DE102015204555B4

DE102015204555B4 - Vorrichtung zum Trocknen eines strahlenhärtenden Mediums auf einem bogenförmigen Drucksubstrat

Info

Publication number: DE102015204555B4
Application number: DE102015204555.2A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Tschacher; Volker Taschenberger
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2035-03-14
Also published as: DE102015204555A1

Abstract

Vorrichtung zum Trocknen eines strahlenhärtenden Mediums auf einem bogenförmigen Drucksubstrat, wobei die Vorrichtung einen UV-Trockner (14) aufweist, wobei außerhalb eines für eine Bogendruckmaschine vorgesehenen Gebäudes eine Lichtkuppel (16) installiert ist, in der sich optische Systeme befinden, die Tages-/Sonnenlicht einfangen und einem reflektierenden Lichtrohr (17) zuführen, wobei das Lichtrohr (17) zu einem Trockenwerk (3) oder zum UV-Trockner (14) führt und in einem Lichtverteiler (19) mit einem eingebauten Linsensystem endet, um eine komplette Ausleuchtung des von dem UV-Trockner (14) überspannten Querformats des zur Verarbeitung gelangenden Drucksubstrats zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen eines strahlenhärtenden Mediums auf einem bogenförmigen Drucksubstrat, wobei die Vorrichtung einen UV-Trockner aufweist.
In Druckmaschinen, insbesondere in Bogenoffsetmaschinen, hat der Einsatz von strahlungshärtenden Medien, wie z.B. Offsetdruckfarben, Lacke, Klebstoffe und Beschichtungen eine weite Verbreitung gefunden. Die Vorteile der Verwendung strahlenhärtender Medien liegen in der schnellen, spontanen Vernetzung nach der Bestrahlung mit einer UV-Strahlungsquelle, der Lösungsmittelfreiheit der Medien und der guten Verarbeitbarkeit mit nicht-saugenden Drucksubstraten. Die strahlenhärtenden Medien härten durch einen photochemischen Prozess, der auch als Vernetzung bezeichnet wird, aus. Der flüssige oder unvernetzte Medienauftrag auf dem Drucksubstrat wird durch Polymerisation unter Einwirkung von UV-Licht in einen festen Zustand überführt.
In der DE 103 33 664 B4 ist ein derartiger UV-Trockner zum Härten von Medien auf einem Substrat beschrieben, der aus einer Antriebseinheit, einem Gehäuse, einem einen Reflektor tragenden Trägerkörper sowie einer UV-Strahlungsquelle besteht. Die Trägerkörperseite des Reflektors ist an den Trägerkörper angepasst und der Reflektor am Trägerkörper lösbar befestigt. Der Reflektor weist eine zur UV-Strahlungsquelle gerichtete Reflexionsfläche auf, deren Reflexionsgeometrie eine Strahlungsverteilung auf dem zu härtenden Medium bestimmt, wobei der Trockner unterschiedliche Reflektoren umfasst, deren Reflexionsflächen unterschiedliche Reflexionsgeometrien aufweisen.
Derartige UV-Trockner können auf vielseitige Weise in einer bogenverarbeitenden Maschine angeordnet werden. So ist es bekannt, die UV-Trockner als Zwischentrockner vorzusehen, sie einem Druckwerk oder Lackwerk zuzuordnen, sowie in speziellen Trockenwerken und in einer Bogenauslage anzuordnen.
Nachteilig bei der Verwendung von UV-Trocknern ist der hohe Energieverbrauch, wobei die Leistung der UV-Strahlungsquellen etwa 20 kW bei einer Arbeitsbreite von ca. 1m beträgt, wodurch hohe Kosten anfallen, die die Rentabilität einer bogenverarbeitenden Maschine nachteilig beeinflussen.
In mit UV-Trocknern ausgestatteten Druckmaschinen ist es bekannt, zur Qualitätskontrolle mit Sensorsystemen ausgestattete Kontrolleinrichtungen vorzusehen. In der DE 10 2014 207 442 A1 werden Messvorrichtungen für Ultraviolett(UV)-Trockner in Druckmaschinen und ein Verfahren zur Steuerung des Energieeintrags der UV-Strahler durch Kontrolle des Polymerisationsgrades des auf ein Drucksubstrat aufgebrachten strahlenhärtenden Mediums beschrieben. Mittels der Kontrolleinrichtungen werden Informationen darüber generiert, wie hoch der Trocknungsgrad (Polymerisation) des zu verarbeitenden Mediums ist und ob eventuell die Leistung der UV-Trockner in der Druckmaschine verändert werden muss, um ein Trocknungsergebnis zu erreichen, welches eine qualitätsgerechte Verarbeitung des Drucksubstrats sichert.
