-
Die Erfindung betrifft ein System zur Verbesserung der Druckqualität einer Rotationsdruckmaschine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie eine Rotationsdruckmaschine mit solch einem System.
-
Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere ein System zur Verbesserung der Druckqualität einer Rotationsdruckmaschine, bei welcher ein Bedruckstoff, insbesondere in Gestalt einer Kunststofffolie oder in Gestalt einer eine Kunststofffolie umfassenden Verbundfolie, von einer Abwickelrolle zu einer Vielzahl und vorzugsweise mindestens vier, in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes hintereinander angeordneten Druckwerken geführt wird und hinter den Druckwerken auf eine Aufwickelrolle geführt wird, wobei das System eine Vielzahl von elektrostatischen Druckhilfen aufweist, wobei dem Druckzylinder eines jeden Druckwerkes mindestens eine elektrostatische Druckhilfe der Vielzahl von elektrostatischen Druckhilfen zugeordnet ist.
-
In einer Rotationsdruckmaschine rollen der Druckzylinder (auch „Druckformzylinder“ genannt) und der Gegendruckzylinder (auch „Presseur“ genannt) gegensinnig aufeinander ab. Unterschieden werden Rollen- und Bogendruckmaschinen, je nachdem, ob ein bahn- oder bogenförmiger Bedruckstoff verarbeitet wird. Bei Rollendruckmaschinen wird der bahnförmige Bedruckstoff von einer Abwickelrolle abgezogen und nach dem Bedrucken entweder auf eine Aufwickelrolle aufgewickelt oder von einer Stanze in Bahnabschnitte bzw. Zuschnitte zerteilt und die Bahnabschnitte bzw. Zuschnitte werden aufeinandergestapelt. Der aufgewickelte, bahnförmige Bedruckstoff wird ggfs. später in Abschnitte bzw. Zuschnitte zerschnitten. Beim Rotationstiefdruck nimmt der Druckzylinder in Näpfchen seiner Oberfläche Farbe aus einer Farbwanne auf. Der Überschuss wird abgerakelt. Die Farbe wird auf den zwischen Druckzylinder und Gegendruckzylinder durchlaufenden Bedruckstoff übertragen.
-
Wie bereits ausgeführt, wird in der Tiefdruck Rotations-Drucktechnik ein zu bedruckendes Material (z. B. Papier, Pappe oder Kunststofffolie) zwischen einer Druckwalze und einem Presseur hindurchgeleitet, wobei ein Druckzylinder in napfförmigen Einbuchtungen, welche in seiner Mantelfläche ausgebildet sind, Farbe aus einer Farbzufuhr aufnimmt. Eine Rakeleinrichtung rakelt den Überschuss ab.
-
Um die aufgenommene Farbe aus den napfförmigen Vertiefungen des Druckzylinders auf das zu druckende Material möglichst effizient zu übertragen, wird der elektrisch leitfähig ausgebildete Druckzylinder auf ein elektrisches Bezugspotenzial (Masse) gelegt. Eine begrenzt leitfähige oberflächliche Schicht auf der Mantelfläche des Presseurs („Halbleiterschicht“) wird mit einer geeigneten Einrichtung mit Hochspannung versorgt. Durch die sich auf der Halbleiterschicht ansammelnden Ladungen wird zwischen dieser Schicht und dem elektrisch auf einem Bezugspotenzial befindlichen Druckzylinder ein elektrisches Feld ausgebildet, welches auf die Farbe in den napfförmigen Vertiefungen eine elektrische Feldkraft ausübt, mittels welcher der Übergang der Farbe auf den Bedruckstoff verstärkt/unterstützt und die Qualität des Druckes gesteigert wird.
-
Um die Hochspannung effektiv auf die halbleitende Schicht des Presseurs aufzubringen, kommen verschiedene herkömmliche Methoden in Betracht. Eine Möglichkeit ist es, die Ladung auf die Oberfläche über geeignete Elektroden, beispielsweise Nadelelektroden berührungslos aufzubringen, was unter dem Begriff „top loading“ bekannt ist. Ein Presseur, welcher für das „top loading“-Prinzip ausgelegt ist, weist innen einen elektrisch leitfähigen Metallkern auf, auf welchen eine elektrisch isolierende Schicht folgt. Auf dieser elektrisch isolierenden Schicht ist eine elektrische Halbleiterschicht ausgebildet. Optional ist auf dieser elektrisch isolierenden Schicht eine elektrisch hochleitende Schicht ausgebildet. Bezogen auf den Umfang außen ist die Halbleiterschicht ausgebildet.
