DE19701573A1

DE19701573A1 - Verfahren zum Regeln der Zusammensetzung und der Viskosität von Druckfarbe

Info

Publication number: DE19701573A1
Application number: DE19701573A
Authority: DE
Inventors: Mikhail Prof Dr Rer Nat Guitis
Original assignee: MENKE ALOIS; RUPP KARL HEINZ
Current assignee: MENKE ALOIS; RUPP KARL HEINZ
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-07-23
Also published as: EP0854035A1; DE59800190D1; ATE194550T1; EP0854035B1; ES2151752T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Zusammensetzung und der Viskosität von in einer Druckmaschine umlaufender Farbe.

Die Zusammensetzung und Viskosität der Druckfarbe muß beim Drucken auf einem ge eigneten Wert gehalten werden, da sonst die Farbe zu dünn oder zu dick aufgetragen wird. Wenn ein Druck hoher Qualität erhalten werden soll, so muß die Zusammensetzung und Viskosität sehr genau geregelt werden. Ohne besondere Maßnahmen verändert sich die Zusammensetzung und wächst die Viskosität an, da Lösungsmittel verdampft. Ein weiterer Grund, warum die Viskosität anwächst, besteht darin, daß die Farbe immer wie der den Kreislauf durchläuft, was im Laufe der Zeit ebenfalls zu einer Viskositätsänderung führt. Der Grund hierfür wird nicht vollständig verstanden, liegt aber vermutlich daran, daß sich die Farbpigmente elektrostatisch aufladen. Schließlich ändert sich die Viskosität auch mit der Temperatur. Es verlangt also hohes Fach können oder aufwendige technische Ein richtungen, die Zusammensetzung und die Viskosität laufend zu überwachen und zu re geln, damit sich das Druckbild nicht verschlechtert.

Bei einem vorbekannten Verfahren wird die Farbe im Farbbehälter mit einem Motor um gerührt, wobei das vom Motor aufzubringende Drehmoment als Maß für die Viskosität verwendet wird. Die entsprechende Drehmomentaufnahme wird aber z. B. von der Höhe der Oberfläche der flüssigen Farbe und anderen Faktoren bestimmt, so daß eine genaue Viskositätsregelung nicht möglich ist. Außerdem muß, wenn die Farbe gewechselt wer den soll, nicht nur der Farbbehälter, die Leitungen usw. gereinigt werden, sondern auch das Rührwerk, mit dem die Farbe umgerührt wird. Dies ist sehr aufwendig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens der eingangs ge nannten Art, das zuverlässig ist, genaue Werte liefert und ein leichtes Reinigen der Ma schine ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin,

1) daß die Farbe in die Maschine eingefüllt wird, in der sie dauernd einen Kreislauf zwi schen Mischbehälter, Druckeinrichtung und Meßkammer durchläuft;
2) daß in der Meßkammer die Temperatur und mit Hilfe von Ultraschall die Schallge schwindigkeit in der Farbe gemessen werden und daraus die Zusammensetzung der Farbe bestimmt wird, wobei für Temperaturänderungen sowie Änderungen der Schall geschwindigkeit aufgrund fortschreitender Maschinenlaufzeit Korrekturen bei der Be stimmung der Zusammensetzung durchgeführt werden;
3) daß abwechselnd mit Schritt 2) die Viskosität gemessen wird, indem aus dem Meßbe hälter mit einer definierten Auslauföffnung die Farbe auslaufen gelassen wird und die Auslaufgeschwindigkeit mit einem Ultraschallsensor gemessen wird, der die Laufzeit von Ultraschallpulsen mißt, die von der Farbflüssigkeitsoberfläche im Meßbehälter re flektiert werden; und
4) daß durch Zugabe von Lösungsmittel oder Farbe die Zusammensetzung und die Vis kosität geregelt werden.

Es kann zunächst auf konventionelle Art die anfängliche gewünschte Viskosität eingestellt werden, bei der der Fachmann seine Erfahrungen zum Erzielen eines optimalen Drucker gebnisses voll verwenden kann. Er kann z. B. auch einen Probedruck herstellen, um fest zustellen, ob die Viskosität den richtigen Wert hat oder nicht. Durch dieses konventionelle Bestimmen der Viskosität wird ein sehr genauer und zuverlässiger Ausgangspunkt für das Verfahren geschaffen. Die anfängliche Viskosität kann dabei mit Hilfe eines Meßbechers oder eines anderen bekannten Verfahrens eingestellt werden. Die Zusammensetzung und die Viskosität können aber durch das Verfahren auch auf einen vorher eingegebenen Wert automatisch geregelt werden.

