunigen. Allerdings führt die Erwärmung von Druckerzeugnissen häufig zu einer schlecht kontrollierbaren Veränderung der Abmessungen des bedruckten Substrats. Dies ist insbesondere bei Zellulose-, Baumvoll- und weiteren Papiersubstraten der Fall, bei denen der Wärmeeintrag zu Feuchtigkeitsverlust führt. Als Folge kann der Passer bei den nachfolgenden Druckschritten oft nicht eingehalten werden. Auch bei der Verwendung von Kunststoffsubstraten oder hybriden Substraten (z. B. mehrlagige Folie/Papier/Folie-Substrate, wie sie aus WO 2004/028825 A2 bekannt sind) tritt der Effekt auf. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sich das Ablegen von Druckfarbe innerhalb eines Stapels von Wertdokumenten auf diese Weise nicht wesentlich verbessern lässt. Das Ablegen von Druckfarbe bezeichnet hierin die Erscheinung, dass sich die noch nasse Druckfarbe am nächsten Druckbogen abbildet und dort das Druckergebnis stört.
  • Die Trocknung eines bedruckten Wertdokumentsubstrats lässt sich des Weiteren durch den Zusatz von metallhaltigen Trockenstoffen beschleunigen. Oxidativ trocknende Druckfarben (d. h. Druckfarben, die nicht zu den UV-Farben oder UV-Lacken gehören) enthalten üblicherweise einen Trockenstoff bzw. Sikkativ. Trockenstoffe sind insbesondere organische Salze bestimmter Metalle wie Cobalt (z. B. Cobaltoctoat, Cobaltnaphthenat), Mangan, Calcium (z. B. Calciumoctoat), Zirkonium oder Cer. Metallhaltige Trockenstoffe entfalten lediglich in der Anwesenheit von Sauerstoff ihre Wirkung. Unter der Voraussetzung, dass Lagerung und Transport weitgehend unter Luftabschluss erfolgen, kann ein Trockenstoff bereits ab Werk in die Farbe eingearbeitet werden. Der Nachteil an diesen Trockenstoffen ist allerdings, dass die Verwendung von (Schwer-)Metallverbindungen aus Gründen der arbeitsbedingten Sicherheits- und Gesundheitsgefährdungen problematisch sind. Eine geringe Einsatzkonzentration wäre daher wünschenswert, was aber zu langen Trocknungszeiten führt.
  • Die Trocknung eines bedruckten Wertdokumentsubstrats lässt sich darüber hinaus durch den Zusatz von peroxidhaltigen Stoffen, wie etwa anorganische oder organische Peroxide, beschleunigen. Diese setzen beim Zerfallen radikalischen Sauerstoff frei und beschleunigen so die oxidative Trocknung der Farbschicht. Dies funktioniert auch an Stellen, an denen Luft- bzw. Sauerstoffmangel herrscht, folglich auch bei nicht wegschlagenden Substraten und in hohen bzw. großflächigen Wertdokument-Stapeln. Von Nachteil ist allerdings, dass peroxidhaltige Stoffe der Farbe erst verhältnismäßig kurz vor dem Druck hinzugefügt werden dürfen, weil die Farbe durch die mit dem Hinzufügen des Peroxids einsetzende chemische Reaktion nicht über einen längeren Zeitraum gelagert werden kann.
  • Die Trocknung eines bedruckten Wertdokumentsubstrats lässt sich darüber hinaus durch den Einsatz von UV-trocknenden Untergrundfarben oder hybriden UV-Systemen anstelle von oxidativ trocknenden Systemen beschleunigen. Solche Farben sind allerdings deutlich teurer, besitzen häufig sensibilisierende Eigenschaften und weisen unter Umständen eine schlechte Überdruckbarkeit auf. Zudem besitzen sie als Fertigfarbe nur eine begrenzte Haltbarkeit. Ähnliches gilt auch für neuartige hybride Farbformulierungen, die sowohl konventionelle, oxidativ trocknende Farbbestandteile, als auch UV-härtende Farbbestandteile enthalten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein im Hinblick auf die Trocknung bedruckter Wertdokumentsubstrate verbessertes Verfahren bereitzustellen.