Aus der DE 197 37 785 C2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Trockners in einer Druckmaschine bekannt, wobei die Intensität von Mikrowellensignalen in Transportrichtung des Bedruckstoffs betrachtet sowohl vor als auch hinter dem Trockner gemessen wird. Es soll die vom Trockner bereitgestellte Trockenleistung in Abhängigkeit von Differenz und/oder Verhältnis der gemessenen Intensitäten verändert werden.
Aus der DE 102 07 541 A1 ist ein Verfahren zum Bestrahlen eines beschichteten bzw. auszuhärtenden Objektes zur Reparatur bzw. Teillackierung sowie eine Halteeinrichtung zum Durchführen des Verfahrens bekannt, wobei jegliche Art von Bestrahlungseinrichtung zur Anwendung kommen kann z. B. auch Tageslicht.
Aus der EP 1 791 652 B1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Härten mit energiereicher Strahlung unter Inertgasatmosphäre bekannt, wobei die Strahlungshärtung auch mit Tageslicht erfolgen kann.
Aus der US 6,256,947 B1 ist ein Lichtleitsystem zu Leiten von Licht in ein Gebäude bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Trocknen eines strahlenhärtenden Mediums zu schaffen, wodurch eine Verarbeitung mit einem geringeren Energieaufwand möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, auf Drucksubstrate aufgebrachte strahlenhärtende Medien mithilfe von Tageslicht in einen solchen Zustand zu überführen, dass eine problemlose Weiterverarbeitung möglich ist. Die Einbeziehung von Tageslicht in den Polymerisationsvorgang ermöglicht es, den Energieverbrauch zu mindern. Die Minderung des Energieverbrauchs führt zu geringeren Kosten und damit zur Erhöhung der Effektivität bogenverarbeitender Maschinen.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 die ausschnittsweise Darstellung einer Bogendruckmaschine mit einem Trockenwerk in Seitenansicht; und
2 eine weitere Ausführungsform des Trockenwerks gemäß 1.
Die erfindungsgemäße Lösung wird an einer Bogendruckmaschine, insbesondere an einer Bogenoffsetmaschine in Aggregat- und Reihenbauweise erläutert. Derartige Druckmaschinen bestehen aus einem nicht dargestellten Anleger, einer Anlage, mehreren hintereinander angeordneten Druckwerken 1, einem oder mehreren Lackwerken 2, sowie einem oder mehreren Trockenwerken 3. Außerdem weisen Bogendruckmaschinen eine Auslage und weitere Veredlungswerke, wie z.B. Folienappliziereinrichtungen oder Stanz-, Rill- und/oder Prägeeinrichtung auf, wobei der Auslage Trockner und den einzelnen Druck-, Lack- oder Veredlungswerken auch sogenannte Zwischentrockner zugeordnet sein können.
Die Druckwerke 1 einer Bogenoffsetmaschine sind in der Regel baugleich ausgebildet und enthalten jeweils einen Druckzylinder 4, einen Gummizylinder 5 sowie einen Plattenzylinder 6. Dem Plattenzylinder 6 ist ein Farb- und Feuchtwerk 7 zugeordnet, durch welches eine auf dem Plattenzylinder 6 aufgespannte Druckplatte mit Farbe versehen wird, die als UV-Farbe ausgeführt sein kann. Das Lackwerk 2 weist ebenfalls einen Druckzylinder 4 auf, dem ein Lackzylinder 8 zugeordnet ist, der eine nicht dargestellte Lackplatte trägt, die über eine Lackauftragwalze 9 mit einem UV-Lack benetzt wird. Dem Lackwerk 2 ist das Trockenwerk 3 nachgeordnet. Die Druckwerke 1, Lackwerke 2 und Trockenwerke 3 sind durch Bogenführungszylinder 10 miteinander verknüpft. Beim Abrollen den Plattenzylinders 6 auf den Gummizylinder 5 wird die UV-Druckfarbe motivgerecht auf den Gummizylinder 5 übertragen, während im Lackwerk 2 die auf dem Lackzylinder 8 vorgesehene Lackplatte mit UV-Lack eingefärbt wird. Zwischen dem Gummizylinder 5 und dem Druckzylinder 4 sowie dem Lackzylinder 8 und dem Druckzylinder 4 wird ein Druckspalt gebildet, durch den das zu bearbeitende Drucksubstrat in Förderrichtung 11 transportiert wird.
Im Druckspalt zwischen dem Gummizylinder 5 und dem Druckzylinder 4 wird die UV-Druckfarbe vom Gummizylinder 5 auf das bogenförmige Drucksubstrat und im Druckspalt zwischen dem Lackzylinder 8 sowie dem Druckzylinder 4 UV-Lack auftragen. Das Drucksubstrat wird vom Druckzylinder 4 des Lackwerkes 2 durch den Bogenführungszylinder 10 übernommen und dem Trockenwerk 3 zugeführt.