-
Beim „top loading“-Prinzip wird die elektrische Ladung der Halbleiterschicht am Presseur-Umfang zugeführt. Die gegebenenfalls vorhandene hochleitende Schicht dient dazu, die elektrische Ladung in Axialrichtung des Presseurs gleichmäßig zu verteilen. Falls diese optionale hochleitende Schicht nicht vorhanden ist, kann eine Nadelelektrode oder dergleichen vorgesehen sein, welche zwecks gleichmäßiger Verteilung der Ladung entlang der gesamten axialen Länge des Presseurs verläuft. Die Isolationsschicht dient dazu, den Abfluss der Ladung zum Bezugspotenzial, d.h. in der Regel nach Masse, zu vermeiden. Ihr elektrischer Widerstand beträgt etwa ein bis mehrere Gigaohm, so dass die aufgebrachte Ladung zwar nicht unmittelbar abfließen kann, jedoch dann, wenn der Presseur nicht mit Ladung beaufschlagt wird, allmählich abfließt.
-
In der Druckschrift
EP 1 640 160 A1 ist beispielsweise eine herkömmliche Nadelelektrode für das „top loading“-Prinzip bekannt, welche mindestens einen Strömungskanal mit einer Ausströmöffnung aufweist, wobei die Ausströmöffnung auf einen Bereich mindestens einer Nadel der Nadelelektrode ausgerichtet ist. Die Ausströmöffnung bzw. der Strömungskanal ist mit einer Druckgasquelle verbindbar, wobei eine dadurch ausgebildete Luft- bzw. Gasströmung bewirkt, dass es Schmutzpartikeln erschwert wird sich auf den Nadeln in der Nadelelektrode abzulagern, wodurch der Aufwand für Wartung und Reparatur verringert wird.
-
Eine weitere herkömmliche Methode zum Zuführen der Ladung erfolgt auf direktem Weg zum Kern des Presseurs („direct-charge“-Prinzip). Der metallische Kern des Presseurs ist hierbei isoliert gelagert und an dessen Mantelfläche mit der Halbleiterschicht versehen. Der Halbleiterschicht wird direkt über den Kern die elektrische Ladung zugeführt. Hierzu kommen herkömmlicherweise Elektroden oder Bürstenschleifkontakte zum Einsatz.
-
Aus der Druckschrift
US 4,697,514 A ist beispielsweise ein Presseur bekannt, welcher eine isoliert gelagerte Welle aufweist. Dieser Welle wird elektrische Ladung über einen oder mehrere Schleifkontakte zugeführt.
-
Weiterhin ist beispielsweise aus der Druckschrift
US 4,966,555 A ein Presseur bekannt, welche eine elektrisch isoliert gelagerte Achse aufweist. Auf der Achse ist ein hohlzylindrischer Kern drehbar gelagert. Über Schleifkontakte wird dem Kern eine elektrische Ladung zugeführt. Die Schleifkontakte stehen in elektrischem Kontakt mit einem Flansch am Ende des Hohlzylinders.
-
Für beide Prinzipien, d.h. sowohl für „top loading“-Prinzip also auch für „direct-charge“-Prinzip, ist es bekannt, den Presseur mit einer elastisch aufweitbaren Einrichtung (einem „Sleeve“) auszustatten. Der Sleeve wird auf den Kern bzw. einen zu diesem Zweck ausgebildeten „Sleeve-Dorn“ aufgebracht. Auf dem Sleeve ist die Halbleiterschicht ausgebildet. Für das „top loading“-Prinzip kommt beispielsweise ein Sleeve zum Einsatz, welcher eine Trägerhülse aus GFK aufweist, auf welcher eine Schicht aus halbleitendem Gummi ausgebildet ist. Im Falle von direct-charge ist beispielsweise vorgesehen, dass der Sleeve eine Trägerhülse bzw. eine „Sleeve-Hülse“ aus GFK aufweist. Mittels in diese eingebettete elektrische leitfähige Partikel oder aber über einen integrierten elektrisch leitfähigen Ring weist eine solche Trägerhülse zumindest bereichsweise eine elektrische Leitfähigkeit von innen nach außen auf. Eine Schicht aus halbleitendem Material, in der Regel aus halbleitendem Gummi, ist auf der Trägerhülse angebracht. Je nach Breite des jeweils zu bedruckenden Materials kann ein daran angepasster Sleeve auf den Presseur aufgebracht werden, d.h. der Sleeve kann ausgewechselt werden. Auch zu Nachbearbeitungszwecken, wenn beispielsweise die halbleitende Schicht Abnutzungserscheinungen aufweist, ist eine derart abnehmbare Ausgestaltung des Sleeves vorteilhaft.