  • Das Verfahren sollte insbesondere einen oder mehrere der folgenden technischen Effekte bewirken:
    • – die Anpassung der Schrumpfung des Druckbogens an die Bedürfnisse der nachfolgenden Druckschritte;
    • – die Behebbarkeit von Problemen mit der Farbrezeptur (z. B. der Gehalt an Trockenstoffen), bevorzugt auch nach dem erfolgten Druck;
    • – die Verkürzung der Trocknungszeit, um auf diese Weise eine kürzere Produktionszeit und eine Verkleinerung der Lagerfläche zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen dar.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, umfassend:
    • a) das Bedrucken eines Wertdokumentsubstrats mit einer oxidativ trocknenden Druckfarbe;
    • b) das Behandeln des bedruckten Wertdokumentsubstrats mit UV-Strahlung; und
    • c) das Trocknen des mit UV-Strahlung behandelten, bedruckten Wertdokumentsubstrats bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur.
  • Es wird bevorzugt, dass im Schritt b) das Behandeln des Wertdokumentsubstrats mit UV-Strahlung und zusätzlich mit Ozon erfolgt. Die zusätzliche Behandlung mit Ozon erfolgt bevorzugt durch Beaufschlagen des Wertdokumentsubstrats mit Ozon in Raumluft mit einer Konzentration in einem Bereich von 1 bis 15 ppm.
  • Weiterhin wird bevorzugt, dass im Schritt b) das Behandeln mit UV-Strahlung durch eine mit einem UV-Trocknungssystem ausgerüstete (Simultan-)Druckmaschine erfolgt, wobei bevorzugt eine UV-Dosisleistung von 10 mJ/cm2 bis 200 mJ/cm2 pro Seite gewählt wird. Eine UV-Dosisleistung von 15 mJ/cm2 bis 80 mJ/cm2 pro Seite wird insbesondere bevorzugt. Die Messung der UV-Dosis kann mittels eines fotochromatischen Films, z. B. mittels eines 70 mm × 19 mm großen Messstreifens „tesa® UV Strip” der Firma Dr. Höhle AG erfolgen.
  • Im Schritt c) erfolgt das Trocknen bevorzugt bei Raumtemperatur. Des Weiteren wird bevorzugt, das Trocknen der Wertdokumente in Form eines Wertdokument-Stapels durchzuführen, wobei der Wertdokument-Stapel insbesondere 200 bis 10000 Druckbögen, bevorzugt 5000 bis 7000 Druckbögen, aufweist.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, umfassend:
    • a) das Bedrucken eines Wertdokumentsubstrats mit einer oxidativ trocknenden Druckfarbe;
    • b) das Behandeln des bedruckten Wertdokumentsubstrats mit Ozon; und
    • c) das Trocknen des mit Ozon behandelten, bedruckten Wertdokumentsubstrats bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Der erste Aspekt der Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Verfahren ist bei allen üblichen Wertdokumentsubstraten anwendbar, insbesondere bei Papiersubstraten, Polymersubstraten und sogenannten Hybridsubstraten, worunter Folienverbundsubstrate zu verstehen sind, die entweder einen Kern auf der Basis von Papier und Außenschichten auf der Basis von Polymeren oder aber einen Kern aus einem Kunststoffmaterial und Außenschichten auf Papierbasis aufweisen. Es wird bevorzugt, Substrate auf Basis von Baumwollfasern zu verwenden.