Im Trockenwerk 3 wird das Drucksubstrat von einem Druckzylinder 4 übernommen und an einer Vorrichtung zum Trocknen 12 der auf dem Drucksubstrat aufgebrachten strahlenhärtenden Medien vorbeigeführt. Die Vorrichtung zum Trocknen 12 besteht aus einem weiteren Trockner 13, einem UV-Trockner 14 sowie einer zwischen den Trocknern 13, 14 vorgesehene Kontrolleinrichtung 15, wobei der weitere Trockner 13, der als an sich bekannte UV-Trocknereinheit ausgebildet ist und im Wesentlichen aus den Komponenten UV-Strahler, Reflektor, Lampengehäuse, Kühlsystem, elektronische Steuer- und Regeltechnik besteht, im Ausführungsbeispiel dem UV-Trockner 14 in Förderrichtung 11 nachgeordnet ist. Es ist aber auch möglich, den weiteren Trockner 13 dem UV-Trockner 14 vorzuordnen.
Der UV-Trockner 14 ist abweichend vom weiteren Trockner 13 als Tageslichttrockner ausgebildet. Dazu ist außerhalb des für die Bogendruckmaschine vorgesehenen Gebäudes eine Lichtkuppel 16 installiert. In der Lichtkuppel 16 befinden sich optische Systeme, wie Spiegel- und Prismensysteme, die das Tages-/Sonnenlicht einfangen und einem Lichtleiter, der als einen hohen Reflexionsgrad aufweisendes reflektierendes Lichtrohr 17 ausgebildet ist, zuführen. Die Lichtkuppel 16 kann auch GPS-gesteuert ausgebildet sein und so sich automatisch zur Sonne ausrichten. Es ist auch möglich, wie in 2 gezeigt, der Lichtkuppel 16 einen Parabolspiegel 18 zuzuordnen und diesen der Sonne nachzuführen. Das Lichtrohr 17 führt zum Trockenwerk 3 bzw. zum UV-Trockner 14 und endet in einem Lichtverteiler 19 mit einem eingebauten Linsensystem, um eine komplette Ausleuchtung des von dem UV-Trockner 14 überspannten Querformats des zur Verarbeitung gelangenden Drucksubstrats zu ermöglichen.
Da durch die Atmosphäre die im Sonnenlicht enthaltene kurzwellige UV-Strahlung vollständig oder nahezu vollständig absorbiert wird, kann im UV-Trockner 14 lediglich der langwellige UV-Anteil des Tageslichts/Sonnenlichts genutzt werden, wobei sich dieser langwellige Bereich etwa von 350 nm bis 405 nm erstreckt. Um für einen störungsfreien Produktionsprozess eine hinreichende Aushärtung des zur Verarbeitung gelangenden mittels UV-Strahlung härtenden Mediums realisieren zu können, ist es erforderlich, dieses so auszubilden, dass es hochreaktiv und auf ein in diesem langwelligen UV-Bereich liegende optimale Intensität der UV-Strahlung abgestimmt reagiert.
Der weitere Trockner 13 der Vorrichtung zum Trocknen 12 ist derart ausgebildet, dass das von diesem emittierte Spektrum ebenfalls eine Intensität aufweist, die optimal auf die Polymerisation des aufgebrachten strahlenhärtenden Mediums einwirkt.
Das im UV-Trockner 14 mittels Tageslicht auf dem Drucksubstrat gehärtete Medium wird, wenn das Drucksubstrat vom Druckzylinder 4 des Trockenwerks 3 in Förderrichtung 11 transportiert wird, an der Kontrolleinrichtung 15 vorbeigeführt, von dieser der Trocknungsgrad (Polymerisation) des strahlungshärtenden Mediums erfasst und die generierten Werte einer nicht dargestellten Auswert-/Steuereinheit zugeführt. Die Auswert-/Steuereinheit ist mit dem weiteren Trockner 13 verknüpft und führt diesen in Abhängigkeit von durch den UV-Trockner 14 realisierten Trocknungsgrad durch Verändern des Energieeintrags der weiteren Trockner 13 installierten UV-Strahler so nach, dass der gewünschte Trocknungsgrad nach dem Passieren der Vorrichtung zum Trocknen 12 realisiert ist. Dabei ist es in Abhängigkeit von der Tageszeit und/oder Wetterlage möglich, den weiteren Trockner 13 auch unabhängig vom UV-Trockner 14 zu betreiben.
Es ist auch denkbar, im UV-Trockner 14, im Lichtverteiler 19, im Lichtrohr 17 oder in der Lichtkuppel 16 den UV-Anteil bzw. die Lichtintensität des einfallenden Sonnenlichts zu erfassen und die generierten Werte zur Steuerung des weiteren Trockners 13 der nicht dargestellten Auswert-/Steuereinheit zu zuführen.
Mit der Vorrichtung zum Trocknen 12 kann auch ein sogenanntes Pinning realisiert werden, bei dem das strahlenhärtende Medium lediglich angehärtet wird, so dass ein Verlaufen nicht möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Druckwerk
2: Lackwerk
3: Trockenwerk
4: Druckzylinder
5: Gummizylinder
6: Plattenzylinder
7: Farb- und Feuchtwerk
8: Lackzylinder
9: Lackauftragwalze
10: Bogenführungszylinder
11: Förderrichtung
12: Vorrichtung zum Trocknen
13: weiterer Trockner
14: UV-Trockner
15: Kontrolleinrichtung
16: Lichtkuppel
17: Lichtrohr
18: Parabolspiegel
19: Lichtverteiler