-
Eine derartig auswechselbare Ausgestaltung des Sleeves erweist sich auch beim „top loading“-Prinzip als vorteilhaft, da dann ein sogenannter Sicherheits-Sleeve zum Einsatz kommen kann, wenn bei bestimmten Anwendungsfällen eine elektrostatische Aufladung der äußeren Mantelfläche des Sleeves nicht wünschenswert ist. Der Sicherheits-Sleeve ist bzgl. der GFK Trägerhülse definiert hochohmig ableitend (leitend) ausgebildet, d.h. er leitet elektrische Ladungen von seiner Innenseite zu seiner Außenseite und umgekehrt, so dass die Ladung zum Bezugspotenzial, d.h. in der Regel zur Maschinenmasse langsam abfließen kann.
-
Derartige Sicherheits-Sleeves werden vor allem dann eingesetzt, wenn Folienmaterial wie beispielsweise Kunststofffolien bedruckt werden sollen. In diesem Fall ist eine elektrostatische Unterstützung nur bei bestimmten Farbarten erforderlich. Wenn andere Farben verwendet werden, ist eine solche elektrostatische Druckhilfe nicht vonnöten, so dass ein solcher Sicherheits-Sleeve eine Aufladung des Presseurs durch die zu bedruckende Folie verhindern kann, indem er einen Abfluss der entstehenden Ladungen zur Maschinenmasse sicherstellt. Dies geschieht vor allem aus Explosionsschutzgründen, da bei bestimmten Lösungsmitteln, welche in manchen Farbarten enthalten sind, eine elektrostatische Entladung zum Brand bzw. zur Explosion führen könnte. Insbesondere Verschmutzungen begünstigen derartige Spannungsüberschläge, da durch diese der Widerstand zwischen voneinander normalerweise isolierten Bereichen reduziert wird.
-
Es ist allgemein bekannt, beim Rotationsdruck, insbesondere beim Tiefdruck, elektrostatische Druckhilfen einzusetzen. In diesem Zusammenhang sei auf die Druckschrift
US 5,205,212 A verwiesen, welche eine Rotationsdruckmaschine beschreibt, mit der Papier bedruckt wird. Es kommen vier Farb-Druckwerke zum Einsatz mit den Farben gelb (Y), magenta (M), cyan (C) und schwarz (B). Das Papier wird nach dem Bedrucken in Blätter oder Bögen geschnitten und übereinander gestapelt.
-
Nach den Lehren der
US 5,205,212 A wird das Bahnmaterial auf beiden Seiten bedruckt und muss hierfür gewendet werden, wobei beim Bedrucken der Unterseite eine mit einem positiven Potential arbeitende elektrostatische Druckhilfe getrocknete Farbe auf der Oberseite des Papiers elektrisch auflädt. Das hierbei auftretende Anhaften der Papiere aneinander soll überwunden werden, indem die elektrische Ladung der getrockneten Farbe dadurch neutralisiert wird, dass ein elektrisches Feld negativer Polarität angewandt wird.
-
Rotationsdruckmaschinen weisen meist mehrere hintereinander angeordnete Druckwerke auf, um verschiedene Farben auf den Bedruckstoff aufzubringen. Wie bereits in der Druckschrift
EP 1 914 071 B1 zutreffend ausgeführt, ist es bei diesen Rotationsdruckmaschinen nachteilig, dass der Bedruckstoff infolge der elektrostatischen Aufladung durch elektrostatische Druckhilfen sehr hohe Ladungen annehmen kann, die eine nachfolgende Verarbeitung beeinträchtigen. So kann es beispielsweise bei einem Transportieren oder Schneiden einer den bedruckten Bedruckstoff umfassenden Rolle zu Spannungsüberschlägen kommen, die die Druckereiarbeiter beeinträchtigen. Wenn der bahnförmige Bedruckstoff zugeschnitten wird und beim Arbeiten mit Bögen kann es aufgrund der hohen Ladungen Probleme beim Stapeln der Zuschnitte bzw. Bögen und beim Abziehen einzelner Zuschnitte bzw. Bögen von den Stapeln sowie zu Spannungsüberschlägen kommen, die die Druckereiarbeiter beeinträchtigen. Dies ist bei Einsatz von Papier als Bedruckstoff und verstärkt bei Einsatz von Kunststofffolie und von Verbundstoffen zu beobachten, die beispielsweise Kunststoff-, Papier- und Aluminiumfolien umfassen.
-
Zu diesem Zweck wird in der
EP 1 914 071 B1 vorgeschlagen, den jeweiligen Druckzylindern der Druckwerke jeweils eine elektrostatische Druckhilfe zuzuordnen, wobei die elektrostatischen Druckhilfen in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes aufeinanderfolgender Druckwerke verschiedene Polaritäten aufweisen und/oder wobei die elektrostatischen Druckhilfen in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes aufeinanderfolgender Gruppen von Druckwerken verschiedene Polaritäten aufweisen.