  • Das Substrat kann bestimmte Beschichtungen, Imprägnierungen oder auch Aufdrucke und/oder Sicherheitselemente bzw. Folienelemente aufweisen. Im Falle eines Polymersubstrats oder eines Verbundsubstrats mit einem Kern aus Papier und Außenschichten auf der Basis von Polymeren ist es zweckmäßig, auf das polymere Material eine oder mehrere Beschichtungen aufzubringen, die die Haftung des auf das jeweilige Substrat aufzubringenden Aufdrucks sicherstellen. Diese auf das polymere Material aufgebrachte Schicht wird üblicherweise als Farbannahmeschicht bezeichnet. Im Falle eines Papiersubstrats sind Farbannahmeschichten in der Regel entbehrlich, allerdings kann das Papiersubstrat ganz oder teilweise beschichtet werden, um es mit bestimmten Eigenschaften, z. B. lumineszierenden Eigenschaften aufgrund aufgebrachter Lumineszenzstoffe, auszustatten.
  • Oxidativ trocknende Druckfarben umfassen (oder bestehen aus nachfolgenden Komponenten): oxidativ trocknende Filmbildner, (Farb-)Pigmente, Füllstoffe, Lösungsmittel und Additive. Entsprechend DIN 55 945 ist der Filmbildner derjenige Bestandteil des Bindemittels, der für das Zustandekommen des Films wesentlich ist (siehe auch: Thomas Brock: „Lehrbuch der Lacktechnologie", 2. Auflage, Curt R. Vincentz Verlag, 2000, Seite 190). Filmbildner sind insbesondere makromolekulare organische Stoffe. Entsprechend dieser Norm versteht man unter dem Bindemittel den nichtflüchtigen Anteil eines Beschichtungsstoffes ohne Pigment und Füllstoff, aber einschließlich Weichmachern, Trockenstoffen und anderen nichtflüchtigen Hilfsstoffen. Unter dem Begriff „nichtflüchtiger Anteil” ist hierin der nichtflüchtige Anteil gemäß ISO 4618 zu verstehen.
  • Mit Bezug auf den für die oxidativ trocknende Druckfarbe verwendbaren oxidativ trocknenden Filmbildner werden Filmbildnermoleküle, die durch Einwirkung von Luftsauerstoff über Sauerstoffbrücken an aliphatische Doppelbindungen verknüpfbar sind, bevorzugt. Insbesondere werden oxidativ trocknende Alkydharze, Urethanalkyde, Epoxidharzester mit ungesättigten Fettsäuren, ölmodifizierte Phenolharze, sowie natürliche oder synthetische Triglyceride mit mindestens zum Teil ungesättigten Fettsäureresten als Filmbildner bevorzugt.
  • Die oxidativ trocknende Druckfarbe kann bevorzugt Trockenstoffe bzw. Sikkative, insbesondere organische Salze bestimmter Metalle wie Cobalt (z. B. Cobaltoctoat, Cobaltnaphthenat), Mangan, Calcium (z. B. Calciumoctoat), Zirkonium, Cer, Zink, Blei oder Eisen aufweisen. Zur Bildung der organischen Salze können organische Säuren, insbesondere höhere Fettsäuren wie Leinölfettsäure oder Tallölfettsäure, Harzsäuren, Naphthensäure oder 2-Ethylhexansäure verwendet werden. Bei oxidativ trocknenden Filmbildnern katalysieren die Trockenstoffe durch Redoxreaktionen die Sauerstoff-Übertragung aus der Luft und beschleunigen durch Polymerisation die Filmbildung.
  • Die oxidativ trocknende Druckfarbe ist insbesondere eine Untergrunddruckfarbe.
  • Der Schritt des Behandeln des bedruckten Wertdokumentsubstrats mit UV-Strahlung erfolgt zweckmäßigerweise durch Anwendung von UV-Trocknungssystemen, die insbesondere auf Quecksilber-UV-Mitteldruckstrahlern oder Eisen- oder Gallium-dotierten Quecksilber-UV-Mitteldruckstrahlern basieren können. Die Strahlerleistung pro Lampe liegt im Bereich von 120 W/cm bis 250 W/cm, bevorzugt bei 180 W/cm. Ein geeignetes Strahlersystem sind zum Beispiel die von der Firma IST METZ GmbH angebotenen Aggregate BLK-5 oder BLK-2.