Es wird in der Meßkammer die Temperatur und mit Hilfe von Ultraschall die Schallge schwindigkeit in der Farbe gemessen. Die Meßkammer kann ein glattwandiges Rohr auf weisen, an dem Ultraschallgeber und -empfänger und der Temperatursensor angebracht sind, so daß dieses bei Farbwechsel oder Verschmutzung leicht zu reinigen ist. Dies kann durch Hindurchleiten von Lösungsmittel geschehen. Nur im Falle von Verkrustungen muß die Meßkammer auseinandergenommen werden, kann dann aber ebenfalls leicht gerei nigt werden. Mit Hilfe der Schallgeschwindigkeit kann die chemische Zusammensetzung bestimmt werden. Wenn hier und im folgenden von Schallgeschwindigkeit die Rede ist, so sollte bemerkt werden, daß diese Schallgeschwindigkeit nicht direkt gemessen und dann weiter ausgewertet wird, sondern die Laufzeit von Ultraschallpulsen durch die Farbe. Die se Laufzeit bzw. die Schallgeschwindigkeit ändert sich mit der chemischen Zusammen setzung, ob also viel oder wenig Lösungsmittel zugegeben ist. Dabei werden laufend für Temperaturänderungen sowie Änderungen der Schallgeschwindigkeit aufgrund fort schreitender Maschinenlaufzeit Korrekturen bei der Bestimmung der Zusammensetzung aufgrund bekannter Parameterwerte durchgeführt.

Es wird also berücksichtigt, daß sich die Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur ändert und sich die Schallgeschwindigkeit auch mit wachsender Laufzeit der Maschine, während der sich die Farbe in derselben befindet, verändert. Aufgrund dieser Korrektur bleibt die genaue Korrelation zwischen Schallgeschwindigkeit und Zusammensetzung erhalten, ob wohl sich die Temperatur ändert und auch die Effekte aufgrund von Maschinenlaufzeit auftreten.

Abwechselnd mit der beschriebenen Bestimmung der Zusammensetzung wird die Visko sität gemessen. Dies geschieht dadurch, daß man die Farbe aus der Meßkammer aus laufen läßt und dabei die Auslaufgeschwindigkeit mit Hilfe eines Ultraschallechoverfah rens bestimmt.

Aufgrund dieser Messungen werden dann Zusammensetzung und Viskosität durch Zuga be von Farbe oder Lösungsmittel geregelt. Auf diese Weise ist eine genaue Regelung der Zusammensetzung und der Viskosität und damit auch der Pigmentdichte und der Druck qualität möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es dabei, daß Viskosität und Zusammensetzung getrennt eingestellt und geregelt werden können, so daß eine bisher nicht erreichbare Druckqualität erzielt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die nach einem vorge gebenen Zyklus mit Hilfe von Ultraschallmessungen bestimmten Werte für die Zusam mensetzung als neuer Sollwert eingespeichert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß Lösungsmittel diskontinuierlich zugegeben wird und anschließend solange mit der Zugabe von Lö sungsmittel gewartet wird, bis die Farbe die Zusammensetzung vor Zugabe des Lö sungsmittels erreicht hat. Die Zusammensetzung und die Viskosität durchlaufen also nicht eine kontinuierliche Kurve, sondern mehr oder weniger eine sägezahnförmige Kurve, was sich für die Regelung als günstiger erwiesen hat. Insbesondere dann, wenn der Sollwert auf das unbedingt Erforderliche eingestellt wird, wird während des größten Teils des Zy klus mit niedrigerer Viskosität gedruckt, wodurch langfristig Farbe eingespart werden kann.

Eine besonders einfache Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß für die Mes sung der Zusammensetzung und der Viskosität dieselben Ultraschallsender/-empfänger verwendet werden.

Die Umschaltung kann dabei automatisch erfolgen. Sinkt der Farbspiegel in der Meß kammer ab, so daß Ultraschallgeber und Ultraschallempfänger nicht mehr durch eine un unterbrochene Farbstrecke verbunden sind, so erfolgt automatisch eine Umschaltung auf Echobetrieb, um die Höhe des Flüssigkeitspegels zu messen und zu verfolgen. Dies kann sowohl dadurch geschehen, daß das untere als auch das obere Element der Ultraschall meßstrecke als Geber/Empfänger geschaltet werden.

Dadurch, daß nicht nur die Zusammensetzung, sondern auch die Viskosität direkt ge messen wird, kann vermieden werden, daß sich nach einiger Zeit Fehler einschleichen, wenn zum Beispiel gewisse Parameter wie die Abhängigkeit der Viskosität von der Tem peratur oder der Maschinenlaufzeit nicht genau bekannt sind.

