DE102021123590A1

DE102021123590A1 - Verfahren zum Härten von gedruckten Beschichtungen mittels Elektronenstrahlung

Info

Publication number: DE102021123590A1
Application number: DE102021123590.1A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schlörholz
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2020-10-08
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2022-04-14
Also published as: CN114290832A

Abstract

Verfahren zum Härten von strahlungshärtbaren Beschichtungen mittels Elektronenstrahlung in einer Druckmaschine, welches die Schritte Bedrucken eines Drucksubstrates mit wenigstens einer Farbschicht (2), Aufbringen von Decklack auf die Bereiche des Drucksubstrates (1), welche keine Farbschicht (2) aufweisen, und Härten der wenigstens einen Farbschicht (2) auf dem Drucksubstrat mittels Elektronenstrahlung umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten von strahlungshärtbaren Beschichtungen mittels Elektronenstrahlung in einer Druckmaschine.
Die Erfindung liegt im technischen Gebiet der Trocknungsverfahren für Druckerzeugnisse.
Die Ebeam-Technologie, bei der Oberflächen mit Elektronenstrahlung großflächig bestrahlt werden, wird derzeit insbesondere zur Desinfektion von Oberflächen eingesetzt. Zudem wird diese Technik aber auch im strahlungshärtenden Druck eingesetzt, wobei die Anwendung hier bislang eher eine Nische geblieben ist.
Elektronenstrahlen haben im Gegensatz zu anderen farbhärtenden Strahlen, wie etwa UV-Licht, eine sehr hohe Eindringtiefe in das verwendete Substrat. Dadurch kommt es bei Anwendung in Druckprozessen zu Veränderungen beziehungsweise Zerstörungen der Substrat-Struktur, die sich auf die Eigenschaften des Substrates, wie Farbigkeit, Rauheit, usw. auswirken kann. Des Weiteren erzeugen die Elektronen Bremsstrahlung, die aufwändig abgeschirmt werden muss. Die Ebeam-Technologie benötigt zudem eine inerte Atmosphäre, und bei ihrer Anwendung zur Härtung von radikalisch reagierenden Farben und Tinten muss die Leistung beziehungsweise Dosis der Elektronenstrahlung genau auf die Farbe beziehungsweise Farbschicht abgestimmt sein. In Bereichen ohne diese Farbschicht wird diese Strahlendosis ungeschwächt auf das Substrat gestrahlt, da die Absorption in der Farbschicht fehlt. Dies kann zu besagten negativen Effekten führen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zu beschreiben, welches die gezielte Anwendung der Ebeam-Technologie zum Aushärten von radikalisch reagierender Farbe und Tinte ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Härten von strahlungshärtbaren Beschichtungen mittels Elektronenstrahlung in einer Druckmaschine, welches die Schritte Bedrucken eines Drucksubstrates mit wenigstens einer Farbschicht, Aufbringen von Decklack auf die Bereiche des Drucksubstrates, welche keine Farbschicht aufweisen, und Härten der wenigstens einen Farbschicht auf dem Drucksubstrat mittels Elektronenstrahlung umfasst. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht somit den Einsatz von Elektronenstrahlen zum Härten von Farbschichten aus Druckfarben und/oder Tinte. Hauptziel ist, zu verhindern, dass das Drucksubstrat durch die Elektronenstrahlung beschädigt wird. Durch den aufgetragenen Decklack wird dabei der Einfluss der Elektronenstrahlung auf das Drucksubstrat minimiert. Zudem ist die über das gesamte Drucksubstrat gesehene Schichtdicke gleichmäßiger.
Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
Diese Weiterbildungen umfassen:

a) dass der Decklack nach dem Härten vom Drucksubstrat entfernt wird.
b) dass das Härten der wenigstens einen Farbschicht auf dem Drucksubstrat mittels Elektronenstrahlung während der Endhärtung des bedruckten Drucksubstrates durchgeführt wird.
c) dass bei der Endhärtung auch die Lackschicht ausgehärtet wird.
d) dass die Schichtdicke des Decklacks genauso groß wie die mittlere Schichtdicke der Farbschicht ist.
e) dass Decklack verwendet wird, welchem kein Photoinitiator zugesetzt wurde, und die Druckfarben nur die zum Pinnen (Anhärten) notwendigen Photoinitiatoren enthalten.
f) dass beim Drucken mit mehreren Druckfarben die einzelnen Farbschichten beim Pinnen ebenfalls mit Elektronenstrahlung bestrahlt werden.
g) dass der Decklack in einer oder mehreren Schichten aufgebracht wird.
h) dass der Decklack zusätzlich auf Bereiche mit geringer Farbschichtdicke dergestalt aufgebracht wird, dass sich in diesen Bereichen die resultierende Farb-Lack-Schichtdicke an die mittlere Farbschichtdicke angleicht.
i) dass ein farbloser Decklack verwendet wird.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung wenigstens einer Schicht aus Decklack auf einem Drucksubstrat (1) in einem Druckverfahren, in dem man mittels Elektronenstrahlung härtet, zum Schutz des Drucksubstrats (1) vor zu hoher Elektronenstrahlung. Als zu hohe Elektronenstrahlung wird dabei insbesondere eine Strahlungsintensität der Elektronenstrahlung verstanden, welche zu einer Schädigung des zugrundeliegenden Substrates in der Druckmaschine führt. In einer bevorzugten Ausführungsform schützt die wenigstens eine Schicht aus Decklack vor einer Intensität der Elektronenstrahlung, die über das zum Endhärten einer darunterliegenden Farbschicht erforderliche Maß hinausgeht.
Die Erfindung als solche sowie konstruktiv und/oder funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
Die Zeichnungen zeigen:

1: den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens

1 zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in seiner bevorzugten Ausführungsvariante. In einer Druckmaschine wird eine strahlenhärtbare Tinte verdruckt und zumindest während der Endhärtung mit Elektronen bestrahlt, so wie dies aus dem Ebeam-Verfahren bereits bekannt ist. Neben dem zu druckenden Druckbild werden jedoch in einem zusätzlichen Farbwerk alle bislang nicht bedruckten Bereiche 2 mit einem Decklack bedruckt. Die Schichtdicke des Decklacks ist dabei genauso dick, wie das Mittel der Farbschicht 1. Der Decklack enthält keinen Photoinitiator, die Buntfarben enthalten lediglich die zum Pinnen (Anhärten) notwendigen Photoinitiatoren.
Bei der Endhärtung mit Elektronen wird dann sowohl Farb- als auch Lackschicht ausgehärtet. Das Substrat wird an keiner Stelle einer erhöhten Dosis an eingestrahlten Elektronen ausgesetzt. Der Einfluss der Elektronenstrahlung auf das Substrat wird dadurch minimiert und ist zudem über das Substrat gesehen gleichmäßig.
Durch das flächige Aufbringen einer Farb- bzw. Lackschicht ist somit das gesamte Substrat in gleicher Weise vor der Elektronenstrahlung geschützt. Die Leistung bzw. Dosis der Elektronenstrahlung kann optimal auf die Farbschicht 1 eingestellt werden, ohne dabei gleichzeitig auf das Substrat achten zu müssen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen dabei:

1. Die Zwischenhärtung, also das Pinnen, beim Drucken mit mehreren Farben erfolgt ebenfalls mit Elektronenstrahlung.
2. Der Decklack wird zusätzlich auf Bereiche mit geringer Farbschichtdicke aufgebracht, um an diesen Stellen die Farb-Lack-Schichtdicke an die mittlere Farbschichtdicke anzugleichen.
3. Der Decklack ist nach dem Endhärten mit Elektronenstrahlen einfach vom Substrat entfernbar, z. B. abzieh- oder abwischbar.
4. Der Decklack wird im Gegensatz zu allen Buntfarben vor dem Endhärten nicht zum Pinnen zwischengehärtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt neben den bereits genannten Vorzügen zu weiteren Vorteilen:

a) Der Einsatz von Elektronenstrahlen zum Härten von Tinte ist unabhängig vom zu druckenden Druckbild möglich.
b) Vermeidung von UV-Lampen in der Druckmaschine, die unerwünschtes Quecksilber enthalten können.
c) Beim Härten der Tinte mit Elektronenstrahlung werden weniger oder keine Photoinitiatoren benötigt, verglichen z. B. mit konventioneller UV-Härtung.
d) Im Falle von End- und Zwischenhärtung (Pinnen) mit Elektronenstrahlung kann eine Farbe oder Tinte verwendet werden, die komplett ohne Photoinitiatoren auskommt.

Bezugszeichenliste

1: Farbschicht
2: Bereiche ohne Farb-/Lackschicht

Claims

Verfahren zum Härten von strahlungshärtbaren Beschichtungen mittels Elektronenstrahlung in einer Druckmaschine, die folgenden Schritte umfassend: i) Bedrucken eines Drucksubstrates (1) mit wenigstens einer Farbschicht (2), ii) Aufbringen von Decklack auf die Bereiche des Drucksubstrates (1), welche keine Farbschicht (2) aufweisen, und iii) Härten der wenigstens einen Farbschicht (2) auf dem Drucksubstrat (1) mittels Elektronenstrahlung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Decklack nach dem Härten vom Drucksubstrat (1) entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Härten der wenigstens einen Farbschicht (2) auf dem Drucksubstrat (1) mittels Elektronenstrahlung während der Endhärtung des bedruckten Drucksubstrates (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Endhärtung auch der Decklack ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Decklacks genauso groß wie die mittlere Schichtdicke der Farbschicht (2) ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Decklack verwendet wird, welchem kein Photoinitiator zugesetzt wurde, und die Druckfarben nur die zum Pinnen notwendigen Photoinitiatoren enthalten.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Drucken mit mehreren Druckfarben die einzelnen Farbschichten (2) beim Pinnen ebenfalls mit Elektronenstrahlung bestrahlt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Decklack zusätzlich auf Bereiche mit geringer Farbschichtdicke dergestalt aufgebracht wird, dass sich in diesen Bereichen die resultierende Farb-Lack-Schichtdicke an die mittlere Farbschichtdicke angleicht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein farbloser Decklack verwendet wird.
Verwendung wenigstens einer Schicht aus Decklack auf einem Drucksubstrat (1) in einem Druckverfahren, in dem man mittels Elektronenstrahlung härtet, zum Schutz des Drucksubstrats (1) vor zu hoher Elektronenstrahlung.