  • Im Falle einer mit einem UV-Trocknungssystem ausgerüsteten (Simultan-)Druckmaschine erfolgt das Verfahren zweckmäßigerweise bei einer Druckgeschwindigkeit von 8000 bis 12000 Bögen/h, insbesondere 10000 Bögen/h, und einer Einstellung einer Einzelstrahlerdosisleistung innerhalb eines Bereichs von 4 mJ/cm2 bis 100 mJ/cm2. Mit Bezug auf die Vermeidung der Schrumpfung des Druckbogens wird bevorzugt, die Strahlerleistung innerhalb eines Bereichs von 4 mJ/cm2 bis 60 mJ/cm2 einzustellen, wobei der Bereich von 10 mJ/cm2 bis 40 mJ/cm2 insbesondere bevorzugt wird.
  • Der Schritt des Trockners des mit UV-Strahlung behandelten, bedruckten Wertdokumentsubstrats erfolgt bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur. Unter Raumtemperatur wird hierin eine Temperatur von 20°C verstanden. Die Trocknung bei erhöhter Temperatur kann insbesondere bei einer Temperatur in einem Bereich von 35°C bis 40°C erfolgen.
  • Um die Schrumpfung des Wertdokumentsubstrats zu vermeiden, wird bevorzugt, den Schritt des Trocknen der Wertdokumente in Form eines Wertdokument-Stapels durchzuführen. Der Wertdokument-Stapel kann insbesondere 200 bis 10000 Druckbögen, bevorzugt 5000 bis 7000 Druckbögen, aufweisen. Ein Wertdokument-Stapel mit ca. 6000 Druckbögen wird für das Trocknen insbesondere bevorzugt. Des Weiteren wird bevorzugt, dass die Stapelkerntemperatur eine Temperatur von 40°C nicht überschreitet. Das Trocknen der Wertdokumente in Form eines Wertdokument-Stapels erfolgt bevorzugt bei Raumtemperatur.
  • Der zweite Aspekt der Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
  • Mit Bezug auf die Schritt a) und c) des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird auf die im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen verwiesen.
  • Der Schritt b) des Behandelns des bedruckten Wertdokumentsubstrats mit Ozon erfolgt zweckmäßigerweise durch Beaufschlagung des Wertdokumentsubstrats mit Ozon in Raumluft mit einer Konzentration in einem Bereich von 1 bis 15 ppm, wobei eine Konzentration von ca. 10 ppm besonders bevorzugt wird. Weiterhin wird bevorzugt, die Erzeugung des Ozons direkt in der unmittelbaren Nähe der Papieroberfläche, beispielsweise durch die von den UV-Strahlern abgegebene UV-Strahlung in Anwesenheit von (Luft-)Sauerstoff durchzuführen.
  • Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den Figuren erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 die Ergebnisse der Versuchsreihe gemäß Ausführungsbeispiel D, die auf Basis eines Rußschwarzpigments ohne Trockenstoff erhalten wurden;
  • 2 die Ergebnisse der Versuchsreihe gemäß Ausführungsbeispiel E, die auf Basis eines Rußschwarzpigments mit Trockenstoff erhalten wurden;
  • 3 die Ergebnisse der Versuchsreihe gemäß Ausführungsbeispiel F, die auf Basis eines organischen Buntpigments mit Trockenstoff erhalten wurden.
  • In den Ausführungsbeispielen wurde eine für den Druck mit konventionell trocknenden Druckfarben geeignete Simultandruckmaschine mit nachgerüstetem UV-Trocknungssystem der Firma IST Metz („BLK-5”, zwei Strahler pro Seite mit einer Strahlerleistung von jeweils 180 W/cm) verwendet.
