DE102016006592A1

DE102016006592A1 - Verfahren zur Veränderung der Viskosität einer Druckfarbe

Info

Publication number: DE102016006592A1
Application number: DE102016006592.3A
Authority: DE
Inventors: Dietger Hesekamp
Original assignee: Technotrans SE
Current assignee: Technotrans SE
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2016-05-30
Publication date: 2017-11-30

Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der Viskosität eines Fluids, insbesondere einer Druckfarbe umfassend: – Bestimmen eines Viskositätsmesswerts der Druckfarbe mittels einer Viskositätsmesseinrichtung; – Bestimmen einer Auslaufzeit einer vorgegebenen Menge der Druckfarbe mittels eines Auslaufbechers; – Bestimmen einer Korrelation zwischen dem Viskositätsmesswert und der Auslaufzeit der Druckfarbe; – Kontrollieren einer Zufuhr eines Lösungsmittels zu der Druckfarbe basierend auf der Korrelation, um eine gewünschte Viskosität und/oder eine gewünschte Auslaufzeit zu erreichen.

Description

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veränderung der Viskosität eines Fluids, insbesondere einer Druckfarbe in einer Rotationsdruckmaschine.
Rotations- oder Flexodruckmaschinen verarbeiten Rollenmaterial im Rotationsdruck und Drucken von Druckformen aus Gummi oder Plastik mit löslichen bzw. pigmentierten Farben geringer Viskosität. Zum Übertragen der Farben genügen regelmäßig einfache Farbwerke, denen über Leitungssysteme die Farbe zugeführt wird. Für die Qualität des Druckes ist unter anderem die Viskosität der Farbe, die den Druckformen zugeführt wird, von großer Bedeutung. Das für die Viskosität der Druckfarbe beigefügte Lösungsmittel verdunstet im Laufe der Zeit, so dass die Druckfarbe höher viskos, d. h. zäher wird. Die Viskosität kann durch Zugabe von Lösungsmittel gesenkt werden, so dass die Farbe für die bessere Verarbeitung wieder dünnflüssiger wird.
Die Bestimmung der Viskosität der Druckfarbe erfolgt herkömmlicherweise über sogenannte DIN Auslaufbecher in manueller Art und Weise durch das Bedienpersonal der Druckmaschine. Alternativ können auch automatisierte Verfahren zur Anwendung kommen. Hierbei kann die Viskosität durch Viskositätsmesssysteme, die beispielsweise nach dem Kugelfall-, Rotations-, Schwingungsprinzip arbeiten, bestimmt werden. Eine Aussage über die Viskosität kann aber auch über Druckdifferenzbestimmungen im Leitungssystem der Druckfarbe erfolgen, wie in der Deutschen Gebrauchsmusteranmeldung DE 20 2015 002 180 U1 beschrieben.
Druckfarben sind aufgrund ihrer Zusammensetzung rheologisch komplex. Farben bestehen unter anderem aus Farbpigmenten, Additiven, Bindemittel und Lösungsmittel. Die Farbpigmente können oberflächenaktiv sein und so Wechselwirkungen untereinander ausüben. Durch Zugabe von Lösungsmittel kann die Viskosität einer Druckfarbe gesenkt werden. Wenn durch die Zugabe von Lösungsmittel beispielsweise eine kleine Änderung der Druckdifferenz bzw. Viskosität und eine große Änderung der Auslaufsekunden aus dem Auslaufbecher bewirkt, ist davon auszugehen, dass interpartikuläre Kräfte zwischen den Farbpartikeln bzw. Farbpigmenten vorhanden sind. Dies führt zu einem nicht linearen Zusammenhang zwischen der Viskosität und den Auslaufsekunden aus einen Auslaufbecher. Der nicht lineare Zusammenhang lässt sich über eine Exponentialfunktion wiedergeben.
Mit anderen Worten, folgen Korrelationen zwischen Viskosität und Auslaufsekunden einer Verdünnungsreihe einer Druckfarbe, die oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive aufweist, einem exponentiellen Verlauf. Hingegen folgen Korrelationen zwischen Viskosität und Auslaufsekunden einer Verdünnungsreihe einer Druckfarbe, die keine oder nur wenige oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive aufweist, einem linearen Verlauf.
Die bislang bekannten manuellen oder automatisierten Verfahren zur Veränderung der Viskosität einer Druckfarbe verwenden lediglich entweder eine Viskositätsmessung oder eine Messung der Auslaufsekunden aus einem Auslaufbecher, um mithilfe der daraus gewonnenen Informationen eine gewünschte Viskosität einer Druckfarbe durch Zufuhr von Lösungsmittel einzustellen. Derartige Messungen sind aufwendig und somit kostenintensiv, da es für das Bedienpersonal schwierig ist abzuschätzen, wieviel Lösungsmittel benötigt wird, um die gewünschte Viskosität und/oder Auslaufzeit der Druckfarbe einzustellen. Das Bedienpersonal kann nicht erkennen, ob es sich bei der Druckfarbe um eine Farbe handelt, die oberflächenaktive Pigmente bzw. Additive bzw. Bindemittel beinhaltet oder nicht.
Mit anderen Worten, es ist dem Bedienpersonal nicht ersichtlich, wie sich die Auslaufzeit in Abhängigkeit zur Viskosität mit der Zufuhr von Lösungsmittel verhält. Daher besteht die Gefahr, dass zuviel Lösungsmittel zur Druckfarbe hinzugeführt werden kann und die Druckfarbe zu dünnflüssig wird bzw. die Auslaufzeit zu klein. Daher muss das Bedienpersonal vorsichtig das Lösungsmittel in kleinen Mengen zu der Druckfarbe zuführen und dabei wiederholt die Viskosität und/oder die Auslaufzeit messen, um die gewünschte Viskosität und/oder Auslaufzeit zu erreichen.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mit der die Viskosität einer Druckfarbe zur Versorgung von Rotationsdruckmaschinen auf wirtschaftliche und somit kostengünstige Weise verändert werden kann.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der Viskosität eines Fluids, insbesondere einer Druckfarbe umfassend:

– Bestimmen, insbesondere Messen eines Viskositätsmesswerts des Fluids mittels einer Viskositätsmesseinrichtung;
– Bestimmen, insbesonder Messen einer Auslaufzeit einer vorgegebenen Menge des Fluids mittels eines Auslaufbechers;
– Bestimmen einer Korrelation zwischen dem Viskositätsmesswert und der Auslaufzeit des Fluids;
– Kontrollieren einer Zufuhr eines Lösungsmittels zu dem Fluid basierend auf der Korrelation, um eine gewünschte Viskosität und/oder eine gewünschte Auslaufzeit zu erreichen.

Insbesondere kann der Viskositätsmesswert in Bezug zu der Auslaufzeit des Fluids gesetzt werden und als Korrelation bezeichnet werden.
Vorteilhafterweise ermöglicht das erfindungsgemäße in einfacher Weise die Einstellung einer gewünschten Auslaufzeit mit einer geringen Anzahl von Änderungen der Lösungsmittelzufuhr aufgrund der Kenntnis der Korrelation. Insbesondere vorteilhafterweise kann beim Einstellen der gewünschten Auslaufzeit vermieden werden, dass zu viel Lösungsmittel zugeführt wird, so dass die Auslaufzeit zu gering wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren umfassend:

– Bestimmen eines Viskositätsmesswerts des Fluids mittels einer Viskositätsmesseinrichtung;
– Bestimmen einer Auslaufzeit einer vorgegebenen Menge des Fluids mittels eines Auslaufbechers;
– Bestimmen einer Korrelation zwischen dem Viskositätsmesswert und der Auslaufzeit des Fluids;
– Erzeugen einer Nachricht, dass ein falsches Fluid vorliegt.

Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß erkannt und ausgegeben werden falls eine falsche Farbe verwendet wird.
Vorzugsweise wird als Nachricht eine Warnung erzeugt und ausgegeben. Die Ausgabe kann als ein Signal, insbesondere einer Signallampe erfolgen, eine Nachricht auf einem Display sein, und/oder als Email verschickt werden usw.
Vorzugsweise ist das Fluid eine Druckfarbe.
Kontrollieren einer Zufuhr eines Lösungsmittels zu der Druckfarbe soll im Sinne der Vorliegenden Anmeldung ein Steuern einer Zufuhr eines Lösungsmittels zu der Druckfarbe oder ein Regeln einer Zufuhr eines Lösungsmittels zu der Druckfarbe umfassen.
Beispielhaft soll im Nachfolgenden ein Verfahren für die Veränderung der Viskosität einer Flexodruckfarbe beschrieben werden. Mittels des in einer Farbe vorhandenen Lösungsmittels kann die für den Druckprozess erforderliche Viskosität bzw. Auslaufzeit der Druckfarbe eingestellt werden.
Bevorzugt kommt bei Flexodruckfarben Ethanol als Lösungsmittel zum Einsatz. Es können jedoch auch andere Alkohole, Alkane, Alkene, Ether, Benzole oder andere herkömmlich zur Verdünnung von Druckfarbe verwendete Lösungsmittel zum Einsatz kommen. Es können jedoch auch Lösungsmittelgemische verwendet werden, um die Druckfarbe derart zu verdünnen, um die gewünschte Viskosität und/oder Auslaufzeit der Druckfarbe einzustellen.
Der Viskositätsmesswert der Druckfarbe wird mittels einer Viskositätsmesseinrichtung bestimmt. Hierbei kann die Viskositätsmesseinrichtung eine Einrichtung sein, wie aus dem oben genannten Gebrauchsmuster DE 20 2015 002 180 U1 bekannt und nachfolgend beschrieben. Es kann jedoch auch eine andere Viskositätsmesseinrichtung verwendet werden, die beispielsweise nach dem Kugelfall-, Rotations- und/oder Schwingungsprinzip die Viskosität bestimmen kann.
Weiter wird die Auslaufzeit der Druckfarbe mittels eines Auslaufbechers bestimmt. Dies kann durch entweder dem Bedienpersonal erfolgen oder automatisch durch eine Vorrichtung, die eine Auslaufzeit einer Druckfarbe bestimmen kann.
Hierbei wird vorzugsweise ein DIN4-Auslaufbecher verwendet. Es können jedoch auch andere DIN Auslaufbecher verwendet werden, die entsprechend für die zu bestimmende Farbe geeignet sind. Es können auch andere Behälter mit zumindest einer Öffnung verwendet werden, wobei aus der Öffnung ein Fluid auslaufen kann.
Bei dem Verfahren der Messung von Auslaufsekunden mittels eines Auslaufbechers wird eine Flüssigkeit in einen Becher gefüllt, der unten konisch in ein Loch (Düse) mit genau bekanntem Durchmesser ausläuft. Aufgrund des Bechervolumens, des Düsendurchmessers und der gemessenen Dauer zum Abfließen der Flüssigkeit kann deren Viskosität ermittelt werden. Diese Art der Viskositätsmessung ist etwa beschrieben in den Normen ASTM D 1200:1994 und DIN EN ISO 2431:2011 (zurückgezogene Normen: DIN 53211, DIN EN 535 – Oktober 1996). Sie war insbesondere bei der Prüfung von Lacken, Farben, Harzen und Flüssigkeiten mit ähnlicher Viskosität gebräuchlich, vor allem im angelsächsischen Raum. Meist wird hier als Maß für die Viskosität einfach die Abflussdauer (mit Hinweis auf die Norm und Düsengröße) angegeben. Es gibt auch Tauch-Auslaufbecher, bei denen die Flüssigkeit durch Eintauchen des Messbechers entnommen wird, so dass ein Einfüllen entfällt. Für die Viskositätsmessung mit dem Auslaufbecher spricht die schnelle und einfache Handhabung, der günstige Aufbau des Messinstruments (ein Becher) und die Möglichkeit, In-process-Messungen durchzuführen. Die Viskosität wird als Auslaufzeit in ”DINsec” gemessen. Es können auch sogenannte „Ford”-Becher und/oder „Zahn”-Becher eingesetzt werden, die dem Fachmann ausreichend bekannt sind. Insbesondere kann ein Messbecher gemäß der Norm ISO 2431 eingesetzt werden.
Für eine Kalibrierung der Druckmaschine können vorteilhafterweise zunächst Viskositätsmesswerte und Auslaufzeiten von dem zu verwendenden Lösungsmittel, beispielsweise von Ethanol, und jeweils von Verdünnungsreihen von zumindest zwei beispielhaften Druckfarben, folgend als Referenzfarben bezeichnet, bestimmt werden.
Bevorzugt handelt es sich bei den zumindest zwei Referenzfarben um Farben mit signifikanten Unterschieden bezüglich der Zusammensetzung bzw. der Komponenten bzw. der Inhaltsstoffe. Zumindest eine Farbe kann vorzugsweise oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfassen. Der Anteil der oberflächenaktiven Partikel kann zwischen etwa 5 bis etwa 30 Masseprozent sein, bevorzugt etwa 7 bis etwa 25 Masseprozent, besonders bevorzugt etwa 10 bis etwa 20 Masseprozent. Die zumindest eine andere Referenzfarbe umfasst vorzugsweise keine oder wenige oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive.
Es kann jedoch auch eine Mehrzahl von Referenzfarben für das Kalibrieren der Druckmaschine verwendet werden. So können beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Druckfarben bzw. Referenzfarben für das Kalibrieren verwendet werden. Hierbei haben die verwendeten Referenzfarben vorzugsweise unterschiedliche Konzentrationen an oberflächenaktiven Pigmenten bzw. Partikeln und/oder oberflächenaktiven Additiven.
So kann für das Lösungsmittel mit einem Auslaufbecher, beispielsweise mittels eines DIN4 Bechers, eine Auslaufzeit gemessen werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Auslaufzeit mittels einer Vorrichtung, die in der Druckmaschine angeordnet sein kann, beispielsweise im oder am Leitungssystem, automatisch bestimmt werden kann. Die automatische Bestimmung der Auslaufzeit durch eine derartige Vorrichtung kann einmalig, periodisch wiederholt oder kontinuierlich erfolgen. Vorzugsweise wird die Auslaufzeit nur einmal bestimmt und die Viskosität periodisch. Beispielsweise kann das Verfahren täglich oder mehrmals täglich durchgeführt werden. Besonders bevorzugt wird das Verfahren stündlich, besonders bevorzugt halbstündlich, weiterhin besonders bevorzugt minütlich, d. h. einmal pro Minute, durchgeführt. Besonders bevorzugt ist das Messintervall kleiner als eines Minute, d. h., dass beispielsweise die Schritte der Viskositätsmessung und der ggf. Regelung der Lösungsmittelzufuhr in vorgegebenen Intervallen durchgeführt werden. Eine bevorzugte Größe des Intervalls beträgt zwischen etwa 1 s und etwa 50 s besonders bevorzugt zwischen etwa 2 s und etwa 40 s. In anderen Worten ist das Intervall nicht kleiner als 1 s bevorzugt 10 s besonders bevorzugt 2 s und nicht größer als 50 s, bevorzugt 45 s, besonders bevorzugt 40 s. Hierbei kann unterschieden werden zwischen einer Betriebsart, in der lediglich die Viskosität überprüft wird und einer Betriebsart, in der Lösungsmittel zugeführt wird. In der Betriebsart zur lediglich Prüfung der Viskosität kann die Intervallgrösse bevorzugt zwischen etwa 20 s und etwa 35 s, besonders bevorzugt 30 s betragen. In der Betriebsart in der Lösungsmittel zugeführt wird, kann die Intervallgrösse bevorzugt zwischen etwa 1 s und etwa 5 s, besonders bevorzugt 2 s betragen. Es kann ausreichend sein, falls die Bestimmung der Auslaufzeit nur einmalig durchgeführt wird und lediglich die Bestimmung der Viskosität wiederholt, insbesondere periodisch durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die Bestimmung der Auslaufzeit ebenfalls periodisch durchgeführt wird.
Je nach konstruktiver Ausführung der Viskositätsmesseinrichtung, beispielsweise einer Viskositätsmesseinrichtung, wie aus der oben genannten Gebrauchsmuster DE 20 2015 002 180 U1 bekannt, kann bei einer vorgegebenen Messstrecke mit einem konstanten definierten Volumenstrom eine der Viskosität entsprechende Druckdifferenz ermittelt werden. Somit kann eine Korrelation zwischen der Druckdifferenz bzw. der daraus abgeleiteten Viskosität und der Auslaufzeit für das Lösungsmittel ermittelt werden.
Gleichermaßen können die Auslaufzeiten sowie die Druckdifferenzen bzw. die daraus abgeleiteten Viskositäten der Verdünnungsreihen der Referenzfarben ermittelt werden, wobei jede Verdünnungsreihe durch Zugabe bestimmter Mengen an Lösungsmittel jeweils zu den Referenzfarben bereitgestellt werden kann.
Aus den gemessenen Viskositätsmesswerten bzw. Druckdifferenzen und Auslaufzeiten der Verdünnungsreihen der zumindest zwei Referenzfarben und des reinen Lösungsmittels können Korrelationen bestimmt werden. Die entsprechenden Korrelationen der Verdünnungsreihen der zumindest zwei Referenzfarben und des Lösungsmittels können in dabei in einer Regeleinheit hinterlegt werden. Beispielsweise ist es im einfachsten Fall möglich, lediglich drei Korrelationen zu bestimmen, nämlich eine Korrelation des Lösungsmittels, eine Korrelation der ersten Referenzfarbe und eine Korrelation der zweiten Referenzfarbe. Sofern die charakteristischen Eigenschaften der Referenzfarben bekannt sind, d. h. der Zusammenhang zwischen Auslaufsekunden und Viskosität für die jeweilige Referenzfarbe bekannt ist, kann die weiteren Korrelationen der Referenzfarben abgeschätzt oder berechnet werden.
Unter Korrelation versteht man in Sinne der vorliegenden Anmeldung ein Wertepaar bzw. einen Teachpunkt aus einer Viskositätsmessung bzw. Druckdifferenz und einer Auslaufzeit; d. h. [Viskosität/Auslaufzeit] bzw. [Viskositätsmesswert/Auslaufzeit] bzw. [Druckdifferenz/Auslaufzeit].
Hierbei kann der Viskositätsmesswert mittels einer Viskositätsmesseinrichtung gemessen werden, die an der Druckmaschine angebracht ist, also ein Teil der Druckmaschine ist und beispielsweise am oder im Leitungssystem angeordnet ist. Die Viskositätsmesseinrichtung kann jedoch auch alleinstehend vorgesehen sein.
Die Auslaufzeit kann mittels eines Auslaufbechers durch das Bedienpersonal händisch bestimmt bzw. gemessen werden. Die Auslaufzeit kann auch durch eine Auslaufzeitbestimmungsvorrichtung gemessen bzw. bestimmt werden, wobei die Auslaufzeitbestimmungsvorrichtung an der Druckmaschine angeordnet ist. Die Auslaufzeit kann also manuell und/oder automatisch gemessen werden.
Aus den Korrelationen bzw. den Zusammenhängen zwischen den jeweiligen Auslaufzeiten und Viskositätsmesswerten bzw. Druckdifferenzen für das Lösungsmittel und entsprechend für die Verdünnungsreihen der zumindest zwei Referenzfarben können charakteristische Eigenschaften der zumindest zwei Referenzfarben abgeleitet werden.
Die charakteristischen Eigenschaften können beispielsweise in einem beispielhaften Diagramm beispielsweise an einem Monitor der Regeleinheit dargestellt bzw. veranschaulicht werden. Ein derartiges beispielhaftes Diagramm kann beispielsweise ein Liniendiagramm sein, wobei beispielsweise der x-Achse die Viskosität bzw. die Druckdifferenz zugeordnet ist und der y-Achse die Auslaufzeit.
Vorteilhafterweise können so Bereiche in Abhängigkeit der o. g. Korrelationen der Verdünnungsreihen der zumindest zwei Referenzfarben und des Lösungsmittels bestimmt werden, wobei die Bereiche einen exponentiellen Bereich bzw. Exponentialbereich, einen linearen Bereich bzw. Linear-Bereich und einen Übergangs-Bereich umfassen.
Hierbei zeigen die Wertepaare bzw. Teachpunkte aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz für die Verdünnungsreihe der zumindest einen Referenzfarbe, die keine oder wenige oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst, einen Verlauf einer linearen Funktion mit einem Ursprung, der dem Wertepaar aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz des reinen Lösungsmittel entspricht.
Im Gegensatz dazu, zeigen die Wertepaare aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz für die Verdünnungsreihe der zumindest einen anderen Referenzfarbe, die oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst, einen Verlauf einer exponentiellen Funktion mit einem Ursprung, der dem Wertepaar bzw. der Korrelation aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz des reinen Lösungsmittel entspricht.
Es versteht sich, dass keine Anzeige notwendig ist, sondern dass die Wertebereiche entsprechend als Daten vorliegen, die datentechnisch verarbeitet werden können, so dass für jede gemessene Korrelation maschinell, d. h. automatisch bestimmt werden kann ob die gemessene Korrelation einer Korrelation einer Druckfarbe im Exponential-Bereich entspricht, ob die gemessene Korrelation einer Korrelation einer Druckfarbe im Linear-Bereich entspricht oder ob die gemessene Korrelation einer Korrelation einer Druckfarbe im Übergangs-Bereich entspricht.
Beispielsweise ist es im einfachsten Fall möglich, lediglich drei Korrelationen zu bestimmen, nämlich eine Korrelation des Lösungsmittels, eine Korrelation der ersten Referenzfarbe und eine Korrelation der zweiten Referenzfarbe. Sofern die charakteristischen Eigenschaften der Referenzfarben bekannt sind, d. h. der Zusammenhang zwischen Auslaufsekunden und Viskosität für die jeweilige Referenzfarbe bekannt ist, kann die weiteren Korrelationen der Referenzfarben abgeschätzt oder berechnet werden.
Der lineare Verlauf für die zumindest eine Referenzfarbe und der exponentielle Verlauf der zumindest einen anderen Referenzfarbe können jeweils entsprechend mittels eines linearen Ansatzes und eines Exponentialansatzes beschreiben werden:
Linearer Ansatz:

Auslaufsekunden = A × Druckdifferenz + B (Gl. 1)

Mittels der beiden gemessenen Wertepaare bzw. Teachpunkte sind die Parameter A und B der Geradengleichung bestimmbar.
Exponentieller Ansatz:

Auslaufsekunden = A × EXP(B × Druckdifferenz) (Gl. 2)

Auch hier sind die Parameter A und B anhand der beiden ermittelten Wertepaare bzw. Teachpunkte bestimmbar.
So können in der Regeleinheit im Vorfeld eines Verfahrens zur Veränderung der Viskosität und/oder der Auslaufzeit auch die bereits o. g. Bereiche hinterlegt werden:

– Linear Bereich;
– Übergangs-Bereich;
– Exponential-Bereich.

