DE102012019744A1

DE102012019744A1 - Digitales Druckverfahren und Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102012019744A1
Application number: DE102012019744.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2014-04-10
Also published as: DE202012010542U1

Abstract

Bei einem Verfahren der digitalen Drucktechnik, bei dem ein zu bedruckendes Substrat (2) unter wenigstens einem Druckkopf (4) hindurchgeführt und mit einer Tinte (7) versehen wird, durchläuft das Substrat (2) nach dem Druck wechselnde Zonen der Trocknung und der Abkühlung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der digitalen Drucktechnik, bei dem ein zu bedruckendes Substrat unter wenigstens einem Druckkopf hindurchgeführt und mit einer Tinte versehen wird, sowie eine Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens.
Tintenstrahldrucker sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. Verarbeiten die im Bürobereich genutzten Tintenstrahldrucker zumeist nur Papierformate bis zu DIN A 4, so werden in der Werbung digitale Druckvorrichtungen für Großformate mit einer Druckbreite von bis zu 6 Metern genutzt.
Entsprechend dem Einsatzzweck des zu bedruckenden Substrats, unterschiedlichste Papiersorten, Folien, Textilien, Glas, Stein, Holz, Verbundmaterialien oder dergleichen, werden geeignete Tinten für den Druck verwendet.
Für die Außenwerbung werden zumeist auf Lösungsmitteln basierende Tinten verwendet, da diese häufig UV- und wetterbeständig sowie kratzunempfindlich sind und somit derartige Drucke ohne weitere Bearbeitung auch in einem Außenbereich Verwendung finden können.
Für einen Lösungsmittelaustrag sind die digitalen Druckvorrichtungen häufig mit einer Heizung ausgestattet, die eine stufenlose Temperaturregelung zwischen der Raumtemperatur und etwa 60°C ermöglicht. Bei Rollenbahndruckern finden regelmäßig drei elektrische Heizungen Verwendung, unmittelbar unter oder eine Auflage für das zu bedruckende Substrat mit ausbildend, nämlich eine Vorheizung zum Anwärmen des Substrats, eine Hauptheizung unter dem Druckkopf und eine Nachheizung zum Trocknen der aufgebrachten Tinten und zum Austrag der Lösungsmittel. Diese Heizungen erstrecken sich über die gesamte Breite des zu bedruckenden Substrats und übertragen die Wärme durch einen unmittelbaren unterseitigen Kontakt auf das Substrat.
Solche Heizungen durchwärmen das Substrat über dessen gesamte Breite und über eine erhebliche Länge, unabhängig davon, ob ein Druckvorgang stattfindet oder nicht. Neben einer uneffektiven Ausnutzung der Energie tritt dabei als weiterer Nachteil bei einem langsamen Vorschub des Substrats die Gefahr einer Überhitzung des Substrats auf, sich bspw. in einer Welligkeit niederschlagend mit einem entsprechend schlechten, nicht mehr hinnehmbaren Druckbild.
Wird, um eine solche Überhitzung zu vermeiden, der Vorschub vergrößert, erfolgt bei den bekannten Heizungen keine ausreichende Trocknung insbesondere von Tinten auf Wasserbasis. Dies betrifft gerade auch Digitaldruckvorrichtungen wie Single-Pass Digitaldruckmaschinen, auch One-Pass-Digitaldrucksysteme genannt, bei denen für eine Erhöhung der Druckgeschwindigkeit sich eine Vielzahl von feststehende Druckköpfe lückenlos quer über das zu bedruckende Substrat erstrecken. Hierdurch können hohe Druckgeschwindigkeiten von bis zu etwa 100 m/min erreicht werden. Bei solchen Druckgeschwindigkeiten werden dann UV-härtende Tinten verwendet, um eine ausreichend rasche Trocknung sicherzustellen.
Dabei entstehen allerdings geruchsaktive Substanzen, die zu einer deutlichen Verschlechterung der sensorischen Eigenschaften führen. Es handelt sich dabei um Spaltprodukte von Fotoinitiatoren und Bindemitteln und um nicht vollständig ausgehärtete Restmonomere. Daher zeigen viele derart bedruckte Substrate eine deutliche Geruchsentwicklung nach einer UV-Trocknung.