-
Auch wenn zumindest dem Prinzip nach mit den in der
EP 1 914 071 B1 vorgeschlagenen elektrostatischen Druckhilfen abwechselnder Polarität einer übermäßigen Aufladung des Bedruckstoffes entgegengewirkt werden kann, ergeben sich beim praktischen Betrieb der aus der
EP 1 914 071 B1 bekannten Rotationsdruckmaschine diverse Nachteile, die sich insbesondere auf die Druckqualität der Rotationsdruckmaschine negativ auswirken und zusätzlich die laufenden Kosten der Rotationsdruckmaschine erhöhen bzw. die effektiv zur Verfügung stehende Laufzeit der Rotationsdruckmaschine zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wartungsintervalle erheblich reduziert.
-
Im Einzelnen kommen heutzutage in der Regel Rotationsdruckmaschinen zum Einsatz, die in der Regel bis zu zehn oder gar mehr hintereinander angeordnete Druckwerke aufweisen, wobei diese Druckwerke bedarfsweise bzw. je nach dem auszuführenden Druckauftrag zu- bzw. abgeschaltet werden. Dies hat zur Folge, dass im tatsächlichen Betrieb einer Rotationsdruckmaschine nur in Ausnahmefällen tatsächlich alle Druckwerke zum Bedrucken eines Bedruckstoffes zum Einsatz kommen. Dadurch, dass im tatsächlichen Betrieb - je nach Anwendungsfall - nur einzelne Druckwerke bei der Abwicklung eines Druckauftrages zum Einsatz kommen, wird die in der
EP 1 914 071 B1 vorgeschlagene Aufladung des Bedruckstoffes mit abwechselnder Polarität gestört, so dass das in der
EP 1 914 071 B1 angestrebte Ziel, nämlich unerwünschte Aufladungen des zu der Aufwickelrolle der Rotationsdruckmaschine zuzuführenden Bedruckstoffes zu reduzieren, in der Regel noch nicht einmal ansatzweise erreichbar ist. Vielmehr wird sogar oftmals das Gegenteil erreicht, da - wie bereits ausgeführt - nur dann eine optimale Reduzierung der unerwünschten Aufladung des Bedruckstoffes erreichbar ist, wenn tatsächlich alle Druckwerke der Rotationsdruckmaschine für das Bedrucken des Bedruckstoffes herangezogen werden (was jedoch in der Regel eher eine Ausnahmesituation ist).
-
Demnach weist die in der
EP 1 914 071 B1 vorgeschlagene Lösung im praktischen Betrieb den Nachteil auf, dass eine nicht unerhebliche Gefahr besteht, dass am Auslauf des letzten Druckwerkes der bedruckte Bedruckstoff stark elektrostatisch aufgeladen ist, also eine hohe elektrische Ladung aufweist, die eine nachfolgende Verarbeitung des Bedruckstoffes beeinträchtigen kann. Insbesondere kann es beispielsweise bei einem Transportieren oder Schneiden einer den bedruckten Bedruckstoff umfassenden Rolle zu Spannungsüberschlägen kommen, welche die Druckereiarbeiter beeinträchtigen. Auch kann es aufgrund der hohen elektrostatischen Ladung Probleme beim Stapeln der Zuschnitte bzw. Bögen und beim Abziehen einzelner Zuschnitte bzw. Bögen von den Stapeln sowie zu Spannungsüberschlägen kommen, wenn der bahnförmige Bedruckstoff zugeschnitten wird, was ebenfalls die Druckereiarbeiter beeinträchtigt. Dies gilt beim Einsatz von Papier als Bedruckstoff und insbesondere beim Einsatz von Kunststofffolie und von Verbundstoffen, die beispielsweise Kunststoff-, Papier- und Aluminiumfolien umfassen.
-
Ein weiteres im praktischen Betrieb der aus der
EP 1 914 071 B1 bekannten Rotationsdruckmaschine auftretendes Problem ist darin zu sehen, dass die mit positiver Polarität betriebenen elektrostatischen Druckhilfen in der Regel deutlich häufiger gewartet werden müssen im Vergleich zu mit einem negativen Potential arbeitenden elektrostatischen Druckhilfen. Da bei der in der
EP 1 914 071 B1 vorgeschlagenen Rotationsdruckmaschine jedes zweite Druckwerk mit einer mit einem positiven Potential arbeitenden elektrostatischen Druckhilfe auszustatten ist, sind in Folge der damit verbundenen häufigen Wartungsintervalle nur verhältnismäßig kurze Laufzeiten der Rotationsdruckmaschine erzielbar.