  • Ausführungsbeispiel A:
  • Baumwollvelinpapier wurde in einer Simultan-Bogendruckmaschine beidseitig mit jeweils einer Offset- und zwei Lettersetfarben bedruckt. Die Farben enthielten 3 Gew.-% Trockenstoff auf Cobalt-/Mangansalzbasis. Die Druckgeschwindigkeit betrug 8000 Bögen/h. Die Druckbögen wurden bei Raumtemperatur in Stapeln von jeweils 6000 Bögen getrocknet und konnten frühestens nach 48 Stunden im Stichtiefdruckverfahren weiterverarbeitet werden. Nach Zuschalten von zwei UV-Aggregaten (Firma IST Metz, Modell „BLK-5”) je Seite bei 40% der Maximalleistung und anschließender Trocknung bei Raumtemperatur in Stapeln von jeweils 6000 Bögen konnte eine Weiterverarbeitbarkeit im Stichtiefdruckverfahren bereits nach 20 Stunden erreicht werden.
  • Es konnte gezeigt werden, dass das Papiersubstrat durch die zur Reduzierung der Trocknungszeit auf weniger als 20 Stunden benötigten UV-Dosen nicht spürbar in seiner Dimension bzw. räumlichen Abmessung verändert wird, während ein höherer Wärmeeintrag durch Heißluft sehr wohl zu einem höherem Schrumpf des Substrats führt. Im Falle, dass ein erhöhter Schrumpf erwünscht ist, kann die Leistung der UV-Strahler erhöht werden.
  • Ausführungsbeispiel B:
  • Baumwollvelinpapier wurde in einer Simultan-Bogendruckmaschine beidseitig mit jeweils drei Lettersetfarben bedruckt. Die Farben enthielten 3 Gew.-% Trockenstoff auf Cobalt-/Mangansalzbasis. Die Druckgeschwindigkeit betrug 10000 Bögen/h. Die Druckbögen wurden bei Raumtemperatur in Stapeln von jeweils 6000 Bögen bis zur Weiterverarbeitung getrocknet. Je fünf Bögen von der Stapeloberseite, der Stapelmitte und der Stapelunterseite wurden nach einer Stunde dem Stapel entnommen, vermessen und der Durchschnitt der Messwerte bestimmt.
  • Bei einer Strahlungsleistung von 90% der maximalen Leistung wurde eine durchschnittliche Schrumpfung des Substrats in einem Bereich von 1,5 mm bis 1,9 mm festgestellt. Eine Weiterverarbeitung nach 20 Stunden im Stichtiefdruck war problemlos möglich. Die durch den Stichtiefdruck verursachte Dimensionsvergrößerung des Substrats lag in der gleichen Größenordnung, so dass mit der beschriebenen Methode eine weitgehende Dimensionsneutralität erreicht werden konnte.
  • Ausführungsbeispiel C:
  • Baumwollvelinpapier mit in Teilbereichen applizierten Folienelementen wurde in einer Simultan-Bogendruckmaschine beidseitig mit jeweils einer Offset- und drei Lettersetfarben bedruckt. Die Farben enthielten 3 Gew.-% Trockenstoff auf Cobalt-/Mangansalzbasis. Die Druckgeschwindigkeit betrug 8000 Bögen/h. Besonders die Folienbereiche, die mit der Nassoffsetfarbe bedruckt wurden, waren bei der Anordnung der bedruckten Bögen im Stapel nicht ausreichend getrocknet, so dass starkes Ablegen im Stapel auf die jeweilige nächste Bogenrückseite zu beobachten war. Nach Zuschalten von zwei UV-Aggregaten (Firma IST Metz, Modell „BLK-5”) je Seite bei 50% der Maximalleistung trat das Problem des Ablegens nicht weiter auf. Folglich bewirkte die UV-Strahlung bereits innerhalb weniger Minuten eine deutliche Härtung der Farboberfläche.
