DE19738916A1 - Verfahren zur Bestimmung der Konzentration an Feuchtmittelzusätzen im Feuchtmittelkreislauf von Offset-Druckmaschinen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem sich auf einfache Weise die Konzentration an Feuchtmittelzusätzen im Feuchtmittelkreislauf von Offset-Druckmaschinen ermitteln läßt. Die Erfindung betrifft ferner ein Titrationsset zur Durchführung dieses Verfahrens.

In der Offset-Drucktechnik wird neben Druckfarbe und Papier ein Feuchtmittel benötigt, das u. a. die Aufgabe hat, die nicht­ druckenden Partien der Druckplatte farbfrei zu halten. Das Feuchtmittel wird in der Druckmaschine im Kreislauf geführt und auf konstanter Temperatur gehalten. Während des Druckprozesses wird ständig Feuchtmittel verbraucht. Automatische Dosiereinrichtungen sorgen dafür, daß der Verlust ausgeglichen wird.

Unter Feuchtmittelzusätzen, wie in dieser Beschreibung verwendet, werden die Inhaltsstoffe von Feuchtmittelkonzentraten verstanden, die dem Feuchtmittelkreislauf von Offset-Druckmaschinen zugesetzt werden. Erfindungsgemäß bestimmt wird der Anteil an Feuchtmittelkonzentrat in dem Feuchtmittelkreislauf und damit auch der Anteil an Feuchtmittelzusätzen in dem Feuchtmittelkreislauf. In diesem Sinne ist der verwendete Ausdruck "Konzentration an Feuchtmittelzusätzen" zu verstehen.

Der Begriff Feuchtmittel, wie er hier verwendet wird, betrifft eine wäßrige Lösung bestimmter Feuchtmittelzusätze. Diese Feuchtmittelzusätze sind bekannt und werden in der Regel in Form von Konzentraten mit festen Anteilen an organischen und anorganischen Inhaltsstoffen vertrieben, die dann vor Ort den Druckmaschinen zudosiert werden, so daß eine wäßrige Lösung entsteht, die die Feuchtmittelzusätze bzw. das Feuchtmittelkonzentrat in einer Konzentration von etwa 2% enthält. Bei Druckmaschinen mit Filmfeuchtwerken wird dem Feuchtmittelkreislauf außerdem noch 5-15% Isopropanol zugesetzt.

Die über das Feuchtmittelkonzentrat in den Feuchtmittelkreislauf eingebrachten Feuchtmittelzusätze haben mehrere Aufgaben zu erfüllen:

• 1. Konstanthalten des pH-Wertes,
• 2. Stabilisieren des Farb-Wasser-Gleichgewichtes,
• 3. Farbfreihalten der bildfreien Partien der Druckplatte,
• 4. Schutz des Feuchtmittelkreislaufs vor Verkeimung durch Mi­ kroorganismen.

Die Aufgabe der automatischen Dosiersysteme bei Offset- Druckmaschinen ist es, die von den Herstellern der Feuchtmittelkonzentrate angegebenen Konzentrationen (in der Regel etwa 2%) möglichst genau und konstant zu gewährleisten, indem sie gegebenenfalls Feuchtmittelkonzentrat in den Feuchtmittelkreislauf nachdosieren.

Solche Dosieranlagen, die das Feuchtmittelkonzentrat und gegebenenfalls auch das Isopropanol dem Feuchtmittelkreislauf zudosieren, arbeiten normalerweise volumetrisch und ein integriertes Dichte-Meß- und Kontrollsystem sorgt dafür, daß der Alkoholanteil im Umlaufsystem konstant gehalten wird. Die Dichte des Feuchtmittels wird dabei über die Eintauchtiefe einer Spindel gemessen und auf einer elektronischen Anzeige in Vol.-% Isopropanol dargestellt.

Zur Ermittlung der Konzentration der Feuchtmittelzusätze wird in der Praxis sehr häufig der Leitwert des Feuchtmittels herangezogen und elektronisch angezeigt. Bei den meisten Feuchtmittelzusätzen ist die Leitfähigkeit direkt proportional zur Konzentration des Feuchtmittelkonzentrats in dem Feuchtmittel, d. h. zum Gehalt der Feuchtmittelzusätze in dem Feuchtmittelkreislauf. Daher läßt sich im Prinzip der Gehalt an Feuchtmittelzusätzen in dem Feuchtmittelkreislauf aus dem Leitwert des Feuchtmittels ermitteln.