-
Ausgehend von dieser Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rotationsdruckmaschine, wie sie insbesondere aus der
EP 1 914 071 B1 bekannt ist, dahingehend weiterzubilden, dass effektiv unerwünschte Aufladungen des zu der Aufwickelrolle der Rotationsdruckmaschine zuzuführenden und bedruckten Bedruckstoffes zu reduzieren, wobei diese Reduzierung auch dann wirksam sein soll, wenn nur einzelne Druckwerke der Rotationsdruckmaschine beim Bedruckvorgang zum Einsatz kommen.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, die aus der
EP 1 914 071 B1 bekannte Rotationsdruckmaschine dahingehend weiterzubilden, dass die Wartungsanfälligkeit sowie die erstmaligen und laufenden Betriebskosten der elektrostatischen Druckhilfen deutlich reduziert werden können.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebene System gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben sind.
-
Des Weiteren wird die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe durch eine Rotationsdruckmaschine gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 8 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Rotationsdruckmaschine in den abhängigen Ansprüchen 9 bis 16 angegeben sind.
-
Demgemäß wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die den in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes aufeinanderfolgenden Druckwerken zugeordneten elektrostatischen Druckhilfen grundsätzlich negative Polarität aufweisen, und zwar mit Ausnahme der mindestens einen elektrostatischen Druckhilfe, die dem in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes letzten Druckwerk zugeordnet ist, wobei diese mindestens eine elektrostatische Druckhilfe eine positive Polarität aufweist.
-
Unter dem hierin verwendeten Begriff „elektrostatische Druckhilfe mit positiver bzw. negativer Polarität“ ist eine elektrostatische Druckhilfe zu verstehen, die mit positiver bzw. negativer Polarität betrieben wird.
-
Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile lassen sich wie folgt zusammenfassen: dadurch, dass erfindungsgemäß - mit Ausnahme des in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes letzten Druckwerkes, welches bei einem Druckvorgang aktiv ist - alle andern elektrostatischen Druckhilfen mit einer einheitlichen Polarität und insbesondere mit negativer Polarität betrieben werden, wird erreicht, dass mit der dem letzten beim Druckvorgang aktiven Druckwerk zugeordneten elektrostatischen Druckhilfe wirksam ein Überladungsausgleich erfolgt, und zwar unabhängig von der Vorgeschichte des Bedruckstoffes, und insbesondere auch unabhängig davon, welches Druckwerk der Rotationsdruckmaschine beim Bedrucken tatsächlich aktiv ist.
-
Durch diesen Überladungsausgleich werden insbesondere Ladungsdoppelschichten des Bedruckstoffes wirksam abgebaut, welche insbesondere dann auftreten, wenn isolierende Bedruckstoffe mit hoher Geschwindigkeit gehandhabt bzw. verarbeitet/bedruckt werden. Man versteht darunter eine elektrostatische Aufladung der einen Seite eines isolierenden Materials (Bedruckstoff), kombiniert mit einer gegenpoligen elektrostatischen Aufladung der gegenüberliegenden Seite. Solche Ladungsdoppelschichten treten insbesondere häufig an hochisolierenden, dünnen und schnelllaufenden Materialbahnen oder Materialbögen auf und können zu schwerwiegenden und kostspieligen Prozessstörungen führen. Sie können sogar Zerstörungen des Bedruckstoffes durch Funkenentladungen durch den Bedruckstoff hindurch zur Folge haben.
-
Wie bereits einleitend ausgeführt, versagt die aus der
EP 1 914 071 B1 bekannte Lösung weitgehend bei der wirksamen Beseitigung von Ladungsdoppelschichten.
-
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass - mit Ausnahme der elektrostatischen Druckhilfe, die dem in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes letzten, bei einem Druckvorgang aktiven Druckwerk zugeordnet ist - alle anderen elektrostatischen Druckhilfen mit negativer Polarität betrieben werden, was insbesondere auch entgegen der expliziten Lehren der
US 5,205,212 A ist.
-
Durch den Einsatz von elektrostatischen Druckhilfen, die grundsätzlich mit negativer Polarität betrieben werden, kann eine wesentlich homogenere Aufladung (negative Aufladung) des dem Druckzylinder zugeordneten Presseurs erzielt werden, da - im Unterschied zu einer positiven Aufladung mit einer mit positiver Polarität betriebenen elektrostatischen Druckhilfe - die Gefahr des Auftretens einer Streamerentladung (Stielbüschelentladung) oder gar die Gefahr des Auftretens einer Leaderentladung (Kanal-Mechanismus) nicht gegeben bzw. deutlich reduziert ist.
-
Dies liegt an den grundsätzlich unterschiedlichen Mechanismen, die bei einer negativen und einer positiven Aufladung auftreten. Bei einer positiven Aufladung, d.h. beim Betrieb einer elektrostatischen Druckhilfe mit positiver Polarität kommt eine Lawinenentladung zum Einsatz. Wenn die Zahl der Elektronen im Kopf der Lawine größer als die empirisch ermittelte Zahl nk = 5 × 1018 ist, treten in Folge der hohen Raumladungsdichten starke Feldstärkeüberhöhungen beidseitig der Lawine auf. Das hat zur Folge, dass in einem bestimmten Abstand von der Ursprungslawine Sekundärlawinen ausgelöst werden, was zu einem schnellen, schrittweisen vorwachsen der Entladungsvorgänge führt.