Hierbei kann der Linear-Bereich in dem beispielhaften Diagramm dem Bereich zugeordnet werden, der zwischen einschließlich der linearen Funktion und einer Geraden, die parallel zur x-Achse durch den Ursprung, der dem Wertepaar aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz des reinen Lösungsmittels entspricht, verläuft.
Der Exponential-Bereich kann in dem o. g. beispielhaften Diagramm dem Bereich zugeordnet werden, der zwischen einschließlich der exponentiellen Funktion und einer Geraden, die parallel zur y-Achse durch den Ursprung, der dem Wertepaar aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz des reinen Lösungsmittel entspricht, verläuft.
Mit Übergangsbereich wird der Bereich bezeichnet, der zwischen dem Linear-Bereich und dem Exponential-Bereich liegt.
Der Viskositätsmesswert der Druckfarbe sowie die Auslaufzeit können händisch durch das Bedienpersonal in der Regeleinheit hinterlegt werden und/oder die Hinterlegung erfolgt automatisch. Hierbei wird für die Korrelation bestimmt, in welchen der drei o. g. Bereiche sie fällt.
Die Korrelation der ermittelten Werte für die Viskosität und die Auslaufzeit der Druckfarbe, deren Viskosität verändert werden soll, wird mit den o. g. hinterlegten Messwerten bzw. Korrelationen der Referenzfarben und des Lösungsmittels verglichen.
Durch den Vergleich der Korrelation zwischen dem Viskositätsmesswert und der Auslaufzeit der Druckfarbe mit den hinterlegten Korrelationen von Viskositätsmesswerten und Auslaufzeiten der zumindest zwei Referenzfarben, kann eine gewünschte Viskosität und/oder eine gewünschte Auslaufzeit der Druckfarbe eingestellt werden.
Die Bereiche können auch durch Messreihen einer Vielzahl von Druckfarben festgelegt werden.
Liegt die Korrelation bzw. das Wertepaar aus dem Viskositätsmesswert und der Auslaufzeit der Druckfarbe näher an einem Wertepaar aus einem Viskositätsmesswert und einer Auslaufzeit einer Referenzfarbe, die oberflächenaktive Bestandteile aufweist, als an einem Wertepaar aus einem Viskositätsmesswert und einer Auslaufzeit einer anderen Referenzfarbe, die keine oder wenige oberflächenaktive Bestandteile aufweist, so kann darauf zurückgeschlossen werden, dass die Druckfarbe, deren Viskosität verändert werden soll, ebenfalls mehr oberflächenaktive Bestandteile beinhaltet. Daher kann die Zufuhr an Lösungsmittel zu der Druckfarbe in Bezug auf eine postulierte exponentielle Funktion erfolgen, so dass die Korrelationen bzw. Wertepaare aus Viskositätsmesswerten und Auslaufzeiten der Verdünnungen Wertepaaren der postulierten Funktion im Wesentlichen entsprechen. Es versteht sich, dass diese neue postulierte exponentielle Funktion für die ideelle Verdünnungsreihe der Druckfarbe ihren Ursprung in der Korrelation für das reine Lösungsmittel hat.
Liegt die Korrelation bzw. das Wertepaar aus dem Viskositätsmesswert und Auslaufzeit der Druckfarbe näher an einem Wertepaar aus einem Viskositätsmesswert und Auslaufzeit einer Referenzfarbe, die keine oder wenige oberflächenaktive Bestandteile aufweist, als an einem Wertepaar aus einem Viskositätsmesswert und Auslaufzeit einer anderen Referenzfarbe, die viele oberflächenaktive Bestandteile aufweist, so kann darauf zurückgeschlossen werden, dass die Druckfarbe, deren Viskosität verändert werden soll, keine oder nur wenige oberflächenaktive Bestandteile beinhaltet. Daher kann die Zufuhr an Lösungsmittel zu der Druckfarbe in Bezug auf eine postulierte lineare Funktion erfolgen, so dass die Korrelationen bzw. die Wertepaare aus Viskositätsmesswerten und Auslaufzeiten der Verdünnungen, im Wesentlichen Wertepaaren der postulierten Funktion entsprechen. Es versteht sich, dass diese neue postulierte lineare Funktion für die ideelle Verdünnungsreihe der Druckfarbe ihren Ursprung ebenfalls in der Korrelation für das reine Lösungsmittel hat.
Liegt die Korrelation bzw. das Wertepaar aus dem Viskositätsmesswert und Auslaufzeit der Druckfarbe zwischen einem Wertepaar aus einem Viskositätsmesswert und einer Auslaufzeit einer Referenzfarbe, die oberflächenaktive Bestandteile aufweist, und einem Wertepaar aus einem Viskositätsmesswert und einer Auslaufzeit einer anderen Referenzfarbe, die keine oder wenige oberflächenaktive Bestandteile aufweist, so kann darauf zurückgeschlossen werden, dass die Druckfarbe, deren Viskosität verändert werden soll, ebenfalls weniger oberflächenaktive Bestandteile beinhaltet, als die Referenzfarbe mit oberflächenaktiven Bestandteilen. Daher kann die Lösungsmittelzufuhr zu der Druckfarbe derart erfolgen, dass die infolge der Verdünnung resultierenden Korrelationen aus Viskositätsmesswerten und Auslaufzeiten einer Funktion folgen, die einen bestimmten Anteil einer linearen und einen bestimmten Anteil einer exponentiellen Funktion aufweist.
Die Zuordnung der gemessen Korrelation zu einem bestimmten Bereich, z. B. dem Exponential-Bereich, dem Linear-Bereich oder dem Übergangsbereich kann mittels bekannter nächste-Nachbarn Algorithmen erfolgen.
Der postulierte Verlauf der Korrelationen der Druckfarbe kann mittels inverser horizontaler Achsenabschnitte bestimmt, insbesondere berechnet werden. Dies wird weiter unten in Zusammenhang mit den Gewichten w₁ und w₂ detailliert beschrieben.
Entspricht die Korrelation bzw. das Wertepaar aus dem Viskositätsmesswert und Auslaufzeit der Druckfarbe einem Wertepaar aus einem Viskositätsmesswert und Auslaufzeit einer Referenzfarbe, so kann darauf zurückgeschlossen werden, dass es sich bei der Druckfarbe um die Referenzfarbe handelt. Entsprechend kann die Zufuhr einer bestimmten Menge an Lösungsmittel zur Druckfarbe erfolgen, um die gewünschte Viskosität bzw. Auslaufzeit zu erhalten. Vorteilhafterweise ist es auch möglich, ohne die absolute Menge an Lösungsmittel zu wissen oder zu messen die gewünschte Auslaufzeit zu bestimmen, da für die Referenzfarbe die Korrelationen der Verdünnungsreihgen bekannt ist. Somit kann in eindeutiger Weise vom Viskositätsmesswert auf die Auslaufsekunden geschlossen werden. Es ist daher ausreichend, den Viskositätsmesswert wiederholt zu überprüfen und die Zugabe von Lösungsmittel zu reduzieren oder zu stoppen, sobald ein Viskositätsmesswert erreicht wird, der den gewünschten Auslaufsekunden entspricht.
Die Veränderung der Viskosität bzw. der Auslaufzeit der Druckfarbe erfolgt durch Zugabe von Lösungsmittel zu der Druckfarbe. Die Zugabe an Lösungsmittel erfolgt in Abhängigkeit der Korrelation zwischen dem Viskositätsmesswert und der Auslaufzeit der Druckfarbe von den hinterlegten Korrelationen von Viskositätsmesswerten und Auslaufzeiten der zumindest zwei Referenzfarben.
Insbesondere kann ein postulierter Verlauf der Korrelationen einer (theoretischen) Verdünnungsreihe für die Druckfarbe bestimmt oder berechnet werden.
In anderen Worten kann der Zusammenhang zwischen der Auslaufzeit der Druckfarbe und der Viskosität der Druckfarbe abgeschätzt, insbesondere berechnet werden.
Bevorzugt kann der Zusammenhang zwischen der Auslaufzeit der Druckfarbe und der Viskosität der Druckfarbe in Abhängigkeit der Korrelationen der zumindest zwei Referenzfarben abgeschätzt insbesondere berechnet werden. Somit ist es aufgrund des postulierten Verlaufs der Korrelationen der (theoretischen) Verdünnungsreihe der Druckfarbe möglich, aufgrund eines gemessenen Viskositätsmesswerts eindeutig auf die Auslaufzeit zu schließen. Daher ist es vorteilhafterweise möglich, lediglich durch die kontrollierte Änderung der Viskosität durch Änderung, insbesondere Regelung der Lösungsmittelzugabe eine gewünschte Auslaufzeit einzustellen, ohne dass die Auslaufzeit gemessen werden muss und ohne dass die absolute Menge der Lösungsmittelzugabe bekannt oder gemessen werden muss. Dies gilt entsprechend auch für die Einstellung der Viskosität ohne Messung der Viskosität, wenn stattdessen die Auslaufzeit gemessen wird. Hierbei kann es ausreichend sein, den postulierten Verlauf lediglich für einen weiteren Punkt, nämlich den Punkt bei der gewünschten Auslaufzeit, zu berechnen. Dies kann Mittels eines oder mehrerer Gewichte erfolgen.
Somit kann das Verfahren die Schritte umfassen:

a) Zuführen von Lösungsmittel oder Erhöhen der Lösungsmittzufuhr und
b) Überprüfen der Viskosität