Ein weiteres Problem stellt die Migration von Druckfarbenbestandteilen dar. Besonders kritisch ist dies in den Bereichen der Lebensmittelverpackung, der Möbel-, Decken- und Fußbodenindustrie. Hier bleibt immer ein gewisses Migrationspotenzial erhalten. In Folge dessen können durch die Freisetzung nicht umgesetzter Fotoinitiatoren, Spaltprodukte, Restmonomere und durch eine ggfs. nicht vollständig abgeschlossene Aushärtung gesundheitsgefährdende Bestandteile über einen längeren Zeitraum in die Umgebung freigesetzt werden.
Dem könnte mit dem Einsatz von wasserlöslichen Tinten begegnet werden, die jedoch bei diesen hohen Druckgeschwindigkeiten mit herkömmlichen Heizungen nicht abtrocknen können.
Vor diesem Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das den Einsatz insbesondere auch wasserlöslicher Tinten bei hohen Druckgeschwindigkeiten und auch bei empfindlichen Substraten ermöglicht.
Gelöst wird diese technische Problematik insbesondere auch bei Single-Pass-Digitaldruckvorrichtungen gem. des Anspruchs 1 durch die Maßnahme, dass das Substrat nach dem Druck wechselnde Zonen der Trocknung und der Abkühlung durchläuft.
Dabei ist daran gedacht, dass diese Zonen sich sowohl in die Richtung des Vorschubes des Substrates erstrecken als auch zu dessen Querrichtung, so dass gezielt bedruckte Bereiche getrocknet bzw. abgekühlt werden können. Die Ausbildung der Zonen kann dabei insbesondere bei den eingangs genannten Single-Pass-Digitaldruckmaschinen in Kombination mit der Ansteuerung der einzelnen Druckköpfe erfolgen.
Ein solches Abtrocknen von insbesondere wasserlöslichen Tinten ist energieeffizient und für das Substrat insgesamt schonend, da lediglich die bedruckten Bereiche, mit einem gewissen Umfeld, die wechselnden Zonen der Trocknung und der Abkühlung durchlaufen.
Dabei ist daran gedacht, dass die Trocknung und/oder die Abkühlung allein durch Luftströme erfolgt.
Hierbei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Temperatur der Luft eines solchen Luftstroms stufenlos zwischen 10°C, insbesondere 15°C und 150°C einstellbar ist. Der Bereich des Substrats, der von diesem Luftstrom beaufschlagbar ist, kann so eine Zone der Trocknung oder eine Zone der Abkühlung darstellen.
Desweiteren können Kombinationen von Zonen der Trocknung und der Abkühlung durch gerichtete, sich zumindest teilweise durchdringenden Luftströme geschaffen werden.
Unabhängig hiervon ist vorgesehen, dass die Luft des Luftstroms getrocknet ist, mithin ein großes hydrophiles Potenzial aufweist, was eine Trocknung begünstigt.
Zusätzlich oder alternativ können Zonen der Trocknung durch IR-Strahler bestrahlt werden, wobei die Wellenlänge der IR-Strahlung bevorzugt zwischen einem 1 μm und 4 μm beträgt, abgestimmt auf die Adsorptionseigenschaften der meisten zu erwärmenden Substrate und den zu trocknenden, wasserbasierten Drucktinten.
Dabei ist vorzugsweise daran gedacht, dass die Trocknung durch ein angepasstes Strahlungsspektrum in Kombination mit einer Aufheizung bzw. einer Abkühlung durch einen Luftstrom erfolgt.
Bei einer Vorrichtung für die Trocknung und Kühlung eines Substrats, unmittelbar nach dem Druck, insbesondere für die Durchführung des voranstehend erläuterten Verfahrens, ist gem. des Anspruchs 7 vorgesehen, dass wenigstens ein sich quer über das Substrat erstreckender Träger mit Düsen für einen Austritt von Luftströmen versehen ist. Mehrere Düsen, im Wesentlichen schlitzförmig, quer zu dem Vorschub des Substrats angeordnet, erlauben die Beaufschlagung desselben mit kühlenden und für ein Trocknen erwärmenden Luftströmen.
Insbesondere werden in Richtung des Vorschubes des Substrates mehrere Träger solcher Art vorgesehen werden, so dass in Vorschubrichtung ebenfalls wechselnde Zonen der Trocknung und der Abkühlung ausgebildet werden können.