-
Durch die örtlichen Feldstärkeverzerrungen und die starke Photoionisation beträgt der mittlere Spannungsgradient in der Streamerentladung nur 4,5 bis 7 kV pro Zentimeter bei positiver Polarität der Spannung an der Ausgangselektrode, jedoch bei 10 bis 15 kV pro Zentimeter bei negativer Polarität der Spannung an der Ausgangselektrode. Demzufolge ist das Risiko einer Streamerentladung bei einer mit negativer Polarität betriebenen elektrostatischen Druckhilfe deutlich geringer im Vergleich zu einer mit positiver Polarität betriebener elektrostatischer Druckhilfe.
-
Eine Streamerentladung hat den Nachteil, dass nur eine sehr inhomogene Aufladung des dem Druckzylinder zugeordneten Presseurs und somit gegebenenfalls eine eingeschränkte Wirksamkeit der elektrostatischen Druckhilfe erzielbar sind.
-
Abgesehen hiervon hat eine Streamerentladung eine erhöhte Elektroerosion der bei der elektrostatischen Druckhilfe zum Einsatz kommenden Elektrodenspitzen zum Einsatz. Durch die Entladungen kommt es zum Materialabtrag (Elektrodenabbrand), was zum Funktionsverlust führen kann.
-
Im Einzelnen liegt der vorliegenden Erfindung die Kenntnis zugrunde, dass bei negativ betriebenen Elektrodenspitzen der elektrostatischen Druckhilfe die Spitzen die im Spitzenmetall natürlich vorhandenen freien Elektronen an die äußere Gasentladungsstrecke liefern; es entsteht kein zerstörender hoher Elektronenüberschuss. Der deutlich geringere Spitzenabbrand beruht lediglich auf der Oxydation (Verbrennung) mit dem Luftsauerstoff.
-
Bei positiv betriebenen Auflade-Elektroden hingegen fließen die Elektronen in die Spitze hinein und erhöhen im Spitzenbereich die freie Elektronendichte des verwendeten Spitzenmetalls. Die Elektronen selbst stammen aus der ionisierten Luft vor der Spitze und dem Koronaplasma. Hinzu kommt, dass bei positiver Spitze aufgrund des Feldstärkeverlauf unmittelbar vor der Spitze die sogenannten Streamer entstehen, das sind, im Vergleich zum Minus Betrieb, „heiße Kanäle hoher Stromdichte“, welche die lokale Elektronendichte an der positiven Spitze weiter erhöhen. Dieser hohe Elektronenüberschuss im Materialgefüge der Spitze führt letztlich zur beschleunigten Zerstörung bzw. chemisch/physikalischen Gefügeumwandlung, neben einem geringen Anteil der äußeren Materialzerstörung über Oxydation (Verbrennung).
-
Somit bleibt zusammenfassend festzuhalten, dass mit der erfindungsgemäßen Lösung unabhängig von der jeweiligen Anwendungssituation und somit unabhängig von der Vorgeschichte des am letzten Druckwerk der Rotationsdruckmaschine auslaufenden Bedruckstoffes wirksam ein Überladungsausgleich stattfindet und insbesondere unerwünschte Ladungsdoppelschichten reduziert oder gar vollständig abgebaut werden können, wobei gleichzeitig eine gleichmäßige Aufladung der den jeweiligen Druckzylindern zugeordneten Presseuren bei minimierter Elektroerosion erzielt wird
-
Die Erfindung betrifft nicht nur das zuvor beschriebene und im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen System zur Verbesserung der Druckqualität einer Rotationsdruckmaschine, sondern auch eine Rotationsdruckmaschine mit solch einem System. Bevorzugt ist die Rotationsdruckmaschine eine Tiefdruckmaschine, insbesondere rollende Druckmaschine.
-
Gemäß vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems bzw. der erfindungsgemäßen Rotationsdruckmaschine kommen ferner vorzugsweise mehrere Entladeelektroden zum Einsatz, die an bestimmten Stellen der Rotationsdruckmaschine angeordnet sind und zum gezielten Entladen des durchlaufenden Bedruckstoffes dienen.
-
Insbesondere ist es in diesen Zusammenhang denkbar, wenn mindestens eine Entladeelektrode zum Einsatz kommt, welche - in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes gesehen - vor dem ersten (beim Druckvorgang aktiven) Druckwerk angeordnet ist. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn mindestens eine Entladeelektrode zum Einsatz kommt, welche - in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes gesehen - hinter dem letzten (beim Druckvorgang aktiven) Druckwerk der Rotationsdruckmaschine und vor der Aufwickelrolle angeordnet ist.