Die Schritte a) und b) können abwechselnd und/oder wiederholt durchgeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann beim Berechnen und/oder Bestimmen des postulierten Verlaufs der Korrelationen der (theoretischen) Verdünnungsreihe für die Druckfarbe ein Anteil einer Verdünnungsreihe, insbesondere des Verlaufs einer Referenzfarbe mit exponentieller Korrelation und Anteil einer Verdünnungsreihe, insbesondere des Verlaufs einer Referenzfarbe mit linearer Korrelation eingehen.
In anderen Worten kann für eine Referenzfarbe die Auslaufzeit eine Funktion der Viskosität sein, wobei die Funktion eine exponentielle Funktion ist. Für die andere Referenzfarbe kann die Auslaufzeit eine Funktion der Viskosität sein, wobei die Funktion eine lineare Funktion ist. Ist die gemessene Korrelation der Druckfarbe in Übergangsbereich, ist die Auslaufzeit der Druckfarbe eine Funktion der Viskosität, die sowohl lineare als auch exponentielle Anteile enthält. Die Funktion, die die Viskosität auf die Auslaufsekunden abbildet kann auch postulierter Verlauf der Korrelationen der (theoretischen) Verdünnungsreihe der Druckfarbe bezeichnet werden.
Der postulierte Verlauf der Korrelationen für die Druckfarbe kann als gewichtetes Mittel der Verdünnungsreihen der zumindest zwei Referenzfarben berechnet werden.
Somit kann sich für die Auslaufsekunden der Druckfarbe ergeben: Auslaufsekunden = W₁ × (A × Druckdifferenz + B) + w₂ × (A × EXP(B × Druckdifferenz)) (Gl. 3)
Es ist auch möglich lediglich mittels eines Gewichts w₁ und/oder mittels des zweiten Gewichts w₂ ausgehend von den Auslaufsekunden auf die Viskosität zu schließen.
Hierbei ist die Druckdifferenz der Viskosität gleichzusetzen oder die Viskosität ist das Ergebnis einer bekannten Funktion der Druckdifferenz.
In die Berechnung des postulierten Verlaufs der Verdünnungsreihe für die Druckfarbe kann als ein Gewicht eine Differenz zwischen dem Viskositätsmesswert der Druckfarbe und einem Viskositätswert der ersten Referenzfarbe bei identischen Auslaufsekunden eingehen und als ein weiteres Gewicht eine Differenz zwischen dem Viskositätsmesswert der Druckfarbe und einem Viskositätswert der zweiten Referenzfarbe bei identischen Auslaufsekunden eingehen.
Die Lösungsmittelzufuhr kann automatisch durch die Regeleinheit geregelt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Bedienpersonal den Viskositätsmesswert und die dazugehörige Auslaufzeit der Druckfarbe beispielsweise mit einem o. g. beispielhaften Diagram, das die Korrelationen der Referenzfarben und des Lösungsmittels beinhaltet, vergleicht. Anhand des Vergleichs kann das Bedienpersonal dann die Lösungsmittelzugabe entsprechend steuern, beispielsweise durch öffnen einen Ventils, um eine bestimmte Menge an Lösungsmittel in die Druckfarbe einzuleiten.
Das Bedienpersonal weiß aus Erfahrung, dass bei einer bestimmten Auslaufzeit für eine Farbe ein optimales Druckergebnis erzielt werden kann. Daher kann das Bedienpersonal eine gewünschte Auslaufzeit in die Regeleinheit eingeben, woraufhin die Regeleinheit eine Zufuhr von Lösungsmittel zur Druckfarbe veranlasst, um den gewünschten Wert für eine Auslaufzeit zu erreichen.
Die Viskositätsmesseinrichtung kann durch periodische Viskositätsmessungen die Viskosität messen. Hierbei kann die Viskositätsmessung einmal, zweimal, fünfmal, zehnmal, zwanzigmal pro Druckzyklus erfolgen. Die Viskosität bzw. die Druckdifferenz kann einmal pro Stunde, zweimal pro Stunde, vier mal pro Stunde, jede 10 Minuten, jede 5 Minuten, jede Minute, jede 30 Sekunden, jede 20 Sekunden, jede 10 Sekunden, jede Sekunde gemessen werden.
Somit kann die Viskosität der Druckfarbe periodisch gemessen werden. Aufgrund der hinterlegten Messdaten der Referenzfarben, kann die Regeleinheit eine automatische Zufuhr des Lösungsmittels in die Druckfarbe regeln, bis eine Viskosität erreicht wird, die der gewünschten Auslaufzeit entspricht.
Hierbei kann die Regeleinheit mittels der zuvor eingegebenen bzw. hinterlegten Messwerte von Auslaufzeit und Viskosität der Druckfarbe und der daraus resultierenden Korrelation bzw. des Teachpunktes darauf zurückschließen, ob die Druckfarbe mehr oder weniger oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst.
Umfasst die Druckfarbe oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive, so wird sich die Korrelation zwischen der gemessenen Auslaufzeit und der Viskosität der Druckfarbe im Exponential-Bereich oder im Wesentlichen nahe dem Exponential-Bereich im Übergangsbereich befinden.
Umfasst die Druckfarbe keine oder wenige oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive, so wird sich die Korrelation zwischen der gemessenen Auslaufzeit und Viskosität der Druckfarbe im linearen Bereich oder im Wesentlichen nahe dem Linear-Bereich im Übergangsbereich befinden.
Anhand dieser Information kann die Regeleinheit bzw. das Bedienpersonal beispielsweise durch Öffnen eines Ventils die Zufuhr des Lösungsmittels hin zur Druckfarbe regeln, um die gewünschte Viskosität und die damit einhergehende Auslaufzeit für die Druckfarbe zu erreichen. Das Lösungsmittel kann jedoch auch manuell mittels eines Bechers oder eines Eimers zugeführt werden.
Anhand der im Vorfeld ermittelten Bereiche kann die Druckmaschine auch erkennen, ob die vom Drucker ausgewählte Farbe auch die gewünschte Druckfarbe ist. Da beispielsweise Deckweiss aufgrund seiner hohen Dichte und geringen Oberflächenaktivität der Partikel ein lineares Verhalten zeigt, muss ein Fehler vorliegen sofern das Bedienpersonal einen Teachpunkt ermittelt, der mehr im exponentiellen Bereich liegt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung einer Rotationsdruckmaschine mit Druckfarbe aufweisend einen Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe,
ein Leitungssystem zum Transportieren der Druckfarbe aus dem Behälter zur Druckmaschine,
eine im Leitungssystem angeordnete Pumpe zum Transportieren der Druckfarbe im Leitungssystem,
zumindest eine im Leitungssystem angeordnete Viskositätsmesseinrichtung zur Bestimmung der Viskosität bzw. von zumindest einem Viskositätsmesswertes der Druckfarbe im Leitungssystem,
eine Recheneinheit, die den zumindest einen Viskositätsmesswert mit einer Auslaufzeit der Druckfarbe korreliert, um eine Korrelation aus Viskositätsmesswert und Auslaufzeit bereitzustellen,
eine Kontrolleinheit zum Kontrollieren einer Zufuhr von Lösungsmittel zu der Druckfarbe in Abhängigkeit von der Korrelation.
Die Viskositätsmesseinrichtung zur Bestimmung des Viskositätsmesswerts kann u. a. mit einer Differenzdruckmessung erfolgen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung einer Rotationsdruckmaschine mit Druckfarbe aufweisend

– einen Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe,
– ein Leitungssystem zum Transportieren der Druckfarbe aus dem Behälter zur Druckmaschine,
– eine im Leitungssystem angeordnete Pumpe zum Transportieren der Druckfarbe im Leitungssystem,
– zumindest eine im Leitungssystem angeordnete Viskositätsmesseinrichtung zur Bestimmung der Viskosität bzw. von zumindest einem Viskositätsmesswertes der Druckfarbe im Leitungssystem,
– eine Recheneinheit, die den zumindest einen Viskositätsmesswert mit einer Auslaufzeit der Druckfarbe korreliert, um eine Korrelation aus Viskositätsmesswert und Auslaufzeit bereitzustellen,
– eine Nachrichterzeugungseinheit, die ausgelegt ist eine Nachricht zu erzeugen, dass eine falsche Druckfarbe vorliegt.

Vorteilhafterweise kann hierzu die Viskositätsmesseinrichtung im Leitungssystem angeordnet sein, die weiter eine erste Druckerfassungseinrichtung und eine Volumenstromerfassungseinrichtung umfassen. Die erste Druckerfassungseinrichtung dient hierbei zum Erfassen eines Drucks der Druckfarbe in dem Leitungssystem, welches die Druckfarbe von einem Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe zu der Druckmaschine transportiert. Mithilfe der Volumenstromerfassungseinrichtung kann der Volumenstrom der Druckfarbe im Leitungssystem ermittelt werden.
Für den Fall, daß der Austritt der Druckfarbe im Bereich der Druckmaschine an die Atmosphäre erfolgt, insoweit also ein nicht geschlossenes Leitungssystem für die Druckfarbe vorliegt, genügt es dabei, den Druck der Druckfarbe im Leitungssystem an einer beliebigen Stelle stromaufwärts des Austritts der Druckfarbe aus dem Leitungssystem mit der ersten Druckerfassungseinrichtung zu erfassen. Die Viskosität der Druckfarbe läßt sich dann bestimmen, wenn es bekannt ist, welche Menge an Druckfarbe über eine bestimmte Strecke des Leitungssystems transportiert wird, und es dabei auch bekannt ist, welchen Durchmesser das Leitungssystem an der betrachteten Stelle aufweist. Wird über eine bestimmte Strecke des Leitungssystems der Anfangs- und Enddruck im Leitungssystem bestimmt, kann mit den entsprechenden Daten auf die Viskosität der Druckfarbe geschlossen werden. Bei Leitungssystemen zum Transport der Druckfarbe, bei denen der Austritt der Druckfarbe aus dem Leitungssystem an die Atmosphäre erfolgt, ergibt sich an der Stelle des Austritts der Druckfarbe aus dem Leitungssystem atmosphärischer Druck. Wird stromaufwärts des offenen Endes des Leitungssystems an einer anderen Stelle der Druck erfaßt, der höher sein muß als der Druck am offenen Ende des Leitungssystems, kann die Druckdifferenz zwischen den beiden betrachteten Punkten bestimmt werden, die dann zusammen mit der Länge des betrachteten Abschnitts des Leitungssystems und dessen Innendurchmesser bei gleichzeitig bekanntem Volumenstrom der Druckfarbe durch den betrachteten Leitungsabschnitt die Bestimmung der Viskosität der Druckfarbe ermöglicht. Die Einrichtung zur Ermittlung des Volumenstroms der Druckfarbe kann beispielsweise die Pumpe zum Transportieren der Druckfarbe durch das Leitungssystem sein oder eine davon separate Einrichtung. Das Leitungssystem kann dabei an der betrachteten Stelle vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Eine Ermittlung der Viskosität ist aber auch dann möglich, wenn an der betrachteten Stelle ein nichtkreisförmiger Zuleitungsquerschnitt vorliegt.
Zur Ermittlung der Viskosität kommt in erster Näherung das Gesetz von Hagen-Poiseuille zur Anwendung. Bei einem kreisrunden Querschnitt des Leitungssystems zum Transportieren der Druckfarbe läßt sich die Viskosität dann über folgende Formel ermitteln: Viskosität = (π × r⁴ × Δp):(8 × I × V)
Dabei ergibt sich:

r: = Durchmesser des Leitungssystems;
Δp: = Druckdifferenz zwischen zwei Punkten des Leitungssystems im Hinblick auf die an diesen beiden Stellen vorliegende Druckdifferenz im Leitungssystem;
l: = Länge des betrachteten Abschnitts des Leitungssystems, an dessen Anfang und Ende die Ermittlung des Drucks erfolgt, um darauf auf die Druckdifferenz schließen zu können;
V: = Volumenstrom der Druckfarbe im betrachteten Abschnitt 1 des Leitungssystems.