  • Die weiteren Ausführungsbeispiele D, E und F wurden an Labordruckaggregaten durchgeführt. Die prinzipielle Vorgehensweise war wie folgt:
    An einem Probedruckgeräte der Firma IGT Metz wurde ein Probedruck mit einer Auftragsmenge der Druckfarbe von 1 g/m2 auf Baumwollvelinpapier durchgeführt. Nach einer Trocknung unter den angegebenen Bedingungen wurde die bedruckte Seite auf ein unbedrucktes Stück Papier gleicher Größe gelegt und dieser Zusammenschluss gemeinsam verpresst. Die Menge der auf das zuvor unbedruckte Papier übertragenen Farbe wurde als Maß der Trocknung verwendet. Diese Methode spiegelt die realen Produktionsbedingungen gut wieder, weil auch hier die bedruckten Bögen im nächsten Verarbeitungsschritt einer ähnlichen Belastung standhalten müssen.
  • Bereitstellung der Referenzproben:
  • Die Druckstreifen wurden offen an der Raumluft bei einer Temperatur von 20°C für vier Stunden getrocknet.
  • Durchführung der Trocknung mittels UV-Strahlung:
  • Die Druckstreifen wurden unmittelbar nach dem Druck in einem Durchlauf-UV-Bandtrockner mit der angegebenen UV-Dosisleistung bestrahlt. Als UV-Strahler kamen sowohl normale Quecksilber-UV-Mitteldruckstrahler (Firma IST, Spektrentyp CK) als auch eisendotierte Quecksilber-UV-Mitteldruckstrahler (Firma IST, Spektrentyp CK-II) zum Einsatz. Die Druckstreifen wurden zudem auf einem Metallträger zur schnellen Wärmeableitung fixiert. Die Temperatur der Druckstreifen erreichte bereits nach 5 bis 10 Sekunden nach dem Trockner-Durchlauf wieder Raumtemperatur. Die Streifen wurden dann vier Stunden lang neben den Referenzstreifen getrocknet.
  • Durchführung der Trocknung mittels Wärme:
  • Die Druckstreifen wurden unmittelbar nach dem Druck in einem Trockenschrank umluftfrei bei 35°C für ein, zwei oder drei Stunden getrocknet. Nach der jeweiligen Zeit wurden die Streifen aus dem Trockenschrank genommen und für die verbleibende Zeit bis zur Gesamttrocknungszeit von vier Stunden neben den Referenzsteifen bei Raumtemperatur weitergetrocknet.
  • Durchführung der Trocknung mittels Ozon:
  • Die Druckstreifen wurden unmittelbar nach dem Druck in einer Kammer mit einer Mischung aus atmosphärischer Luft und Ozon unter den angegebenen Bedingungen bei Raumdruck begast. Nach Ablauf der angegebenen Zeit wurden die Streifen aus der Kammer genommen und für die verbleibende Zeit bis zur Gesamttrocknungszeit von vier Stunden neben den Referenzsteifen bei Raumtemperatur weitergetrocknet. Der angeschlossene Ozongenerator wurde mit getrockneter Raumluft betrieben und arbeitete mit einer Koronaentladung.
  • Ausführungsbeispiel D (Versuchsreihe):
  • Eine schwarze Lettersetfarbe auf Basis eines Rußschwarzpigments ohne Trockenstoff wurde mit einer Auftragsmenge von 1 g/m2 auf Baumwollvelinsubstrat aufgebracht und auf verschiedene Arten getrocknet:
    Referenz: vierstündige Trocknung bei Raumtemperatur.
    • UV 1: Bestrahlung mit einer UV-Dosisleistung von 70 mJ/cm2, mit anschließender vierstündiger Trocknung bei Raumtemperatur.