Alternativ oder zusätzlich zu den das Substrat für ein Trocknen zu erwärmenden Luftströmen können an vergleichbaren oder an den selben Trägern auswechselbare Module mit IR-Strahlern vorgesehen werden. Da diese ausgewechselt werden können, ist eine Anpassung der Wellenlänge der IR-Strahler an das verwendetet Material, Substrat und Tinte, möglich, so dass ein großer Teil der Strahlung adsorbiert und damit in Wärme für das Trocknen umgewandelt wird.
Des Weiteren können Module mit ausgefallenen IR-Strahlern in einfacher Weise ausgetauscht werden.
In konstruktiver Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung kann ein IR-Modul in einer Umhausung vorgesehen sein, aus der ein das Substrat abkühlender Luftstrom austritt. Damit kann weitestgehend ausgeschlossen werden, dass durch IR-Strahler auch sehr großer Leistung eine Überhitzung des Substrats erfolgt. Vielmehr erfolgt neben der Erwärmung des Substrats quasi gleichzeitig seine Abkühlung und darüber hinaus durch den Luftstrom ein Abtransport eines Lösungsmittels.
Es ist weiter vorgesehen, dass der Träger sich nach Art einer Brücke ausgebildet an der Druckvorrichtung oder auf einem Boden abstützt. Durch diese konstruktive Maßnahme können auch bereits installierte Digitalendruckvorrichtungen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nachgerüstet werden.
Bei größeren Spannweiten, beispielsweise von sechs Metern, kann ferner vorgesehen sein, dass ein Träger über dem Substrat an einer Decke abgehängt ist, ggfs. sogar frei über einer Druckvorrichtung hängend vorgesehen ist.
Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich ein Ausführungsbeispiel schematisch und nicht maßstabsgerecht dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt
1: eine Seitenansicht einer Druckvorrichtung und,
2: teilweise geschnitten, eine frontseitige Ansicht.
Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Druckvorrichtung 1, eine Single-Pass-Druckvorrichtung, weist eine sich quer über das zu bedruckende Substrat 2 erstreckende Brücke 3 auf, die mit einer Vielzahl von Druckköpfen 4 versehen ist, so dass ohne eine Verfahren von Drückköpfen ein Druck über die gesamte Breite des Substrates 2 ermöglicht ist.
Vor dem Druck wird das von einer Rolle 5 abgezogene Substrat 2, wie bereits vorgeschlagen wurde, von einer Heizvorrichtung 6 derart oberflächentemperiert, dass ein Bedrucken des Substrats 2 mit einer wasserlöslichen Tinte 7 ermöglicht ist.
Auf dem Weg von dem Ort des Drucks unter der Brücke 3 bis hin zu einer Rolle 8, auf der das Substrat 2 aufgewickelt wird, muss aufgebrachte Tinte 7 abgetrocknet sein.
Für ein Abtrocknen der aufgebrachten Tinte 7 überspannt ein erster Träger 9 das Substrat 2 quer zu der Vorschubrichtung gem. Pfeil 10, der bei dem Ausführungsbeispiel mit einer Vielzahl von auswechselbaren Modulen 11 versehen ist, die IR-Strahler aufweisen, vorzugsweise einer Wellenlänge zwischen 1 μm und 4 μm. Dabei kann insbesondere auch daran gedacht sein, eine solche IR-Bestrahlung des bedruckten Substrates 2 nur in den Bereichen quer zu der Vorschubrichtung gem. Pfeil 10 vorzunehmen, in denen ein Druck und damit ein Auftrag der Tinte 7 erfolgt ist.
In dieser ersten Zone der Trocknung einer bei dem Druck aufgebrachten Tinte 7 sollte eine Abtrocknung zumindest soweit erfolgen, dass die aufgebrachte Tinte 7 auf dem Substart 2 nicht mehr verlaufen kann.
Um ein Überhitzen des Substrats 2 zu vermeiden, ist an dem Träger 9 nachfolgend den IR-Modulen 11 eine Vielzahl von quer sich zu der Vorschubrichtung gem. Pfeil 10 erstreckenden, schlitzartigen oder runden Düsen 12 vorgesehen, durch die kühlende Luftströme 13 auf das Substrat 2 aufgebracht werden, vorzugsweise korrespondierend mit den eingeschalteten IR-Strahlern der Module 11.
Vorzugsweise bei geringen Druckbreiten kann problemlos auch nur eine Düse, sich über die gesamte Breite erstreckend, vorgesehen sein.