Zweckmäßigerweise ist die Stärke der Rückkopplung einstellbar. Auf diese Weise kann das Regelverhalten optimal an die gegebenen Verhältnisse angepaßt werden. Der Tem peraturkoeffizient wird aufgrund eines Erfahrungswertes für Farben bestimmt. Da dieser Temperaturkoeffizient für unterschiedliche Farben unterschiedlich sein kann, kann vorge sehen sein, daß der Temperaturkoeffizient einstellbar ist, also je nach verwendeter Farbe entsprechend eingestellt wird. Auf diese Weise wird für jede Farbe das optimale Ergebnis erhalten.

Weiter kann das Ausmaß der Änderung der Viskosität beim Schritt des Zufügens von Lö sungsmittel einstellbar sein. D.h., es kann eingestellt werden, wieviel Lösungsmittel je weils zugegeben wird bzw. wie stark die Viskosität bei diesem Zugeben von Lösungsmit tel erniedrigt wird. Analoges gilt für die Zugabe von Farbe.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird nach jedem Zyklus der Istwert der Zusammensetzung und der Viskosität als neuer Sollwert gewählt und eingespeichert. Bei diesem neuen Sollwert sind dann Änderungen der Temperatur sowie Änderungen der Schallgeschwindigkeit aufgrund der Maschinenlaufzeit bereits berücksichtigt, so daß die entsprechenden Korrekturwerte im Rechner nicht als eine lange Zahlenreihe gespeichert werden müssen. Man arbeitet vielmehr immer mit einem aktuellen Sollwert, wobei dann die Korrekturen wegen Temperaturänderungen und Maschinenlaufzeit bereits durchge führt sind. Praktische Versuche haben ergeben, daß sich durch solche verhältnismäßig kurzen Regelzyklen mit Neueinstellung des Sollwertes wesentlich bessere und genauere Ergebnisse erhalten lassen.

Wenn nach einer vorgegebenen Zeit nach Öffnen des Lösungsmittelventils keine Visko sitätsänderung festgestellt wird, wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine Alarm meldung gegeben. Es liegt dann offenbar eine Störung vor, wobei eine Ursache sein kann, daß der Lösungsmittelvorrat erschöpft ist und daher die Viskosität nicht mehr er niedrigt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren der Messung und Regelung der Zusammensetzung und der Viskosität kann gleichzeitig für mehrere Farben durchgeführt werden. Es sind dann mehrere Kanäle in der Elektronik vorgesehen, wobei sich in der Meßeinheit in je dem Meßkanal eine Einsteckkarte befindet, auf der die benötigte Meßelektronik jeweils einzeln abgeschirmt vorhanden ist. Somit ist sichergestellt, daß sich die einzelnen Kanäle während der Messung nicht gegenseitig beeinflussen. Die elektronische Steuerung kann dabei durch ein geeignetes Gerät ohne weiteres so durchgeführt werden, daß die Steue rung aller Kanäle mit Hilfe eines einzigen Steuergerätes möglich ist. Auch die Regelung wird durch dieses eine Gerät für alle Kanäle gemeinsam vorgenommen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Be zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Druckmaschine, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird; und

Fig. 2 Einzelheiten der Meßkammer.

In Fig. 1 ist der schematische Aufbau einer Druckmaschine dargestellt, die nach dem er findungsgemäßen Verfahren arbeitet. Die Farbe 2 befindet sich in einer Farbwanne 1, in die eine sich in Richtung des Pfeils drehende Tauchwalze 3 eintaucht. Diese überträgt die Farbe auf den Klischeezylinder 4, auf dem das Klischee angeordnet ist. Mit diesem Kli scheezylinder wird die durchlaufende Folie 5 bedruckt, wobei durch einen Gegendruckzy linder 6 sichergestellt wird, daß die Folie 5 genügend stark am Klischeezylinder anliegt. Die Farbe 2, die sich in der Farbwanne 1 befindet, wird mit Hilfe einer nicht gezeigten Farbpumpe laufend erneuert.