    • UV 2: Bestrahlung mit der doppelten UV-Dosisleistung von UV 1, mit anschließender vierstündiger Trocknung bei Raumtemperatur.
    • UV 3: Bestrahlung mit der dreifachen UV-Dosisleistung von UV 1, mit anschließender vierstündiger Trocknung bei Raumtemperatur.
    • Wärme 1: einstündige Trocknung bei 35°C mit anschließender dreistündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
    • Wärme 2: zweistündige Trocknung bei 35°C mit anschließender zweistündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
    • Wärme 3: zweistündige Trocknung bei 35°C mit anschließender einstündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
  • 1 zeigt die durch die Verpressung auf das unbedruckte Substrat übertragene Farbmenge. Je größer diese ist, desto schlechter war die Farbe zum Zeitpunk des Abklatschs getrocknet.
  • Üblicherweise muss eine Farbe ohne Trockenstoff bei Raumtemperatur mindestes eine Woche oder länger trocknen, bis die Druckbögen weiterverarbeitet werden können. Es ist also keine industrielle Produktion möglich. Auch die Trocknung im Wärmeschrank erfordert eine verhältnismäßig lange Trocknungsdauer und verändert zudem die Abmessung des Papiersubstrats. So zeigt sich auch im Ausführungsbeispiel D, dass ein dreistündiger Wärmeeintrag keinen signifikanten Effekt gegenüber der Referenz erzielen kann. Die UV-Strahlung hingegen erzielt bereits eine messbare Wirkung.
  • Ausführungsbeispiel E (Versuchsreihe):
  • Eine schwarze Lettersetfarbe auf Basis eines Rußschwarzpigments mit 3 Gew.-% eines Trockenstoffs auf Cobaltsalzbasis wurde mit einer Auftragsmenge von 1 g/m2 auf ein Baumwollvelinsubstrat aufgebracht und auf verschiedene Arten getrocknet:
    Referenz: vierstündige Trocknung bei Raumtemperatur.
    • UV 1: Bestrahlung mit einer UV-Dosisleistung von 70 mJ/cm2 mit anschließender vierstündiger Trocknung bei Raumtemperatur.
    • UV 2: Bestrahlung mit der doppelten UV-Dosisleistung von UV 1 mit anschließender vierstündiger Trocknung bei Raumtemperatur.
    • UV 3: Bestrahlung mit der dreifachen UV-Dosisleistung von UV 1 mit anschließender vierstündiger Trocknung bei Raumtemperatur.
    • Wärme 1: einstündige Trocknung bei 35°C mit anschließender dreistündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
    • Wärme 2: zweistündige Trocknung bei 35°C mit anschließender zweistündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
    • Wärme 3: zweistündige Trocknung bei 35°C mit anschließender einstündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
  • 2 zeigt die durch die Verpressung auf das unbedruckte Substrat übertragene Farbmenge. Je größer diese ist, desto schlechter war die Farbe getrocknet.
  • Es zeigt sich also deutlich, dass die UV-Strahlung gegenüber der Referenz Effekte in einer Größenordnung erzielen kann, wie sie sonst nur durch Wärme hervorgerufen werden können.
  • Ausführungsbeispiel F (Versuchsreihe):
  • Eine rote Lettersetfarbe auf Basis eines organischen Buntpigments wurde mit einer Auftragsmenge von 1 g/m2 auf ein Baumwollvelinsubstrat aufgebracht und auf verschiedene Arten getrocknet. Die Farbe enthielt 3 Gew.-% Trockenstoff:
    Referenz: vierstündige Trocknung bei Raumtemperatur.
    • UV 1: Bestrahlung mit einer UV-Dosisleistung von 70 mJ/cm2 mit anschließender vierstündiger Trocknung bei Raumtemperatur.
    • UV 2: Bestrahlung mit der doppelten UV-Dosisleistung von UV 1 mit anschließender vierstündiger Trocknung bei Raumtemperatur.