-
Alternativ oder zusätzlich hierzu kommt bei Ausführungsformern der erfindungsgemäßen Lösung eine einem Druckwerk der Rotationsdruckmaschine zugeordnete Entladeeinrichtung zum Einsatz, welche mindestens eine - in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes gesehen - vor der dem Druckwerk zugeordneten elektrostatischen Druckhilfe angeordnete erste Entladeelektrode aufweist, und welche mindestens eine in Durchlaufrichtung des Bedruckstoffes gesehen nach der dem Druckwerk zugeordneten elektrostatischen Druckhilfe angeordnete zweite Entladeelektrode aufweist.
-
Durch das Vorsehen derartiger Entladeelektroden wird nicht nur die Wirksamkeit der entsprechenden elektrostatischen Druckhilfen optimiert, was letztendlich eine höhere Produktionsgeschwindigkeit bei verbesserter Druckqualität ermöglicht. Darüber hinaus wird insbesondere durch das Vorsehen von mindestens einer Entladeelektrode hinter dem letzten (beim Druckvorgang aktiven) Druckwerk ein zusätzlicher Überladungsausgleich ermöglicht, was einen weiteren Abbau der nachteiligen Ladungsdoppelschicht ermöglicht.
-
Vorzugsweise handelt es sich bei den Entladeelektroden um aktive/passive Entladeelektroden, und insbesondere um resistiv beschaltete, passive Entladeelektroden mit Korona-Spitzen. Derartige Entladeelektroden eignen sich insbesondere zur Entladung von bewegten Oberflächen, wobei durch eine optimale geometrische Anordnung der Elektrodenspitzen es zu einer stabilen Feldkonzentration eines elektrostatischen Feldes auf die Elektrodenspitzen kommt. Die Elektrodenspitzen sorgen für eine sichere Korona-Entladung vorhandener, vom Bedruckstoff ausgehender elektrostatischer Felder.
-
Gemäß vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems weist dieses mindestens einen Hochspannungsgenerator und vorzugsweise für jede elektrostatische Druckhilfe einen entsprechend zugeordneten Hochspannungsgenerator auf, welcher vorzugsweise mit einer insbesondere einstellbaren Begrenzungseinrichtung für dessen Ausgangsstrom versehen ist. Insbesondere durch das Vorsehen eines Hochspannungsgenerators mit einer Begrenzungseinrichtung für dessen Ausgangsstrom können wirkungsvoll Spitzenentladungen bei den elektrostatischen Druckhilfen verhindert werden, die eine Entzündung eines Lösungsmittel-Luft-Gemisches zur Folge haben können, so dass das erfindungsgemäße System insbesondere problemlos in explosionsgefährdeten Umgebungen einsetzbar ist.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Rotationsdruckmaschine weisen die elektrostatischen Druckhilfen jeweils einen zumindest mit einer elektrischen halbleitenden Außenschicht versehenen Presseur, einer Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf die Außenschicht des Presseurs und eine mit der Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung verbundene Hochspannungsquelle (Hochspannungsgenerator) auf.
-
Denkbar in diesem Zusammenhang ist es insbesondere, wenn die elektrostatischen Druckhilfen jeweils folgendes aufweisen:
- - einen Presseur, dessen Kern aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist, und der eine äußere Schicht aufweist, die elastisch ist und halbleitende Eigenschaften aufweist;
- - mindestens eine Lagereinrichtung zum drehbaren Lagern des Presseurs;
- - Mindestens eine Isoliereinrichtung zum Isolieren der mindestens einen Lagereinrichtung gegenüber einem Massepotenzial;
- - einen schaltbaren Hochspannungsgenerator;
- - eine Einrichtung zum Zuführen von Ladung von dem Hochspannungsgenerator zum Presseur; und
- - eine Einrichtung zum Abführen der Ladung vom Presseur.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
-
Es zeigt:
- 1 eine Rotationsdruckmaschine in einer schematischen Schnittansicht.
-
Die in 1 schematisch dargestellte Rotationsdruckmaschine 100 weist eine Vielzahl von hintereinander angeordnete Druckwerke auf, wobei in 1 schematisch nur die - in Transportrichtung T des Bedruckstoffes 80 gesehen - letzten vier Druckwerke 90-7, 90-8, 90-9, 90-10 gezeigt sind. Jedem Druckwerk ist ein elektrisch leitfähiger Druckzylinder 81 zugeordnet, der über ein elektrisch leitfähiges Lager elektrisch an Masse anliegt. Darüber hinaus ist jedem Druckwerk eine elektrostatische Druckhilfe 82 zugeordnet.