In der Praxis erweist sich diese Methode häufig als untauglich. Die Leitfähigkeit wird durch zahlreiche Faktoren beeinflußt und diese können das Meßergebnis erheblich verfälschen. Während des Druckprozesses kann die Leitfähigkeit durch heraus gelöste Papierstrichanteile und Verschmutzungen durch Druckfarbe um bis zu 50% ansteigen, während Isopropanol im Feuchtmittel die Eigenschaft hat, mit zunehmender Konzentration die Leitfähigkeit zu verringern. Die Bestimmung der Konzentration der Feuchtmittelzusätze über die Leitfähigkeit ist daher stets mit großen Fehlern behaftet und sehr umständlich durchzuführen und darüber hinaus von der Isopropanolkonzentration abhängig. Allgemein muß zum Überprüfen der Konzentration der Feuchtmittelzusätze wie folgt vorgegangen werden:

• 1. Es werden Feuchtmittel mit einer Konzentration von 1, 2 und 3% an Feuchtmittelzusätzen hergestellt, die jeweils dazu­ gehörige Leitfähigkeit wird gemessen und die erhaltenen Werte werden als Eichgerade aufgezeichnet.
• 2. Dem Feuchtmittelkreislauf der Druckmaschine wird eine Probe entnommen, die Leitfähigkeit der Probe gemessen und mit Hilfe der zuvor erstellten Eichgeraden wird die Konzentra­ tion der Feuchtmittelzusätze in dem Feuchtmittelkreislauf bestimmt.

Hierbei treten jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten und Problemen auf. So werden die Elektrodenoberflächen der Leitfähigkeitselektrode leicht durch Farbpartikel verschmutzt, wodurch sich die Meßwerte verfälschen. Bei den Messungen muß außerdem berücksichtigt werden, daß die Leitfähigkeit temperaturabhängig ist.

Auch ist der überwiegende Anteil der Druckmaschinen mit einem Filmfeuchtwerk ausgestattet, wobei dem Feuchtmittelkreislauf neben dem Feuchtmittelkonzentrat auch 5-15% Isopropanol zugesetzt werden. Durch die gegenläufigen Effekte bei der Dichte- und Leitfähigkeitsmessung durch das Feuchtmittelkonzentrat und Isopropanol ist eine sichere Bestimmung der jeweiligen Konzentration vor Ort in der Druckerei sehr schwierig. Hierzu müßte zunächst die Isopropanol-Konzentration im System genau bestimmt werden, was aber über eine Dichtemessung mit der Spindel nicht mehr möglich ist, da die Dichte in hohem Maße auch von dem Zusatz an Feuchtmittelkonzentrat beeinflußt wird (das Feuchtmittelkonzentrat hat eine höhere Dichte als Wasser). Bei der Bestimmung der Alkoholkonzentration durch die Dichtemessung muß das entsprechend berücksichtigt werden, was in der Praxis kaum möglich ist (da die genaue Konzentration des Feuchtmittelkonzentrats im Feuchtmittel nicht bekannt ist).

In der Praxis kommt es daher durchaus vor, daß sich die Effekte der Feuchtmittelzusätze und des Zusatzes von Isopropanol auf die Dichte und die Leitfähigkeit derart gegenseitig beeinflussen, daß die Leitfähigkeitsmessung im Feuchtmittelkreislauf die richtige Konzentration an Feuchtmittelkonzentrat vortäuscht, obwohl die Dosierung vollkommen überhöht ist.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Konzentration an Feuchtmittelzusätzen im Feuchtmittelkreislauf von Offset-Druckmaschinen zur Verfügung zu stellen, das die vorstehenden Schwierigkeiten nicht aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach zu handhabendes Set zur Bestimmung der Konzentration an Feuchtmittelzusätzen an Offset-Druckmaschinen zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Bestimmung der Konzentration an Feuchtmittelzusätzen im Feuchtmittelkreislauf von Offset-Druckmaschinen zur Verfügung gestellt, bei dem

• - dem Feuchtmittelkreislauf eine Probe der wäßrigen Feuchtmittellösung entnommen wird,
• - diese Probe bis zu einer vorbestimmten Änderung des pH-Wertes titriert wird,
• - die Konzentration der Feuchtmittelzusätze anhand der benötigten Menge an Titrationsmittel bestimmt wird.