Für den Fall, daß der Querschnitt des Leitungssystems zum Transportieren der Druckfarbe nicht kreisförmig sein sollte, sind entsprechende andere Formeln zur Ermittlung der Viskosität vorhanden, die den Prinzipien des Gesetzes von Hagen-Poiseuille oder allgemeiner den rheologischen Gesetzmäßigkeiten newtonischer oder nicht newtonischer Fluide entsprechend.
Es ist bevorzugt, wenn in Strömungsrichtung der Druckfarbe nach der ersten Einrichtung zum Erfassen des Drucks im Leitungssystem zum Transportieren der Druckfarbe eine weitere, zweite Druckerfassungseinrichtung zum Erfassen des Drucks angeordnet ist. Eine solche Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich bei dem Leitungssystem zum Transportieren der Druckfarbe an die Druckmaschine um ein sogenanntes geschlossenes Leitungssystem handelt, bei welchem an der Stelle des Austritts der Druckfarbe aus dem Leitungssystem kein atmosphärischer Druck vorliegt.
Es kann auch von Vorteil sein, wenn im Leitungssystem zum Transport der Druckfarbe ein gesondertes Zwischenstück vorhanden ist, beispielsweise ein gesondertes Rohr, an dessen Anfang und Ende die Einrichtungen zum Erfassen des Drucks der Druckfarbe vorgesehen sind. Ein solches Rohr kann dann vorteilhafterweise einen kreisrunden Querschnitt aufweisen, wobei es dabei unerheblich ist, welchen Querschnitt das übrige Zuleitungssystem für die Druckfarbe aufweist. Ein weiterer Vorteil kann darin liegen, daß ein gesondertes Rohrstück schon vorgefertigt in dessen Anfangs- und Endbereich die Einrichtungen zum Erfassen des Druckes aufweisen. In weiterhin vorteilhafter Weise kann im Bereich des Rohrs auch noch die Einrichtung zum Erfassen des Volumenstroms vorhanden sein.
Zweckmäßigerweise ist die zumindest eine Einrichtung zum Erfassen des Drucks der Druckfarbe im Leitungssystem in Strömungsrichtung der Druckfarbe gesehen stromabwärts nach der Pumpe angeordnet, die für den Transport der Druckfarbe aus dem Behälter zur Druckmaschine sorgt. Ein Vorteil einer solchen Anordnung liegt darin, daß in der Pumpe die Einrichtung zum Erfassen des Volumenstroms integriert sein kann.
Weiterhin mit Vorteil kann die Vorrichtung eine Einrichtung zum Befüllen des Behälters mit Lösungsmittel und/oder eine Einrichtung zum Befüllen des Behälters mit zusätzlicher Druckfarbe und/oder eine Einrichtung zur Rückführung von Druckfarbe von der Druckmaschine in den Behälter aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß ein völlig automatisiertes Verfahren zum Verändern der Viskosität der Druckfarbe, die der Druckmaschine zugeführt wird, zur Verfügung gestellt werden kann. Wird also festgestellt, daß die Viskosität zu hoch ist, kann zur Verringerung der Viskosität eine bestimmte Menge an Lösungsmittel in den Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe zugeführt werden, so daß dann Druckfarbe niedrigerer Viskosität der Druckmaschine zugeführt wird.
Vorteilhaft entsprechen die Mengen bzw. die Zufuhrgeschwindigkeit an zugeführtem Lösungsmittel Mengen bzw. Zufuhrgeschwindigkeiten, die benötigt werden um in möglichst wenigen Schritten bzw. möglichst schnell die gewünschte Viskosität bzw. die gewünschte Auslaufzeit zu erreichen. Die Mengen bzw. die Zufuhrgeschwindigkeit an Lösungsmittel hängen hierbei von der Druckfarbe ab, ob diese einem linearen oder einem exponentiellen Verlauf bei einer Verdünnungsreihe der Druckfarbe folgt.
So kann es bei einer Druckfarbe mit linearen Verlauf der Wertepaare einer Verdünnungsreihe vorteilhaft sein, dass schrittweise große Mengen an Lösungsmittel zugeführt werden und lediglich kurz bevor die gewünschte Viskosität bzw. die gewünschte Auslaufzeit der Druckfarbe erreicht wird, die Mengen an Lösungsmittel schrittweise zu reduzieren. Entsprechend kann eine kontinuierliche Lösungsmittelzufuhr zunächst erhöht werden, um schnell nahe dem gewünschten Viskositätsmesswert bzw. der gewünschten Auslaufzeit der Druckfarbe zu gelangen. Nahe dem gewünschten Viskositätsmesswert bzw. der gewünschten Auslaufzeit der Druckfarbe kann dann die kontinuierliche Lösungsmittelzugabe gedrosselt werden, um die gewünschte Viskositätsmesswert bzw. die gewünschte Druckdifferenz bzw. die gewünschten Auslaufzeit zu erzielen.
Bei einer Druckfarbe, deren Verdünnungsreihe einem exponentiellen Verlauf der Wertepaare einer Verdünnungsreihe folgt, kann es vorteilhaft sein, dass zunächst schrittweise kleine Mengen (im Vergleich zum o. g. Vorgehen bei Druckfarbe mit linearem Verlauf) an Lösungsmittel zugeführt werden und entsprechend der exponentiellen Veränderung der Wertepaare zwischen Viskositätsmesswert und Auslaufzeit, die schrittweise Zufuhr gesteigert wird, um schnell die gewünschte Viskosität bzw. den gewünschten Viskositätsmesswert bzw. die Gewünschte Druckdifferenz zu erzielen. Bei einer kontinuierlichen Zufuhr an Lösungsmittel kann so zunächst die Lösungsmittelzufuhr nur geringfügig erhöht werden. Es ist auch möglich entsprechend der exponentiellen Veränderung der Wertepaare zwischen Viskositätsmesswert und Auslaufzeit die kontinuierliche Zufuhr an Lösungsmittel allmählich bzw. in einer exponentiellen Weise zu steigern, um die gewünschte Viskositätsmesswert bzw. die gewünschte Druckdifferenz bzw. die gewünschten Auslaufzeit zu erzielen.
Im Übrigen versteht es sich, daß die vorgenannten Einrichtungen zum Zuführen von Lösungsmittel und Druckfarbe zusätzlich noch Ventile zum Öffnen und Schließen der entsprechenden Zuführleitungen aufweisen können, die vorzugsweise automatisiert geregelt sind. Alternativ kann es vorgesehen sein, das Lösungsmittel nicht direkt in den Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe einzuführen, sondern an einer beliebigen anderen Stelle im Leitungssystem, welches die Druckfarbe zur Druckmaschine transportiert. Für den Fall, daß die Viskosität zu niedrig ist, d. h. die Druckfarbe zu flüssig ist, kann entweder in den Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe oder wiederum direkt in das Leitungssystem Druckfarbe höherer Viskosität zugeführt werden. Es ist auch möglich, an der Druckmaschine anfallende überschüssige Farbe wieder zurück in den Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe zu führen.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Pumpe zum Transportieren der Druckfarbe im Leitungssystem eine Verdrängerpumpe ist. Bei Verdrängerpumpen kann genauer auf den Volumenstrom geschlossen werden, als dies bei Einsatz von Membranpumpen der Fall ist. Daneben liefern Verdrängerpumpen bei gleicher Drehzahl einen konstanten Volumenstrom. Auch wenn sich im weiteren Verlauf des Leitungssystems zum Transportieren der Druckfarbe Veränderungen ergeben sollten und dabei zusätzliche Druckverluste entstehen, bleibt der Volumenstrom dennoch konstant, wodurch die zu ermittelnde Druckdifferenz ausreichend genau bestimmt werden kann. Verdrängerpumpen könnten zum Beispiel nach dem Rollkolben- oder Zahnradpumpenprinzip arbeiten.
Es ist noch von Vorteil, wenn im Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe ein Rührwerk zum Durchmischen der Druckfarbe und gegebenenfalls des Lösungsmittels angeordnet ist. Dies ist dann von Vorteil, wenn das Lösungsmittel direkt in den Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe zugeführt wird, um in der Folge dafür Sorge zu tragen, daß sich die vergleichsweise große Menge an Druckfarbe mit der vergleichsweise geringeren Menge an Lösungsmittel gut durchmischt. Sofern das Lösungsmittel direkt in das Leitungssystem eingegeben wird, kann auf ein solches Rührwerk im Behälter auch verzichtet werden.
Vorteilhafterweise kann die Regeleinrichtung die Veränderung der Viskosität nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung regeln.
So kann durch das Bedienpersonal der Druckmaschine bekannte Viskositätsmesswerte und Auslaufzeiten von dem zu verwendenden Lösungsmittel, beispielsweise von Ethanol, und die Viskositätsmesswerte und Auslaufzeiten von Verdünnungsreihen von zumindest zwei beispielhaften Druckfarben bzw. Referenzfarben hinterlegt werden.
Wie bereits beschrieben handelt es sich bei den zumindest zwei Referenzfarben vorteilhafterweise um Druckfarben, wobei zumindest eine Druckfarbe oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst und die zumindest eine andere keine oder wenige oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive aufweist.
Die Viskositätsmesswerte und die Auslaufzeiten können jedoch auch automatisiert erfasst werden. Hierzu kann an der Druckmaschine eine Einrichtung angebracht sein, die automatisch die Auslaufzeiten der unterschiedlichen Verdünnungen der Verdünnungsreihen der zumindest zwei signifikanten Druckfarben erfasst.
Somit kann die Regeleinrichtung zunächst mit Auslaufzeiten und Viskositätsmesswerten unterschiedlicher Verdünnungen von zumindest zwei Druckfarben kalibriert werden. Die Korrelationen der jeweilig erhaltenen Werte für die Auslaufzeiten und Viskositätsmesswerten der zumindest zwei Druckfarben dienen dazu die folgende Bereiche festzulegen:

– Linear-Bereich;
– Übergangs-Bereich;
– Exponential-Bereich.

