DE19717582A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Druckerzeugnisses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vor­ richtung zur Herstellung eines Druckerzeugnisses gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. dem Gattungsbe­ griff des Anspruches 7.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Drucker­ zeugnisses ist der sogenannte Tiefdruck, der gegenüber konkurrierenden Druckverfahren Qualitätvorteile und eine höhere Produktivität hat. Man nimmt allerdings re­ lativ hohe Herstellungskosten für die Druckform im Ver­ gleich zu anderen Druckverfahren in Kauf. Der Tiefdruck ist daher dann besonders interessant, wenn Druckerzeug­ nisse mit großer Auflage bei vergleichsweise hohen Qua­ litätsansprüchen, z. B. Zeitschriften, Kataloge oder Werbebeilagen, hergestellt werden sollen.

Die beim Tiefdruck verwendete Druckfarbe enthält ein Lösemittel, das durch ein schnelles Verdunsten in einem Luftstrom die Trocknung der Druckfarbe bewirkt. Unter­ suchungen zur Umweltrelevanz des Tiefdrucks mit löse­ mittelenthaltenden Farben haben gezeigt, daß der Tief­ druck in bezug auf Abfallmenge, Energieverbrauch und Abwärmeerzeugung günstigere Daten als der konkurrie­ rende Rollen-Offset aufweist.

Beim sogenannten Illustrationstiefdruck wird als Löse­ mittel Toluol verwendet, das beim Trocknungsvorgang aus dem Druckerzeugnis ausgetrieben und bis zu 99% in Absorberanlagen zurückgewonnen wird, so daß es sich demnach hier um ein vergleichsweise umweltfreundliches Verfahren handelt.

In den Druckerzeugnis sen verbleibt lediglich ein gerin­ ger Rest von ca. 20 bis 100 mg/m², der allerdings auf­ grund der niedrigen Geruchsschwelle für Toluol von 20 mg/m³ Luft noch deutlich wahrnehmbar ist. In den letz­ ten Jahren wurden die Wirkungen von Toluol auf den menschlichen Organismus lebhaft und kontrovers disku­ tiert. So wurde beispielsweise in Dänemark empfohlen, die Verteilung von Werbebeilagen, die im Illustrations­ tiefdruck hergestellt worden sind, nur noch mit Hand­ schuhen und Gasmaske durchzuführen.

Die Auswirkungen von Toluol auf den menschlichen Orga­ nismus wurden jedoch in jüngster Zeit umfassend unter­ sucht, wobei durch die Resttoluolmenge beim Illustrati­ onstiefdruck keine gesundheitsschädigenden Wirkungen feststellbar waren.

Es ist jedoch dennoch wünschenswert, auch diese Toluol­ reste aus den Druckerzeugnissen zu reduzieren, um ei­ nerseits die in die Atomsphäre gelangenden Toluolmengen noch weiter zu verringern und andererseits die aufgrund der Wahrnehmbarkeit des Toluols von Fall zu Fall geäu­ ßerten gesundheitlichen Bedenken abzubauen.

Die Entfernung der geringen Resttoluolmengen ist tech­ nisch bisher noch nicht gelöst worden. Eine Ursache da­ für ist die Tatsache, daß bei den heutigen Tiefdruckma­ schinen zur Entfernung des Toluols nur eine sehr kurze Trockenstrecke zur Verfügung steht. Selbst die Möglich­ keit einer Erwärmung dieser Trocknungsluft ist nur an Druckmaschinen gegeben. Es wäre zwar technisch denkbar, mit einer Heißlufttrocknung noch einen weiteren Teil des Resttoluols auszutreiben, doch haben frühere Unter­ suchungen gezeigt, daß auch eine Erwärmung der Trock­ nungsluft bis auf Temperaturen, bei denen bereits Druckschwierigkeiten auftraten, nur zu relativ geringen Erhöhungen der Temperatur der Papierbahn führten. Dementsprechend gering war auch die Verringerung der Resttoluolmenge. Der Grund hierfür ist insbesondere die sich bei den hohen Bahngeschwindigkeiten von bis zu 15 m/s ausbildende Laminarströmung an der Oberfläche des Druckerzeugnisses.