Erfindungsgemäß wird ebenfalls ein Titrationsset zur Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung gestellt bestehend aus einer Entnahmevorrichtung für die Probe der wäßrigen Feuchtmittellösung, einem Gefäß zur Durchführung der Titration, einer Indikatorlösung und einer Titrationslösung.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt dabei die Tatsache aus, daß alle Feuchtmittelkonzentrate ein Puffersystem enthalten, das den pH-Wert im Feuchtmittelkreislauf konstant halten soll. Die Kapazität dieses Puffersystems ist dabei näherungsweise proportional zu der Konzentration des Puffers in dem Feuchtmittelkreislauf. Da das Verhältnis zwischen dem Puffersystem und den anderen Inhaltsstoffen des Feuchtmittels ebenfalls konstant ist, ist die Kapazität des Puffers in dem Feuchtmittelkreislauf näherungsweise proportional zu der zu ermittelnden Konzentration an Feuchtmittelzusätzen bzw. an Feuchtmittelkonzentrat in dem Feuchtmittelkreislauf.

In Abhängigkeit der Konzentration des Puffersystems kann das Puffersystem den Zusatz einer gewissen Menge an Säure oder Base abpuffern, die Pufferleistung versagt jedoch, wenn zuviel Säure oder Base zugesetzt werden (Überschreiten der Pufferkapazität). Durch die Menge an zugesetzter Säure oder Base, die das Puffersystem in dem Feuchtmittelkreislauf gerade noch abpuffern kann, kann daher in sehr guter Näherung auf die Konzentration an Feuchtmittelzusätzen bzw. an Feuchtmittelkonzentrat in dem Feuchtmittelkreislauf geschlossen werden.

Erfindungsgemäß wird daher eine Feuchtmittellösung mit einer Säure oder Base titriert, bis eine signifikante pH-Wert- Änderung auftritt, also die Kapazität des Puffers in der Feuchtmittellösung erschöpft ist. Anhand der hierzu benötigten Menge an Säure oder Base kann unmittelbar auf die Konzentration an Feuchtmittelzusätzen bzw. den Anteil von Feuchtmittelkonzentrat geschlossen werden.

Erfindungsgemäß bevorzugt erfolgt die Titration der Probe der wäßrigen Feuchtmittellösung mit einer Base, besonders bevorzugt mit einer Alkalimetall-Hydroxidlösung in einer Konzentration von 0,01 bis 2 Mol/l. Eine Natriumhydroxidlösung ist besonders bevorzugt.

Die Titration erfolgt bevorzugt dadurch, daß der wäßrigen Feuchtmittellösung ein Indikator zugesetzt wird, der einen Farbumschlag in einem pH-Bereich von 5-9 zeigt. Der Indikator wird erfindungsgemäß beispielsweise als Indikatorlösung eingesetzt, wobei die Konzentration des Indikators in der Indikatorlösung bevorzugt 0,05-10% ausmacht. Geeignete Indikatoren sind bekannt und können Standardwerken auf dem Gebiet der Chemie entnommen werden. Bevorzugt ist Phenolphthalein, das beispielsweise in 0,05-10%iger ethanolischer Lösung verwendet werden kann. Es ist selbstverständlich auch möglich, den pH-Wert bei der Titration anders als durch Zusatz eines Indikators zu bestimmend beispielsweise potentiometrisch, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren auch automatisiert werden kann. Die Verwendung eines Indikators und des erfindungsgemäßen Sets ist jedoch aus Kosten- und Praktikabilitätsgründen bevorzugt.