    • UV 3: Bestrahlung mit der dreifachen UV-Dosisleistung von UV 1 mit anschließender vierstündiger Trocknung bei Raumtemperatur.
    • Wärme 1: einstündige Trocknung bei 40°C mit anschließender dreistündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
    • Wärme 2: zweistündige Trocknung bei 40°C mit anschließender zweistündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
    • Wärme 3: zweistündige Trocknung bei 40°C mit anschließender einstündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
    • Ozon 1: einminütige Beaufschlagung mit Ozon in Raumluft mit einer Konzentration von Ca. 10 ppm mit anschließender vierstündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur.
  • 3 zeigt die durch die Verpressung auf das unbedruckte Substrat übertragene Farbmenge. Je größer diese ist, desto schlechter war die Farbe getrocknet.
  • Es zeigt sich also deutlich, dass die UV-Strahlung gegenüber der Referenz Effekte in einer Größenordnung erzielen kann, wie sie sonst nur durch Wärme hervorgerufen werden können. Auch Ozon zeigt eine vorteilhafte Wirkung.
  • In Kombinationsversuchen konnte gezeigt werden, dass Ozon die Wirkung der UV-Strahlung noch weiter verstärkt.
  • Die Wirkung einer UV-Behandlung von unter einer Sekunde Dauer mit anschließender vierstündiger Weitertrocknung bei Raumtemperatur hat z. B. bei einer getesteten Farbe, die ein normales Sikkativ enthält, eine ähnlich hohe Wirkung wie die vierstündige Trocknung bei einer Temperatur von 35°C gezeigt. Besonders interessant ist die zusätzliche Beobachtung, dass die UV-Bestrahlung bei Farben ohne Sikkativ ebenfalls eine Wirkung zeigt, während die Beaufschlagung mit Wärme innerhalb das beobachteten Zeitraums keine nennenswerte Trocknung bewirkt hat.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2004/028825 A2 [0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 55 945 [0020]
    • Thomas Brock: „Lehrbuch der Lacktechnologie”, 2. Auflage, Curt R. Vincentz Verlag, 2000, Seite 190 [0020]
    • ISO 4618 [0020]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, umfassend: a) das Bedrucken eines Wertdokumentsubstrats mit einer oxidativ trocknenden Druckfarbe; b) das Behandeln des bedruckten Wertdokumentsubstrats mit UV-Strahlung; und c) das Trocknen des mit UV-Strahlung behandelten, bedruckten Wertdokumentsubstrats bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, umfassend: a) das Bedrucken eines Wertdokumentsubstrats mit einer oxidativ trocknenden Druckfarbe; b) das Behandeln des bedruckten Wertdokumentsubstrats mit Ozon; und c) das Trocknen des mit Ozon behandelten, bedruckten Wertdokumentsubstrats bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt b) das Behandeln des Wertdokumentsubstrats mit UV-Strahlung und zusätzlich mit Ozon erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei im Schritt b) das Behandeln mit UV-Strahlung durch eine mit einem UV-Trocknungssystem ausgerüstete (Simultan-)Druckmaschine erfolgt, in der bei einer Druckgeschwindigkeit von 10000 Bögen/h eine UV-Dosisleistung von 10 mJ/cm2 bis 40 mJ/cm2 pro Strahler gewählt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Schritt c) das Trocknen bei Raumtemperatur, insbesondere in einem Stapel, erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Trocknen der Wertdokumente in Form eines Wertdokument-Stapels durchgeführt wird und der Wertdokument-Stapel insbesondere 1000 bis 10000 Druckbögen, bevorzugt 5000 bis 7000 Druckbögen, aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt b) des Behandelns des bedruckten Wertdokumentsubstrats mit Ozon durch Beaufschlagung des Wertdokumentsubstrats mit Ozon in Raumluft mit einer Konzentration in einem Bereich von 1 bis 15 ppm erfolgt.
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