Claims

Vorrichtung zum Trocknen eines strahlenhärtenden Mediums auf einem bogenförmigen Drucksubstrat, wobei die Vorrichtung einen UV-Trockner (14) aufweist, wobei außerhalb eines für eine Bogendruckmaschine vorgesehenen Gebäudes eine Lichtkuppel (16) installiert ist, in der sich optische Systeme befinden, die Tages-/Sonnenlicht einfangen und einem reflektierenden Lichtrohr (17) zuführen, wobei das Lichtrohr (17) zu einem Trockenwerk (3) oder zum UV-Trockner (14) führt und in einem Lichtverteiler (19) mit einem eingebauten Linsensystem endet, um eine komplette Ausleuchtung des von dem UV-Trockner (14) überspannten Querformats des zur Verarbeitung gelangenden Drucksubstrats zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem UV-Trockner (14) ein weiterer Trockner (13) vor- oder nachgeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Zustand des unter dem Einfluss von UV-Licht durch einen photochemischen Prozess strahlenhärtenden Mediums erfassende Kontrolleinrichtung (15) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung (15) die durch den UV-Trockner (14) realisierte Trocknung erfasst und in Abhängigkeit davon den weiteren Trockner (13) nachführt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kontrolleinrichtung (15) der Energieeintrag des weiteren Trockners (13) regelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Trockner (13) in einem langwelligen UV-Strahlenbereich des Tageslichts arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Trockner (13) in einem UV-Strahlungsbereich von 350 nm bis 405 nm arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Trockner (13) innerhalb des UV-Strahlungsbereichs in einem Bereich optimaler Intensität arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Trockner (13) und der UV-Trockner (14) innerhalb übereinstimmender UV-Strahlungsbereiche sowie Bereiche optimaler Intensität arbeiten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkuppel (16) mittel GPS der Sonne nachführbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkuppel (16) ein der Sonne nachführbarer Parabolspiegel (18) zugeordnet ist.