-
Der schematischen Darstellungen in 1 ist jedoch bereits zu entnehmen, dass jede elektrostatische Druckhilfe 82 einen Presseur 1 aufweist, der als Gegendruckzylinder wirkt und auf dem entsprechenden Druckzylinder 81 des Druckwerkes abrollt. Darüber hinaus ist jeder elektrostatischen Druckhilfe 82 eine Hochspannungsquelle in Gestalt eines Hochspannungsgenerators 83 zugeordnet.
-
Jede Hochspannungsquelle ist mit einer Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf einen Presseur 1 versehen.
-
Von einer Abwickelrolle (in 1 nicht gezeigt) wird eine Bedruckstoff 80 zwischen den Druckzylindern 81 und Presseuren 1 aufeinanderfolgender Druckwerke hindurchgeführt, wobei ferner entsprechende Umlenk- und Ausgleichsrollen vorgesehen sein können, über welche der Bedruckstoff hinweggeführt wird. Hinter dem letzten Druckwerk 90-10 wird der Bedruckstoff 80 auf eine Aufwickelrolle 84 geführt.
-
Der Bedruckstoff 80 wird von der Abwickelrolle abgewickelt, durch die Druckwerke hindurchgeführt und auf die Aufwickelrolle 84 aufgewickelt. Je nachdem, welches der Druckwerke bei dem Druckvorgang aktiv ist, wird der Bedruckstoff 80 mit verschiedenen Farben bedruckt. Denkbar ist, dass der Bedruckstoff 80 in den ersten vier Druckwerken mit den vier Grundfarben blau, rot, gelb und schwarz bedruckbar ist. In den weiteren Druckwerken ist der Bedruckstoff 80 beispielsweise mit Metallfarben (silber, gold, etc.) bedruckbar bzw. mit Sonderfarben und Glanzfarben bedruckbar.
-
Mit Ausnahme der den letzten (beim Bedruckvorgang aktiven) Druckwerk 90-10 zugeordneten Hochspannungsquelle ist die Polarität der Hochspannungsquellen grundsätzlich negativ. Dementsprechend werden über die Einrichtungen zum Übertragen elektrischer Ladung und die Presseure in Durchlaufrichtung Ladungen negativer Polarität den Druckspalten zwischen den Presseuren und den Druckzylindern zugeführt.
-
Hierzu wird die dem letzten (beim Druckvorgang aktiven) Druckwerk 90-10 zugeordnete elektrostatische Druckhilfe 82 mit positiver Polarität betrieben. Dementsprechend ist die dieser elektrostatischen Druckhilfe 82 zugeordnete Hochspannungsquelle (Hochspannungsgenerator 83) ausgebildet, positive Ladung bereitzustellen.
-
Auf diese Weise wird erreicht, dass - unabhängig davon, welches der Druckwerke tatsächlich bei einem Druckvorgang aktiv ist - am Auslauf der Rotationsdruckmaschine 100, d.h. vor der Aufwickelrolle 84, ein Überladungsausgleich erreicht und die Ladungsdoppelschicht auf dem Bedruckstoff 80 abgebaut oder gar entfernt.
-
Obwohl in 1 nicht dargestellt, ist es ferner denkbar, dass eine Entladeelektrode vor dem ersten Druckwerk sowie eine Entladeelektrode hinter dem letzten Druckwerk 90-10 angeordnet sein kann, um einen zusätzlichen Abbau der unerwünschten Ladungsdoppelschicht zu erzielen bzw. um sicherzustellen, dass der zu bedruckende Bedruckstoff 80 ohne elektrostatische Aufladung dem ersten Druckwerk zugeführt wird.
-
Auch ist es denkbar, wenn stromaufwärts und stromabwärts der jeweiligen Presseurelektrode der einzelnen elektrostatischen Druckhilfen eine entsprechende Entladeelektrode angeordnet ist.
-
Durch die Zufuhr der negativen elektrischen Ladungen wird die Qualität des Druckes verbessert, da die Farbe nahezu vollständig aus dem Näpfchen der Druckzylinder herausgeholt wird. In Folge der umgekehrten Polarität der letzten elektrostatischen Druckhilfe kommt es jedoch nicht zu einer nennenswerten Aufladung des Bedruckstoffes, wenn dieser am Ende der Druckmaschine auf die Aufwickelrolle 84 aufgewickelt ist. Hierdurch werden die Handhabung, der Transport und die Weiterverarbeitung des aufgewickelten, bedruckten Bedruckstoffes erleichtert.
-
Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsform beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale und Aspekte.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1640160 A1 [0008]
- US 4697514 A [0010]
- US 4966555 A [0011]
- US 5205212 A [0015, 0016, 0032]
- EP 1914071 B1 [0017, 0018, 0019, 0020, 0021, 0022, 0023, 0024, 0031]