Ggs. können derartige Düsen 10 auch an einem gesondert ausgebildeten Träger angeordnet sein. Auch ist es möglich, die IR-Module 9 durch Düsen zu ersetzen und die Trocknung der aufgebrachten Tinte ausschließlich durch Warmluftströme vorzunehmen und umgekehrt.
Nachdem das Substrat 2 durch die aus den Düsen 12 austretenden Luftströme 13 abgekühlt wurde, folgt eine weitere Zone der Trocknung, hier beispielhaft durch einen erwärmten Luftstrom 14, austretend aus Düsen 15, die an einem weiteren Träger 16 angeordnet sind.
Eine weitere Zone der Abkühlung wird durch einen darauffolgenden, gekühlten Luftstrom 17 geschaffen, austretend aus Düsen 18, die ebenfalls an dem Träger 16 angeordnet sind.
Vor dem Aufrollen auf die Rolle 8 ist bei dem Ausführungsbeispiel noch eine weitere Heizvorrichtung 19 vorgesehen, bspw. wie dargestellt mit Infrarotstrahler aufweisenden Modulen, alternativ mit Düsen für die Beaufschlagung des Substrats 2 mit einem Luftstrom, insbesondere mit einem temperierbaren, so dass gegebenenfalls dort eine Zone der Abkühlung auch ausgebildet werden kann.
Die das Substrat 2 in Form von Luftströmen 13, 14, 17 beaufschlagende Luft sollte vorab getrocknet worden sein, um eine größtmögliche Feuchtigkeitsaufnahme zu gewährleisten.
Ist die Temperatur der Luft darüber hinaus vorzugsweise stufenlos zwischen 15°C und 150°C einstellbar, kann durch jede Düse 12, 15, 18 eine Zone der Trocknung oder eine Zone der Abkühlung des Substrats 2 ausgebildet werden. Dies nicht nur in Richtung des Vorschubes gem. Pfeil 10, sondern auch quer dazu. Dies beispielsweise auch in Abhängigkeit der Menge der bei dem Druck aufgebrachten, insbesondere wasserlöslichen Tinte 7.
Die konstruktive Ausbildung der Träger 9, 16 kann, wie 2 zeigt, unterschiedlich sein. So ist der Träger 9 frei über der Druckvorrichtung 1 an beispielsweise einer Decke abgehängt, angedeutet durch Zugelemente 19, vgl. 2 Bildmitte.
Der Träger 16 stützt sich beispielhaft auf der Druckvorrichtung 1 ab, 2, linke Bildhälfte. Alternativ, 2, rechte Bildhälfte, kann sich ein solcher Träger 16 auch über ein Bein 20 auf einem Boden 21 abstützen.
Bezugszeichenliste

1: Druckvorrichtung
2: Substrat
3: Brücke
4: Druckkopf
5: Rolle
6: Heizvorrichtung
7: Tinte
8: Rolle
9: Träger
10: Pfeil
11: Modul
12: Düse
13: Luftstrom
14: Luftstrom
15: Düse
16: Träger
17: Luftstrom
18: Düse
19: Heizvorrichtung
20: Zugelement
21: Bein
22: Boden

Claims

Verfahren der digitalen Drucktechnik, bei dem ein zu bedruckendes Substrat unter wenigstens einem Druckkopf hindurchgeführt und mit einer Tinte versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat nach dem Druck wechselnde Zonen der Trocknung und der Abkühlung durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung und/oder die Abkühlung durch einen Luftstrom erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Luft stufenlos zwischen 10°C und 150°C einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft getrocknet ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung durch IR-Strahlung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der IR-Strahlung zwischen 1 μm und 4 μm beträgt.
Vorrichtung für die Trocknung und Kühlung eines Substrats unmittelbar nach einem Druck, insbesondere für die Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein sich quer über das Substrat erstreckender Träger mit Düsen für einen Austritt von Luftströmen versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger mit auswechselbaren IR-Modulen versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein IR-Modul in einer Umhausung vorgesehen ist, aus der ein das Substrat abkühlender Luftstrom austritt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger sich nach Art einer Brücke ausgebildet an der Druckvorrichtung oder auf einem Boden abstützt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger über dem Substrat an einer Decke abgehängt ist.