Der Einsatz einer Nachtrocknungseinrichtung mit einer oder mehreren Trockentrommeln scheitert sowohl am hohen Platzbedarf der Trockentrommeln, die an Altanlagen da­ mit nicht nachrüstbar wären, als auch an der Tatsache, daß Druckerzeugnisse des Illustrationstiefdrucks wäh­ rend eines Maschinendurchlaufs auf der Vorder- und auf der Rückseite bedruckt werden. Ein Kontakt der be­ druckten Bahn mit einer heißen Trommel könnte von Fall zu Fall zu einem unerwünschten Ablegen der Druckfarbe auf dieser Trommel führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung eines Druckerzeugnisses gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie die Vorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 7 dahingehend weiterzuentwickeln, daß auch der Restgehalt an Lösemit­ teln der Druckfarbe weiter reduziert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. 7 gelöst, indem das Druckerzeugnis bei der Trocknung einer Mikrowellen­ strahlung ausgesetzt wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Druc­ kerzeugnis vor der Trocknung durch die Mikrowellen­ strahlung einer Trocknung durch einen Luftstrom ausge­ setzt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden anhand eines Ausführungs­ beispieles und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Druckwerks und

Fig. 2 ein Diagramm, das die Verminderung des Wasser- und Lösemittelgehalts bei Einwirkung der Mikro­ wellenstrahlung zeigt.

Das Kernstück einer Vorrichtung zur Herstellung eines Druckerzeugnisses ist das Druckwerk, wie es schematisch in Fig. 1 angedeutet ist. Es besteht im wesentlichen aus einem Druckformzylinder 1, der während seiner Rotation in einer mit Druckfarbe gefüllten Farbwanne 2 ein­ taucht. Die auf der Oberfläche des Druckformzylinders ausgebildete Tiefdruckform wird während der Rotation des Druckformzylinders 1 mit Farbe benetzt. Überflüs­ sige Farbe wird von der Oberfläche des Druckformzylin­ ders durch eine sogenannte Rakel 3 abgestriffen. Zur Übertragung der Druckfarbe von der Oberfläche des Druckformzylinders 1 auf ein herzustellendes Drucker­ zeugnis 10 wird die Papierbahn durch eine Gummiwalze, den sogenannten Presseur 4, auf den Druckformzylinder 1 aufgepreßt.

Die Übertragung der Druckfarbe auf ein herzustellendes Druckerzeugnis 10 erfolgt mittels einer Gummiwalze, dem sogenannten Presseur 4, der auf den Druckformzylinder 1 aufgepreßt wird.

Die Druckfarbe besteht üblicherweise aus den Bestand­ teilen Bindemittel, Farbstoffe bzw. Pigmente, Lösemit­ tel und Additiven.

Nach der Übertragung der Druckfarbe auf das herzustel­ lende Druckerzeugnis erfolgt die Trocknung der Druck­ farbe in einer ersten Trocknungseinrichtung 5. Die Trocknung der Druckfarbe ist ein rein physikalischer Prozeß, der durch ein schnelles Verdunsten der verwen­ deten Lösemittel in einem Luftstrom und paralleler Ver­ festigung der Bindemittel erfolgt. Die verwendete Trocknungsluft kann dabei auch wahlweise erwärmt auf das Druckerzeugnis aufgeblasen werden. In der durch die erste Trocknungseinrichtung 5 gebildeten ersten Trocknungszone verdunstet das Lösemittel, beispiels­ weise Toluol, bis auf einen Restgehalt fast vollstän­ dig.

Das verdunstete Lösemittel wird in einer nachgeschalte­ ten, nicht näher dargestellten Absorberanlage konden­ siert und nahezu vollständig zurückgewonnen.

Der Restgehalt des Lösemittels im Druckerzeugnis, ins­ besondere bei Verwendung von Toluol, ist aufgrund der niedrigen Geruchsschwelle noch deutlich wahrnehmbar. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, nach der er­ sten Trocknungseinrichtung 5 eine zweite Trocknungsein­ richtung 6 vorzusehen, die das Druckerzeugnis einer Mi­ krowellenstrahlung aussetzt. Diese Mikrowellen- Nachtrocknung ermöglicht die Erzeugung von thermischer Energie direkt in dem Druckerzeugnis, so daß es dort zu einer Temperaturerhöhung und damit zu einer Verdampfung des Lösemittels und Wasser kommt.

Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Trocknung des Druckerzeugnisses nur mittels Mikrowel­ lenbestrahlung durchzuführen.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich gezeigt, daß sich der Lösemittelgehalt im Ver­ gleich zum Wassergehalt wesentlich stärker reduziert. Versuchsweise wurde ein Druckerzeugnis, mit einem Was­ sergehalt von 4,3% und einem Resttoluolgehalt von 13 mg/m² einer Mikrowellenstrahlung von 500 W über einen Zeitraum von 90 s ausgesetzt. Dabei ergaben sich die in der nachfolgenden Tabelle angeführten und im Diagramm gemäß Fig. 2 dargestellten Meßergebnisse