Bei der Ausführung des Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform wird dem Feuchtmittelkreislauf mittels eines geeigneten Entnahmegerätes, beispielsweise einer Spritze, eine Probe der wäßrigen Feuchtmittellösung entnommen und in ein Gefäß, bevorzugt ein Meßgefäß überführt. Es wird eine genau definierte Menge an Feuchtmittellösung in das Gefäß eingefüllt (wobei die Menge entweder über die Entnahmevorrichtung definiert wird oder über eine Markierung im Gefäß). Diese Probe wird dann mit einem Indikator versetzt und mit der mitgelieferten Titrierlösung bis zum Farbumschlag des Indikators titriert, wobei die Anzahl der Tropfen an Titrierlösung, die der Probe bis zum Farbumschlag des Indikators zugesetzt werden, bestimmt wird. Bevorzugt anhand eines Diagramms (oder einer Tabelle), das bevorzugt jedem Titrationsset beiliegt, das aber auch vorher durch Herstellen von Eichlösungen erstellt werden kann, wird dann aus der Anzahl der Tropfen Titrierlösung bis zum Indikatorumschlag die Konzentration der Feuchtmittelzusätze im Feuchtmittelkreislauf direkt abgelesen.

Anhand der so ermittelten Konzentration der Feuchtmittelzusätze in dem Feuchtmittelkreislauf kann dann gegebenenfalls über eine Nachdosierung des Feuchtmittelkonzentrats die gewünschte Konzentration eingestellt werden.

Nachdem auf diese Weise unabhängig von einem möglichen Gehalt an Isopropanol in dem Feuchtmittelkreislauf die Konzentration der Feuchtmittelzusätze bestimmt wurde, kann diese Konzentration bei der Bestimmung des Gehalts an Isopropanol über die Dichte der Feuchtmittellösung verwendet werden, und der Isopropanolgehalt kann recht genau bestimmt werden. Die Schwierigkeit bei den bekannten Verfahren zur Bestimmung der Konzentration der Feuchtmittelzusätze im Feuchtmittelkreislauf, daß sich nämlich die Meßwerte für die Isopropanolkonzentration und die Meßwerte für die Konzentration der Feuchtmittelzusätze im Feuchtmittelkreislauf gegenseitig beeinflussen, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden.

Ein erfindungsgemäßes Titrationsset enthält ein Gefäß, das bevorzugt eine Eichung für eine bestimmte Volumenmenge aufweist und eine Entnahmevorrichtung zum Entnehmen der Prüfflüssigkeit aus dem Umlaufsystem, bevorzugt eine Spritze. Ferner enthält das erfindungsgemäße Titrationsset eine Indikatorlösung, beispielsweise eine 1%ige Lösung von Phenolphthalein in Ethanol und eine Titrationslösung, z. B. 0,1 molare Natronlauge, in einem geeigneten Gefäß, bevorzugt in einer Tropfflasche.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den bekannten Verfahren zur Bestimmung der Konzentration an Feuchtmittelzusätzen im Feuchtmittelkreislauf von Offset- Druckmaschinen den Vorteil, daß es nicht durch einen möglichen Isopropanolgehalt beeinflußt wird. Weiterhin weist es den Vorteil auf, daß das Ergebnis nicht durch Farbverschmutzung oder Papierstaub verfälscht wird. Auch hat die Temperatur in dem bei Offset-Druckmaschinen üblichen Bereich von 10-35°C keinen Einfluß auf das Meßergebnis und das Verfahren kann unter Verwendung unterschiedlichster Versuchsbedingungen mit einer Genauigkeit von 0,1 Vol.-% reproduzierbar durchgeführt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Vergleichsbeispiel 1

Mit einer handelsüblichen Meßvorrichtung wurde bei einer Messung vor Ort an einer Offset-Druckmaschine im Feuchtmittelkreislauf aus der Leitfähigkeit von 1600 µS/cm eine Konzentration von 2,1 Vol.-% Feuchtmittelkonzentrat und mit der Dichte-Spindel eine Isopropanolkonzentration von 12 Vol.-% ermittelt. Diese Werte wurden in einem Prüflabor überprüft. Gaschromatographische Messungen in diesem Labor ergaben eine Isopropanolkonzentration von 31 Vol.-% und durch Säure-Base- Titration wurde eine Konzentration an Feuchtmittelzusätzen bzw. an Feuchtmittelkonzentrat von 5,2 Vol.-% bestimmt. Dies zeigt, daß mit den üblichen Verfahren zur Bestimmung der Konzentration an Feuchtmittelzusätzen und Isopropanol im Feuchtmittelkreislauf sehr große Fehler auftreten und es praktisch nicht möglich ist, die richtigen Werte zu ermitteln.