Wie bereits oben beschrieben, zeigen hierbei die Korrelationen bzw. Wertepaare bzw. Teachpunkte aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz für die Verdünnungsreihe der zumindest einen Referenzfarbe, die keine oder wenige oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst, einen Verlauf einer linearen Funktion mit einem Ursprung, das dem Wertepaar aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz des reinen Lösungsmittel entspricht.
Im Gegensatz dazu, zeigen die Wertepaare aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz für die Verdünnungsreihe der zumindest einen anderen Referenzfarbe, die oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst, einen Verlauf einer exponentiellen Funktion mit einem Ursprung, das dem Wertepaar aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz des reinen Lösungsmittel entspricht.
Der Linear-Bereich kann dem Bereich zugeordnet werden, der zwischen der linearen Funktion und einer Geraden, die parallel zur x-Achse durch den Ursprung, das dem Wertepaar aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz des reinen Lösungsmittels entspricht, verläuft.
Der exponentielle Bereich kann dem Bereich zugeordnet werden, der zwischen der exponentiellen Funktion und einer Geraden, die parallel zur y-Achse durch den Ursprung, das dem Wertepaar aus Auslaufzeit und Viskosität bzw. Druckdifferenz des reinen Lösungsmittel entspricht, verläuft.
Durch Hinterlegen von Funktionen bzw. Messdaten von Verdünnungsreihen für jede erdenkliche Farbe wäre es denkbar, dass die Regeleinrichtung der Druckmaschine alle benötigten Informationen besitzt, um die Zufuhr von Lösungsmittel zu einer bestimmten Farbe genau regeln zu können, also die Lösungsmittelzufuhr nach einer ganz bestimmten linearen oder einer ganz bestimmten exponentiellen Funktion entsprechend zu regeln, um die gewünschte Auslaufzeit und oder gewünschte Viskosität zu erhalten. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung erlaubt es jedoch, im Vorfeld die zu verwendenden Druckfarbe einzuordnen. Das heißt, eine Korrelation aus einer Auslaufzeit und einem Viskositätsmesswert der Druckfarbe kann einem der o. g. Bereiche, Linear-Bereich, Exponential-Bereich oder Übergangs-Bereich, zugeordnet werden. So kann vorteilhaft die Zufuhr an Lösungsmittel in einer schnellen Art und Weise geregelt werden, um einen gewünschten Viskositätsmesswert bzw. eine gewünschte Druckdifferenz bzw. eine gewünschte Auslaufzeit der Druckfarbe zu erzielen.
Diese Abhängigkeit, die jedoch für jeden Druckmaschinentyp bzw. Färbeeinheit etwas abweicht, ist beispielsweise in die Regelung integriert und der Drucker bzw. das Bedienpersonal muss dann nur noch eine Kalibrierungsmessung mit dem Auslaufbecher und der unbehandelten Farbe durchführen. Die Kalibriermessung für die Auslaufzeit kann jedoch auch automatisch erfolgen, beispielsweise durch eine Vorrichtung, die die Auslaufzeit automatisch messen kann. Eine derartige Auslaufzeitmessvorrichtung kann beispielsweise an der Druckmaschine angeordnet sein.
Sobald die Korrelation der Druckfarbe bestimmt ist, d. h. der linear Anteil und der exponentielle Anteil bekannt ist, kann der Verlauf der theoretischen Verdünnungsreihe der Druckfarbe postuliert, d. h. bestimmt oder berechnet werden. Mittels des postulierten Verlaufs kann durch Lösungsmittelzugabe und wiederholte Kontrolle des gemessenen Viskositätswertes die Viskosität auf einen Wert eingestellt werden der der gewünschten Auslaufzeit entspricht.
Die Bereichsbestimmung bzw. Bereichseingrenzung kann vorteilhafterweise für eine Druckmaschine bzw. Einfärbeeinheit einmalig ermittelt werden und ist abhängig z. B. vom Farbvolumenstrom.
Einmal ermittelt, kann die Bereichseingrenzung Bestand für alle Farben haben, da die Randparameter, d. h. insbesondere der Volumenstrom der Farbe, der Einfärbeeinheit bzw. Druckmaschine konstant bleiben. Eine ausreichend gute Bereichseingrenzung lässt sich ermitteln. Beispielsweise können Messung von nur zwei Farben, wie Deckweiss, deren Korrelationen aus Viskositätsmesswerten und Auslaufzeiten einer Verdünnungsreihe einer linearen Funktion folgen, und Blau, deren Korrelationen aus Viskositätsmesswerten und Auslaufzeiten einer Verdünnungsreihe einer exponentiellen Funktion folgen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt umfassend computerlesbare Anweisungen, die, wenn geladen und ausgeführt, das Computersystem veranlassen, die Vorgänge gemäß des Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben.
1 zeigt den schematischen Aufbau einer Viskositätsmesseinrichtung 1, eines Druckfarbenbehälters 3 und eines vereinfachten Leitungssystems 5.
2 zeigt ein beispielhaftes Diagramm für eine Verdünnungsreihe einer Druckfarbe, wobei die Korrelationen zwischen Viskosität bzw. Druckdifferenzen und Auslaufsekunden einem linearen Verlauf folgen.
3 zeigt ein beispielhaftes Diagramm für Verdünnungsreihen einer Druckfarbe, wobei die Korrelationen zwischen Viskosität bzw. Druckdifferenzen und Auslaufsekunden einem exponentiellen Verlauf folgen. Es ist auch ein beispielhafter Verlauf einer Korrelation gezeigt bei falscher Annahme einer linearen Korrelation.
4a zeigt ein Diagramm mit einem linearen Bereich, einem Übergangsbereich und einem exponentiellen Bereich basierend auf Korrelationen zwischen Viskosität bzw. Druckdifferenz und Auslaufsekunden zweier Referenzdruckfarben.
4b zeigt ein Diagramm mit einem linearen Bereich, einem Übergangsbereich und einem exponentiellen Bereich basierend auf Korrelationen zwischen Viskosität bzw. Druckdifferenz und Auslaufsekunden zweier Referenzdruckfarben und einem postulierten Verlauf der Korrelationen der Druckfarbe.
5 zeigt ein Diagramm mit Korrelationen zwischen Druckdifferenzen und Auslaufzeiten für zwei beispielhafte Druckfarben.
Die Vorrichtung zur Versorgung der in der 1 nicht gezeigten Rotationsdruckmaschine zeigt als einziges Teil der betreffenden Druckmaschine einen Behälter 1, der die Druckfarbe beinhaltet.
Ein Leitungssystem 3 verbindet den Behälter 1 mit einem Farbaufnahmezylinder bzw. einer Kammerrakel (nicht dargestellt). Um Druckfarbe aus dem Behälter 1 zur Druckmaschine zu führen, ist im Leitungssystem eine Pumpe 5, insbesondere in Form einer Verdrängerpumpe, vorgesehen. Stromaufwärts der Pumpe 5 befindet sich im Leitungssystem eine gesonderte Rohrleitung 7. Die Rohrleitung 7 kann dabei einen anderen Rohrleitungsquerschnitt aufweisen als das Leitungssystem 3.
Stromabwärts am Anfang der Rohrleitung 7 ist eine erste Einrichtung (nicht gezeigt) zum Erfassen des Drucks am Anfang der Rohrleitung 7 vorgesehen. Eine weitere, zweite Einrichtung (nicht gezeigt) zum Erfassen des Drucks der Druckfarbe in der Rohrleitung 7 ist stromabwärts am Ende der Rohrleitung 7 angeordnet.
Nicht notwendigerweise, aber dennoch mit Vorteil, führt ein weiteres Leitungssystem 3 von der Kammerrakel bzw. dem Farbaufnahmezylinder weg in Richtung des Behälters 1, um an der Druckmaschine anfallende überschüssige Druckfarbe wieder zurück in den Behälter 1 zu führen. Eine Pumpe, die im Verlauf des Leitungssystems 3 angeordnet sein kann, sorgt vorteilhafterweise dafür, dass die Druckfarbe auch in vorbestimmter Weise dem Behälter 1 wieder zugeführt werden kann.
Zusätzlich vorgesehen ist noch ein weiterer, zweiter Behälter für ein Lösungsmittel (nichtgezeigt), welches – mittels einer weiteren Pumpe oder über Schwerkraft – über eine weitere Zuführleitung Lösungsmittel in den Behälter 1 zugeben kann. Dazu kann in der Zuführleitung ein steuer- bzw. regelbares Ventil vorgesehen sein.
Schließlich kann in dem Behälter 1 noch ein Rührwerk vorhanden sein, welches für eine ausreichende Durchmischung der im Behälter 1 befindlichen Druckfarbe mit gegebenenfalls zugegebenem Lösungsmittel Sorge trägt.
Wie eingangs bereits erläutert, lässt sich die Viskosität, d. h. die Viskosität der Druckfarbe im Leitungssystem 3, also auf dem Weg zur Druckmaschine hin, über die Rohrleitung 7 und die beiden Einrichtungen und zur Druckerfassung, die eingangs und am Ende der Rohrleitung 7 angeordnet sind, ermitteln. Zusätzlich bedarf es dann noch der Ermittlung des Volumenstroms durch die Rohrleitung 7, die entweder über die Pumpe 5 oder auch über eine gesonderte Einrichtung zur Erfassung des Volumenstroms im Bereich des Leitungssystems 3 erfolgen kann.
Die Viskosität kann jedoch auch durch alternative Vorrichtungen bestimmt werden, beispielsweise Vorrichtungen die nach dem Kugelfall-, Rotations-, Schwingungsprinzip die Viskosität bestimmen können.
Weiter kann die Druckmaschine eine Regeleinheit umfassen (nicht dargestellt), die dazu dient, die Zufuhr an Lösungsmittel in den Behälter 1 und/oder in das Leitungssystem 3 zu regeln.
2 zeigt ein Diagramm mit einer beispielhaften linearen Funktion einer Verdünnungsreihe einer Druckfarbe. Die Korrelation bzw. das Wertepaar 9 wird durch die Korrelation zwischen eines Viskositätsmesswertes und der dazugehörigen Auslaufzeit eines reinen Lösungsmittels festgelegt.
Ein derartiger linearer Verlauf lässt auf eine Verdünnungsreihe einer Druckfarbe schließen, die keine oder wenige oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst und daher keine oder wenige interpartikuläre Kräfte zwischen den Farbpartikel bzw. Farbpigmenten vorhanden sind.
Weiter ist ein Wertepaar 11 gezeigt, dass sich aus einer Druckdifferenz von 250 mPas und einer Auslaufzeit von 25 Sekunden ergibt.
Nun kann beispielsweise erwünscht sein, dass die Druckfarbe durch Lösungsmittelzugabe derart verdünnt wird, dass für die verdünnte Druckfarbe eine Auslaufzeit von 20 Sekunden gemessen wird.
Die Viskositätsmesseinrichtung würde in diesem Fall beispielsweise durch periodische Differenzdruckmessung den x-Wert messen, sodass durch automatische oder manuelle Lösungsmittelzugabe die Viskosität auf einen x-Wert von 200 mPas erniedrigt wird. Mit anderen Worten, die automatische oder manuelle Lösungsmittelzugabe erfolgt in Abhängigkeit zu einer periodischen Differenzdruckmessung, um einen x-Wert zu bestimmen, bis der dazugehörige y-Wert von 200 mPas erreicht ist.
Da es sich hier um eine beispielhafte Druckfarbe handelt, die einem linearen Verlauf einer Verdünnungsreihe handelt, kann die Zufuhr an Lösungsmittel durch Zufuhr einer oder mehrerer großen Mengen oder bei kontinuierlicher Lösungsmittelzufuhr durch Erhöhen des Zufuhrstroms an Lösungsmittel erfolgen, bis ein x-Wert von 200 mPas erreicht ist.
Hinsichtlich 2 wird angemerkt, dass der Graph einer realen Farbe nicht zum Ursprung des Koordinatensystems über den Punkt des Lösungsmittels hinausgeht. In 3 ist der Graph jedoch über diesen Punkt hinausgehend gezeichnet, da die mathematische Funktion zum Beschreiben der Eigenschaften dies erlaubt.
3 zeigt ein Diagramm mit einer beispielhaften exponentiellen Funktion einer Verdünnungsreihe einer Druckfarbe. Die gezeigte exponentielle Funktion kann einer Druckfarbe zugeordnet werden, die oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst. Ebenso ist in 3 ein linearer Verlauf gezeigt durch den Punkt des Lösungsmittels und den Teachpunkt gezeigt. Wie 3 entnommen werden kann, hat eine Farbe bei einem vorbestimmten Viskositätswert eine andere Auslaufzeit, falls fälschlicherweise ein linearer Ansatz gewählt wird, anstelle des exponentiellen. In anderen Worten ist es nicht möglich, von einem Viskositätswert auf die Auslaufsekunden zu schließen, sofern nicht auch bekannt ist, welchen Verlauf die Korrelation zwischen Auslaufsekunden und Viskosität folgt, d. h. ein exponentieller Verlauf, ein linearer Verlauf oder eine Mischung bzw. Vermengung der beiden.
Hinsichtlich 3 wird angemerkt, dass die Graphen einer realen Farbe nicht zum Ursprung des Koordinatensystems über den Punkt des Lösungsmittels hinausgehen.
In 3 sind die Graphen jedoch über diesen Punkt hinausgehend gezeichnet, da die mathematische Funktion zum Beschreiben der Eigenschaften dies erlaubt.
Nun kann es beispielsweise, so wie für 2 beschrieben, gewünscht sein die Druckfarbe, deren Verdünnungsreihe der in 3 gezeigten exponentiellen Funktion folgt, auf den y-Wert von 20 Sekunden für die Auslaufzeit zu senken. Jedoch muss hier nun eine andere Lösungsmittelzufuhr erfolgen, als für eine Druckfarbe mit linearen Verlauf der Funktion für eine Verdünnungsreihe.