Im Farbkreislauf ist ein Mischbehälter 7 und eine Meßkammer 8 angeordnet, die in Fig. 2 gezeigt sind. Die Farbe gelangt durch das Rohr 9 vom Farbbehälter 1 über ein zunächst geöffnetes erstes Ventil 10 in die Meßkammer 8 und durchläuft diese, um anschließend in den Mischbehälter 7 zu gelangen. Überschüssige Farbe, insbesondere wenn das erste Ventil 10 wie weiter unten beschrieben geschlossen ist, kann durch ein Überlaufrohr 11 in den Mischbehälter 7 abfließen. In der Meßkammer 8 befindet sich ein Temperatursensor 12 sowie Ultraschallgeber/-empfänger 13. Mit Hilfe der Ultraschallgeber/-empfänger 13 wird die Laufzeit von Ultraschallpulsen und damit die Schallgeschwindigkeit in der Farbe gemessen, woraus die Zusammensetzung bestimmt werden kann, da die Schallge schwindigkeit bekanntlich von der Zusammensetzung abhängig ist. Nach einer gewissen Zeit wird das erste Ventil 10 geschlossen und ein Entlüftungsventil 14 geöffnet, so daß die Farbe aus der Meßkammer 8 auslaufen kann. Werden die beiden Ultraschallgeber/-empfänger 13 nicht mehr durch eine kontinuierliche Farbsäule verbunden, so wird einer dieser Geber/Empfänger ausgeschaltet, während der andere auf Echobetrieb weiterar beitet, um die Flüssigkeitsoberfläche zu verfolgen. Daraus kann dann die Ausströmge schwindigkeit und damit die Viskosität bestimmt werden. Zweckmäßigerweise wird dabei am Auslauf der Meßkammer 8 eine in der Fig. 2 nicht gezeigte definierte Verengung vor gesehen sein.

Je nach festgestellter Änderung der Zusammensetzung und/oder der Viskosität wird dann aus Vorratsbehältern 15, 16 über Ventile 17, 18 Farbe oder Verdünnung zugegeben. Das erste Ventil 10, das Entlüftungsventil 14, die Ventile 17 und 18 sowie der Temperatursen sor 12 sowie die Ultraschallgeber/-empfänger 13 sind, was in der Figur nicht dargestellt ist, mit geeigneten Steuerungseinrichtungen, insbesondere einem Mikroprozessor oder Computer verbunden, damit die Regelung entsprechend ablaufen kann.

Claims

1. Verfahren zum Regeln der Zusammensetzung und der Viskosität von in einer Druck maschine umlaufender Farbe, dadurch gekennzeichnet,

1) daß die Farbe in die Maschine eingefüllt wird, in der sie dauernd einen Kreislauf zwischen Mischbehälter, Druckeinrichtung und Meßkammer durchläuft;
2) daß in der Meßkammer die Temperatur und mit Hilfe von Ultraschall die Schallge schwindigkeit in der Farbe gemessen werden und daraus die Zusammensetzung der Farbe bestimmt wird, wobei für Temperaturänderungen sowie Änderungen der Schallgeschwindigkeit aufgrund fortschreitender Maschinenlaufzeit Korrekturen bei der Bestimmung der Zusammensetzung durchgeführt werden;
3) daß abwechselnd mit Schritt 2) die Viskosität gemessen wird, indem aus dem Meßbehälter mit einer definierten Auslauföffnung die Farbe auslaufen gelassen wird und die Auslaufgeschwindigkeit mit einem Ultraschallsensor gemessen wird, der die Laufzeit von Ultraschallpulsen mißt, die von der Farbflüssigkeitsoberfläche im Meßbehälter reflektiert werden; und;
4) daß durch Zugabe von Lösungsmittel oder Farbe die Zusammensetzung und die Viskosität geregelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anfänglich die Viskosität mit Hilfe eines Meßbechers oder eines anderen bekannten Verfahrens eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung und Viskosität anfänglich auf einen vorher eingegebenen Wert automatisch geregelt wer den.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach einem vorgegebenen Zyklus mit Hilfe von Ultraschallmessungen bestimmten Werte für die Zusammensetzung als neuer Sollwert eingespeichert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Lö sungsmittel diskontinuierlich zugegeben wird und anschließend solange mit der Zuga be von Lösungsmittel gewartet wird, bis die Farbe die Zusammensetzung vor Zugabe des Lösungsmittels erreicht hat.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Messung der Zusammensetzung und der Viskosität dieselben Ultraschallsen der/-empfänger verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stär ke der Rückkopplung einstellbar ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tem peraturkoeffizient der Änderung der Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur ein stellbar ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Änderung der Viskosität beim Schritt des Zufügens von Lösungsmittel einstellbar ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach je dem Zyklus der Istwert als neuer Sollwert gewählt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmmeldung gegeben wird, wenn nach einer vorgegebenen Zeit nach Öffnen des Lösungsmittelventils keine Viskositätsänderung festgestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung und Regelung der Viskosität gleichzeitig für mehrere Farben durchgeführt wird.