Beispiel 1

Es wurde ein Titrationsset mit einem Meßgefäß mit einer 5 ml Eichung, einer Spritze zum entnehmen der Prüfflüssigkeit aus dem Feuchtmittelkreislauf, einer 10 ml Tropfflasche mit Indikatorlösung (1%ige Lösung von Phenolphthalein in Ethanol) und einer 20 ml Tropfflasche mit einer Titrationslösung (0,1 molare Natronlauge) verwendet. Zur Konzentrationsbestimmung wurden mit der Spritze des Titrationssets aus dem Feuchtmittelkreislauf der Offset- Druckmaschine insgesamt 5 ml Prüfflüssigkeit entnommen und mit einem Tropfen Phenolphthalein versetzt. Unter ständigem Umschütteln wurde tropfenweise von der Titrationslösung Natronlauge zugegeben, bis ein Farbumschlag von farblos nach rot erfolgte. Der Farbumschlag erfolgte nach Zugabe von 18 Tropfen der Natriumhydroxidlösung. Gemäß einer vorher erstellten und dem Titrationsset beigefügten Tabelle entsprechen 10 Tropfen 1 Vol.-%, 20 Tropfen 2 Vol.-% und 30 Tropfen 3 Vol.-% Feuchtmittelkonzentrat in dem Feuchtmittelkreislauf. Demnach enthält die gemessene Probe 1,8 Vol.-% Feuchtmittelkonzentrat. Eine genaue Überprüfung des Gehalts an Feuchtmittelkonzentrat in dem Feuchtmittelkreislauf in einem Prüflabor zeigt, daß der gemessene Gehalt an Feuchtmittelkonzentrat mit dem tatsächlichen Gehalt an Feuchtmittelkonzentrat exakt übereinstimmt.

Beispiel 2

Zu wäßrigen Lösungen mit 2, 5, 10 und 15 Vol.% Isopropanol wurden jeweils 2 Vol.-% eines bekannten Feuchtmittelkonzentrates zudosiert. Von diesen Lösungen wurde mit Hilfe des in Beispiel 2 beschriebenen Titrationssets der Gehalt an Feuchtmittelkonzentrat bestimmt. Bei allen Lösungen wurde exakt die eingesetzte Menge Feuchtmittelkonzentrat gefunden.

Diese Versuche zeigen, daß die Isopropanolkonzentration zumindest in dem Bereich der im Feuchtmittelkreislauf von Offset-Druckmaschinen auftritt, keinen Einfluß auf das Meßergebnis hat.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung der Konzentration an Feuchtmittelzusätzen im Feuchtmittelkreislauf von Offset- Druckmaschinen, bei dem

• - dem Feuchtmittelkreislauf eine Probe der wäßrigen Feuchtmit­ tellösung entnommen wird,
• - diese Probe bis zu einer vorbestimmten Änderung des pH-Wertes titriert wird,
• - die Konzentration der Feuchtmittelzusätze anhand der benötig­ ten Menge an Tritrationsmittel bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Konzentration der Feuchtmittelzusätze anhand einer Tabelle oder Eichgeraden bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Titration mit einer 0,01-2 molaren Alkalimetall-Hydroxidlösung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Probe der wäßrigen Feuchtmittellösung ein Indikator zugesetzt wird, der einen Farbumschlag in einem pH-Wert von 5-9 zeigt.

5. Titrationsset zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bestehend aus einer Entnahmevorrichtung für die Probe der wäßrigen Feuchtmittellösung, einem Gefäß zur Durchführung der Titration, einer Indikatorlösung und einer Titrationslösung.

6. Titrationsset nach Anspruch 5, bei dem das Entnahmegerät für die Probe der wäßrigen Feuchtmittellösung eine Spritze darstellt und die Titrationslösung in einer Tropfflasche zur Verfügung gestellt wird.