Bei Druckfarben, deren Verdünnungsreihe einer exponentiellen Funktion folgen, kann bereits bei einer kleinen Druckdifferenzänderung bzw. einer kleinen Viskositätsmesswertänderung eine große Änderung der Auslaufzeit erfolgen.
Durch die Senkung der Viskosität durch Lösungsmittelzugabe von 250 mPas auf 200 mPas, reduzieren sich die Auslaufsekunden auf beispielsweise 14 Sekunden. Um auf die geforderten 20 Sekunden zu kommen, darf die Viskosität durch Lösemittelzugabe in diesem Fall nur auf 230 mPas gesenkt werden.
Durch in der Regeleinheit hinterlegte Wertepaare für Verdünnungsreihen für jede erdenkliche Farbe, wäre es denkbar, die genaue Zufuhr von Lösungsmittel zur Druckfarbe zu regeln. Aufgrund von Erfahrungswerten können jedoch Bereiche festgelegt werden, wie beispielsweise ein Exponential-Bereich, ein Übergangs-Bereich, und ein Linear-Bereich. Derartige Bereiche können durch jeweils einer, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, fünfzehn, zwanzig, dreißig, vierzig oder mehr Druckfarben festgelegt werden.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ermöglicht es jedoch, durch lediglich einer Zuordnung einer Druckfarbe, ob diese sich bei Verdünnung eher exponentiell oder linear verhält, die Viskosität bzw. die Auslaufzeit durch Lösungsmittelzufuhr zu regeln.
Durch Versuche konnte eine reproduzierbare Abhängigkeit zwischen der Druckdifferenz und der Auslaufzeit gezeigt werden. Wie in 4a gezeigt, werden dazu Wertepaare von Verdünnungsreihen zweier Referenzfarben benötigt, wobei die zumindest eine Referenzfarbe oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst und die zumindest andere keine oder wenige oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst. Aus den zumindest zwei Funktionen können so Bereiche festgelegt werden, ein Exponential-, ein Übergangs- und ein Linearbereich. Mithilfe dieser Bereiche kann eine Ungenauigkeit, die z. B. auf einer fehlerhaften Annahme eines vollständig linearen Verhaltens der Druckfarbe beruhen, kompensiert werden.
Diese Abhängigkeit, die für jeden Druckmaschinetyp bzw. für jede Färbeeinheit etwas abweicht, ist in die Regeleinheit integriert bzw. hinterlegt. Der Drucker bzw. das Bedienpersonal muss dann nur noch eine Kalibrierungsmessung mit dem Auslaufbecher und der unbehandelten Farbe durchführen. Die Kalibrierungsmessung kann jedoch auch automatisch erfolgen. Beispielsweise kann die Kalibrierungsmessung durch eine Vorrichtung erfolgen, die die Auslaufzeit automatisch messen kann. Eine derartige Auslaufzeitmessvorrichtung kann beispielsweise an der Druckmaschine angeordnet sein.
Diesen Messwert gibt der Drucker als Auslaufsekunde (y-Wert) in die Regeleinheit der Druckmaschine ein. Der Messwert kann auch automatisch von einer Auslaufzeitmessvorrichtung an die Regeleinheit weitergeleitet werden. Die Viskositätsmesseinrichtung ermittelt zu diesem y-Wert durch eine Druckdifferenzmessung den x-Wert, wodurch das zweite Wertepaar bzw. der zweite Teachpunkt 13, 15, 17 in der hinterlegten ”Abhängigkeit” eindeutig bestimmt werden kann. Damit weiß die Regeleinheit, ob sie bei einer gewünschten Auslaufsekunde, einer Geraden oder einer Exponentialfunktion bzw. einem Verhältnis bzw. einer Kombination aus beiden Möglichkeiten folgen soll.
Das Wertepaar 13 einer ersten beispielhaften Druckfarbe liegt im Exponentialbereich 19.
In welchem Bereich sich der jeweilige Teachpunkt 13, 15, 17 befindet, also entweder Linear-Bereich oder Übergangs-Bereich oder Exponential-Bereich, kann durch einen „Nächster-Nachbar-Algorithmus” oder einem ähnlichem bekannten Algorithmus bestimmt werden.
Daher kann die Regeleinheit der Druckmaschine die Lösungsmittelzufuhr entsprechend regeln, um die Druckfarbe derart zu verdünnen, dass diese eine gewünschte Auslaufzeit erreicht. Anhand eines beispielsweise durch die Regeleinheit aus dem Teachpunkt 13 berechneten exponentiellen Kurvenverlaufs für eine Verdünnungsreihe der ersten beispielhaften Druckfarbe, kann die die Lösungsmittelzufuhr derart geregelt werden, dass eine gewünschte Auslaufzeit eingestellt werden kann. Hierbei wird durch die Viskositätsmesseinrichtung die Viskosität bzw. die Druckdifferenz schrittweise gemessen und die Lösungsmittelzufuhr entsprechend dem Verlauf der angenäherten Kurve geregelt. Der postulierte Verlauf der Korrelationen für eine Druckfarbe mit exponentiellem Kurvenverlauf kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass ausgehend vom 1. Teachpunkt für reines Lösungsmittel 9 eine exponentielle Kurve durch den zweiten Teachpunkt 13 gelegt wird.
Das zweite Wertepaar 15 für eine zweite beispielhafte Druckfarbe liegt im Übergangsbereich. Das heißt, das Wertepaar 15 liegt in einem Bereich, der hier beispielhaft 90% einem exponentiellen Bereich und 10% einem linearen Bereich entspricht. Anhand eines beispielsweise durch die Regeleinheit aus dem Teachpunkt 15 geschätzten bzw. angenäherten d. h. postulierten Kurvenverlaufs für die Verdünnungsreihe der zweiten beispielhaften Farbe (siehe 4b), kann die Lösungsmittelzufuhr derart geregelt werden, dass eine gewünschte Auslaufzeit eingestellt werden kann. Hierbei wird durch die Viskositätsmesseinrichtung die Viskosität bzw. die Druckdifferenz schrittweise gemessen und die Lösungsmittelzufuhr entsprechend dem Verlauf der errechneten Kurve geregelt.
Für die zweite beispielhafte Druckfarbe, für die der Teachpunkt bzw. das Wertepaar 15 im Übergang-Bereich liegt, kann eine höhere Zufuhr an Lösungsmittel erfolgen, um eine gewünschte Auslaufzeit der Druckfarbe zu erzielen, als im Vergleich dazu die Lösungsmittelzufuhr für eine dritte beispielhafte Druckfarbe, deren Teachpunkt bzw. Wertepaar sich im Exponential-Bereich befindet. Das heißt, bei einer schrittweisen Zufuhr an Lösungsmittel zu der zweiten beispielhaften Druckfarbe können pro Schritt größere Mengen an Lösungsmittel zugeführt werden, als zu einer dritten beispielhaften Druckfarbe, deren Verlauf einer Verdünnungsreihe einer exponentiellen Funktion folgt.
Im Vergleich zu der Lösungsmittelzufuhr zu der ersten beispielhaften Druckfarbe, deren Teachpunkt bzw. Wertepaar 13 im Exponential-Bereich liegt, kann eine geringere Lösungsmittelzufuhr pro Schritt zur zweiten beispielhaften Druckfarbe erfolgen, um eine gewünschte Auslaufzeit der Druckfarbe zu erzielen, da der Teachpunkt 15 im Übergangs-Bereich liegt. Das heißt, die zweite beispielhafte Druckfarbe (mit Teachpunkt 15) hat mehr oberflächenaktive Bestandteile als die erste beispielhafte Druckfarbe (mit Teachpunkt 13), jedoch weniger oberflächenaktive Bestandteile als die dritte beispielhafte Druckfarbe (mit Teachpunkt 17).
Entsprechend wird bei einer kontinuierlichen Zufuhr an Lösungsmittel zur zweiten beispielhaften Druckfarbe, der Zufuhrstrom an Lösungsmittel kleiner bzw. langsamer geregelt als der Zufuhrstrom für die erste beispielhafte Druckfarbe, um eine gewünschte Auslaufzeit zu erzielen. Der Zufuhrstrom an Lösungsmittel der dritten beispielhaften Druckfarbe wird zunächst langsamer bzw. kleiner geregelt als der Zufuhrstrom für die zweite beispielhafte Druckfarbe. Mit kleiner werdenden Viskositätsmesswerten bzw. Druckdifferenzmesswerten kann dann der Zufuhrstrom an Lösungsmittel für die dritte beispielhafte Druckfarbe nach oben geregelt werden bzw. gesteigert werden, um schnell eine gewünschte Auslaufzeit der dritten beispielhaften Druckfarbe zu erzielen.
Der postulierte Verlauf der Korrelationen für eine Druckfarbe im Übergang-Bereich kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass ausgehend vom 1. Teachpunkt für reines Lösungsmittel 9 eine Kurve durch den 2. Teachpunkt 15 gelegt wird. Die Kurve kann beispielsweise mittels der inversen horizontalen Achsenabschnitten vom zweiten Teachpunkt 15 zu den Grenzkurven linearer Bereich und exponentieller Bereich bestimmt werden, wie dies nachfolgend insbesondere im Zusammenhang mit 4b genauer beschrieben ist.
Das zweite Wertepaar 17 für eine dritte beispielhafte Druckfarbe liegt im Linear-Bereich. Anhand eines beispielsweise durch die Regeleinheit aus dem Teachpunkt 17 genäherten Kurvenverlaufs für die Verdünnungsreihe der dritten beispielhaften Farbe, kann die die Lösungsmittelzufuhr derart gesteuert werden, dass eine gewünschte Auslaufzeit eingestellt werden kann. Hierbei wird durch die Viskositätsmesseinrichtung die Viskosität bzw. die Druckdifferenz schrittweise gemessen und die Lösungsmittelzufuhr entsprechend dem Verlauf der genäherten Kurve geregelt.
Der postulierte Verlauf der Korrelationen für eine Druckfarbe mit linearem Kurvenverlauf kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass ausgehend vom 1. Teachpunkt für reines Lösungsmittel 9 eine lineare Kurve durch den zweiten Teachpunkt 13 gelegt wird.
Weiter kann es auch möglich sein, falsche Druckfarben zu erkennen. So kann es vorgesehen sein, der Regeleinheit die Information bereitzustellen, dass der Behälter 1 der Druckmaschine mit einer bekannten Druckfarbe befüllt ist, beispielsweise mit Deckweiß. Diese kann beispielsweise eine der zumindest zwei Referenzfarben sein.
Sollte nun ein ermitteltes Wertepaar aus Auslaufsekunden und Viskositätsmesswert bzw. Druckdifferenz der Farbe in Bezug auf die einmalig hinterlegte Funktion der Verdünnungsreihe oder gar von der Bereichseingrenzung (Exponentiell/Übergang/Linear) abweichen, kann eine Warnung ausgegeben werden, beispielsweise durch einen Warnton oder einer Warnung, die in einem Display angezeigt werden kann oder durch Aufleuchten einer Warnlampe. So kann das Bedienpersonal darauf zurückschließen, dass eine falsche Farbe vorliegt.
Die Bereichseingrenzung muss für eine Druckmaschine einmalig ermittelt werden und ist abhängig z. B. vom Farbvolumenstrom. Einmal ermittelt oder gespeichert hat die Bereichseingrenzung Bestand für alle Farben, da die Randparameter der Einfärbeeinheit bzw. der Druckmaschine konstant bleiben. Eine ausreichend gute Bereichseingrenzung lässt sich z. B. durch die Messung von nur zwei Farben, beispielsweise von Deckweiß, dessen Verdünnungsreihe einem linearen Verlauf folgt und Blau, dessen Verdünnungsreihe einem exponentiellen Verlauf folgt.
4b basiert auf 4a, wobei jedoch ein postulierter Verlauf 25 der Korrelationen der Druckfarbe gezeigt ist. Ebenso sind für den Teachpunkt 15 der Viskositätswert V_T und die zugehörige Auslaufzeit t_T angegeben. Um die gewünschte Auslaufzeit t_g der Druckfarbe einzustellen wird solange Lösungsmittel zugegeben und die Viskosität überprüft, d. h. gemessen, bis der Viskositätswert V_g erreicht ist. Hierbei kann V_g aufgrund des postulierten Verlaufs der Korrelationen der Druckfarbe mittels t_g bestimmt werden.
Zur Bestimmung von t_g kann beispielhaft so vorgegangen werden: w₁ = (V_T – V₂)/(V₁ – V₂) w₂ = (V₁ – V_T)/(V₁ – V₂)
Der postulierte Verlauf der Korrelation der Druckfarbe ergibt sich mittels der Gewichte, wobei, falls t_g vorgegeben wird gilt: w₁ = (V_g – V'₂)/(V'₁ – V'₂) w₂ = (V'₁ – V_g)/(V'₁ – V'₂)
Sind w₁ und/oder w₂ aufgrund des Teachpunktes 15 bekannt, kann in einfacher Weise V_g berechnet werden. Es wird soviel bzw. solange Lösungsmittel zugegeben, bis V_g erreicht wird bzw. ist.
5 zeigt ein beispielhaftes Diagramm mit einer linearen und einer exponentiellen Funktion. Die beiden Funktionen basieren jeweils auf experimentell gemessenen Wertepaaren aus Druckdifferenz und Auslaufsekunden für zwei beispielhafte Farben Blau und Weiss.
Die lineare Funktion basiert auf einer Verdünnungsreihe einer Druckfarbe Weiss. Aus dem linearen Verlauf der Verdünnungsreihe kann darauf zurückgeschlossen werden, dass es sich bei der Farbe Weiss um eine Druckfarbe handelt, die keine oder wenige oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst.
Die exponentielle Funktion basiert auf einer Verdünnungsreihe einer Druckfarbe Blau. Aus dem exponentiellen Verlauf der Verdünnungsreihe kann darauf zurückgeschlossen werden, dass es sich bei der Farbe Blau um eine Druckfarbe handelt, die oberflächenaktive Pigmente bzw. Partikel und/oder oberflächenaktive Additive umfasst.
Bezugszeichenliste