In Fig. 2 ist der normierte Wasser- bzw. Toluolgehalt des Druckerzeugnisses gegenüber der Zeit der Mikrowellenbestrahlung aufgetragen. Ausgegangen wurde dabei von einem Druckerzeugnis, wie es beispielsweise nach der Trocknung in der ersten Trocknungseinrichtung 5 vorliegt. In der Zeichnung ist mit durchgezogener Li­ nie die Veränderung des Toluolgehalts und mit gestri­ chelter Linie die Veränderung des Wassergehalts darge­ stellt. Es ist deutlich erkennbar, daß sich der Toluol­ gehalt offensichtlich wesentlich schneller reduziert. Dieser Effekt ist jedoch nicht unerwünscht, da sich zu­ sätzlich zur Verminderung des Resttoluols auf diese Art und Weise ein für die Weiterverarbeitung optimaler Was­ sergehalt im Druckerzeugnis einstellen läßt.

Die hohe Dielektrizitätskonstante (ε = 78) von Wasser ermöglicht eine sehr effiziente Absorption der einge­ strahlten Mikrowellenenergie. Die Energieaufnahme führt zu einer Erwärmung des Wassers und damit des Drucker­ zeugnisses. Aufgrund der niedrigen Elektrizitätskon­ stante (ε = 3) des Druckerzeugnisses (= Papier) sind je­ doch kaum störende Wechselwirkungen mit dem Drucker­ zeugnis zu erwarten.

Die unterschiedliche Verminderung des Wasser- bzw. Resttoluolgehalts durch die Einwirkung der Mikrowellen­ strahlung läßt sich wie folgt erklären:
Betrachtet man die drastischen Unterschiede in den Ver­ dampfungswärmen von Wasser mit 539 cal/g und Toluol mit 82,6 cal/g, so ist zu sehen, daß die Verdampfung von Toluol energetisch deutlich bevorzugt ist. Eine Tempe­ raturerhöhung in dem Druckerzeugnis führt also bei gleichzeitigem Vorhandensein von Toluol und Wasser zu einer deutlich schnelleren Verdampfung des Toluols, wo­ bei die eigentliche Energieübertragung auf das Wasser erfolgt ist.

Die Steuerung der Mikrowellenenergie kann beispiels­ weise in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Drucker­ zeugnisses durch das Druckwerk erfolgen. So ist es ins­ besondere erforderlich, daß die Mikrowellenstrahlung bei Stillstand der Vorrichtung ausgeschaltet wird, um eine Beschädigung des gerade in der zweiten Trocknungs­ einrichtung 6 befindlichen Teils des Druckerzeugnisses zu vermeiden.

Ferner wäre es auch denkbar, die Mikrowellenleistung vom Wassergehalt des Druckerzeugnisses abhängig zu ma­ chen. Der Wassergehalt kann dabei nach der Mikrowellen­ trocknung in der zweiten Trocknungseinrichtung 6 be­ stimmt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierfür ein Mikrowellensensor 7 der zweiten Trocknungs­ einrichtung 6 nachgeschaltet.

Die zweite Trocknungseinrichtung 6 zur Beaufschlagung des Druckerzeugnisses mit Mikrowellenstrahlen kann bei entsprechender Leistung mit geringstem Platzbedarf auch in bestehende Anlagen installiert werden. Die erforder­ liche Leistung richtet sich hauptsächlich nach der Ge­ schwindigkeit des Druckerzeugnisses und der gewünschten Verminderung des Toluolgehalts.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Druckerzeugnisses (10), wobei wenigstens eine Druckfarbe auf das Druc­ kerzeugnis übertragen und das Druckerzeugnis an­ schließend getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerzeugnis bei der Trocknung einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerzeugnis im Tiefdruckverfahren herge­ stellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckerzeugnis vor der Trocknung durch die Mikrowellenstrahlung einer Trocknung durch einen Luftstrom ausgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Druckfarbe ein Lösungsmittel ent­ hält, das bei der Trocknung zumindest teilweise ver­ dunstet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Mikrowellenstrahlung in Abhän­ gigkeit von der Geschwindigkeit des Druckerzeugnis­ ses (10) gesteuert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Mikrowellenstrahlung in Abhän­ gigkeit vom Wassergehalt des Druckerzeugnisses (10) gesteuert wird.

7. Vorrichtung zur Herstellung eines Druckerzeugnisses mit einem Druckformzylinder (1) zur Übertragung ei­ ner Druckfarbe auf das Druckerzeugnis (10) sowie ei­ ner Trocknungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungseinrich­ tung eine Einrichtung (6) zur Beaufschlagung des Druckerzeugnisses (10) mit einer Mikrowellenstrah­ lung vorsieht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungseinrichtung ferner eine vorge­ schaltete Einrichtung (5) zur Beaufschlagung des Druckerzeugnisses (10) mit einem Luftstrom vorsieht.