1: Behälter
3: Leitungssystem
5: Pumpe
7: Rohrleitung
9: beispielhaftes Wertepaar für reines Lösungsmittel
11: Wertepaar
13, 15, 17: Zweiter Teachpunkt bzw. zweites Wertepaar
19: Exponential-Bereich bzw. exponentieller Bereich
21: Übergangs-Bereich
23: Linear-Bereich bzw. linearer Bereich
25: postulierter Verlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202015002180 U1 [0003, 0020, 0028]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Normen ASTM D 1200:1994 [0023]
DIN EN ISO 2431:2011 [0023]
DIN 53211 [0023]
DIN EN 535 – Oktober 1996 [0023]
Norm ISO 2431 [0023]

Claims

Verfahren zur Veränderung der Viskosität einer Druckfarbe umfassend: – Bestimmen eines Viskositätsmesswerts der Druckfarbe mittels einer Viskositätsmesseinrichtung; – Bestimmen einer Auslaufzeit einer vorgegebenen Menge der Druckfarbe mittels eines Auslaufbechers; – Bestimmen einer Korrelation zwischen dem Viskositätsmesswert und der Auslaufzeit der Druckfarbe; – Kontrollieren einer Zufuhr eines Lösungsmittels zu der Druckfarbe basierend auf der Korrelation, um eine gewünschte Viskosität und/oder eine gewünschte Auslaufzeit zu erreichen.
Verfahren umfassend: – Bestimmen eines Viskositätsmesswerts der Druckfarbe mittels einer Viskositätsmesseinrichtung; – Bestimmen einer Auslaufzeit einer vorgegebenen Menge der Druckfarbe mittels eines Auslaufbechers; – Bestimmen einer Korrelation zwischen dem Viskositätsmesswert und der Auslaufzeit der Druckfarbe; – Erzeugen einer Nachricht, dass eine falsche Druckfarbe vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend Erfassen von Viskositätsmesswerten mittels einer Viskositätsmesseinrichtung und Erfassen von Auslaufzeiten mittels eines Auslaufbechers einer vorgegebenen Menge jeweils von Verdünnungsreihen von zumindest zwei Referenzfarben und reinem Lösungsmittel.
Verfahren nach Anspruch 3, weiter umfassend die Viskositätsmesswerte der Verdünnungsreihen der zumindest zwei Referenzfarben sowie der reinen Lösungsmittel in Korrelation mit den jeweiligen Auslaufzeiten bringen.
Verfahren nach Anspruch 4, weiter umfassend Hinterlegen der Korrelationen der Verdünnungsreihen der zumindest zwei Referenzfarben und des Lösungsmittels in einer Regeleinheit.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, weiter umfassend Unterteilen der Korrelationen zwischen Viskositätsmesswert und Auslaufzeit der Druckfarbe in einem der Bereiche: – Exponential- Bereich, – Linear-Bereich, – Übergangs-Bereich.
Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend Vergleichen der Korrelation zwischen dem Viskositätsmesswert und der Auslaufzeit der Druckfarbe mit den Bereichen: – Exponential- Bereich, – Linear-Bereich, – Übergangs-Bereich.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend Berechnen und/oder Bestimmen eines postulierten Verlaufs der Korrelationen der Druckfarbe.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei beim Berechnen und/oder Bestimmen des postulierten Verlaufs ein Anteil einer Referenzfarbe mit exponentieller Korrelation und Anteil einer Referenzfarbe mit linearer Korrelation eingeht.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der postulierte Verlauf der Korrelationen als gewichtetes Mittel der Verdünnungsreihen der zumindest zwei Referenzfarben berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei in die Berechnung des postulierten Verlaufs als ein Gewicht eine Differenz zwischen dem Viskositätsmesswert der Druckfarbe und einem Viskositätswert der ersten Referenzfarbe bei identischen Auslaufsekunden eingeht und/oder als ein weiteres Gewicht eine Differenz zwischen dem Viskositätsmesswert der Druckfarbe und einem Viskositätswert der zweiten Referenzfarbe bei identischen Auslaufsekunden eingeht.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, weiter umfassend Regeln einer Zufuhr an Lösungsmittel zu der Druckfarbe, wobei die Lösungsmittelzufuhr dem postulierten Verlauf der Verdünnungsreihe für die Druckfarbe folgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, weiter umfassend eine kontinuierliche Zufuhr von Lösungsmittel zur Druckfarbe.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüchen, weiter umfassend eine Stromänderung der Zufuhr bei kontinuierlicher Zufuhr von Lösungsmittel zur Druckfarbe.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüchen, weiter umfassend wiederholte Messung eines Viskositätsmesswert während der Zufuhr des Lösungsmittels.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auslaufzeit automatisch mittels einer Auslaufzeitmessvorrichtung gemessen wird.
Vorrichtung zur Versorgung einer Rotationsdruckmaschine mit Druckfarbe aufweisend – einen Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe, – ein Leitungssystem zum Transportieren der Druckfarbe aus dem Behälter zur Druckmaschine, – eine im Leitungssystem angeordnete Pumpe zum Transportieren der Druckfarbe im Leitungssystem, – zumindest eine im Leitungssystem angeordnete Viskositätsmesseinrichtung zur Bestimmung der Viskosität bzw. von zumindest einem Viskositätsmesswertes der Druckfarbe im Leitungssystem, – eine Recheneinheit, die den zumindest einen Viskositätsmesswert mit einer Auslaufzeit der Druckfarbe korreliert, um eine Korrelation aus Viskositätsmesswert und Auslaufzeit bereitzustellen, – eine Kontrolleinheit zum Kontrollieren einer Zufuhr von Lösungsmittel zu der Druckfarbe in Abhängigkeit von der Korrelation.
Vorrichtung zur Versorgung einer Rotationsdruckmaschine mit Druckfarbe aufweisend – einen Behälter zur Aufnahme der Druckfarbe, – ein Leitungssystem zum Transportieren der Druckfarbe aus dem Behälter zur Druckmaschine, – eine im Leitungssystem angeordnete Pumpe zum Transportieren der Druckfarbe im Leitungssystem, – zumindest eine im Leitungssystem angeordnete Viskositätsmesseinrichtung zur Bestimmung der Viskosität bzw. von zumindest einem Viskositätsmesswertes der Druckfarbe im Leitungssystem, – eine Recheneinheit, die den zumindest einen Viskositätsmesswert mit einer Auslaufzeit der Druckfarbe korreliert, um eine Korrelation aus Viskositätsmesswert und Auslaufzeit bereitzustellen, – eine Nachrichterzeugungseinheit, die ausgelegt ist eine Nachricht zu erzeugen, dass eine falsche Druckfarbe vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, bei welcher eine Einrichtung zum Zuführen des Behälters mit Lösungsmittel und/oder eine Einrichtung zum Befüllen des Behälters mit Druckfarbe und/oder eine Einrichtung zur Rückführung von Druckfarbe von der Druckmaschine in dem Behälter angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, bei welcher das Lösungsmittel direkt in Strömungsrichtung vor der Viskositätsmesseinrichtung in das Leitungssystem zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 20, bei welcher die Regeleinheit die Veränderung der Viskosität nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 16 regelt.
Computerprogrammprodukt umfassend computerlesbare Anweisungen, die, wenn geladen und ausgeführt von einem Computersystem, das Computersystem veranlassen, das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 durchzuführen.