DE2024979A1 - Protective varnish layer applied to unset film of ink - on laminar backing - Google Patents

Description

• Verfahren zum Bedrucken von dünnen Unterlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken von dünnen Unterlagen,zum Beispiel Papier oder auch Pappe, wobei ein schijtzender Lackfilm die Druckfarbe überzieht und den Glanz verstärkt.
• Die Erfindung betrifft auch die nach diesem Verfahren hergestellten Druckerzeugnisse. Insbesondere betrifft sie den verbesserten Schutz noch feuchter Druckfarbe durch einen Lackfilm, so daß das frisch bedruckte Material sofort weiterverarbeitet werden kann, ohne daß Gefahr besteht, daß die Druckfarbe verschmiert. Dadurch wird der Druckvorgang beschleunigt und es werden Verzogerungen vermieden. Das Verfahren kann auf Ein-oder Kehrfarbendruck angewendet werden. Ein Anwendungsbeissiel ist der Druck vielfarbiger Etiketten für Dosen und Verpackungen.
• Gemäß dem Stand der Technik wird das bedruckte material nach dem Passieren der Offsett- oder Buchdruckmaschine gestapelt oder beiseite gelegt, um zu trocknen, bevor der Lack auf das bedruckte Material aufgebracht wird.
• Der Trockenvorgang dauert zwischen einem und sieben Tagen, sogar wenn das Material einen Trockenofen bei 90 - 1500 C durchlaufen hat. Bevor die Druckfarbe getrocknet ist, kann sie durch Berührung oder durch Aneinanderreiben mit anderen Bogen oder LIaschinenteilen verschmiert werden. Die bisher verwendeten Lacke enthalten Kohlenwasserstofflösungsmittel, die sich im Druckfarbenlösungsmittel lösen, wenn dies noch. nicht restlos getrocknet ist und so zu einem Verschwimmen oder'zur völligen Auflösung des Druckbildes führen.
• Es wurde schon vorgeschlagen, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß die Druckfarben wenigstens teilweise hydrophil gemacht werden und auf die noch feuchte Druckfarbe wasserhaltige Lacke aufgebracht werden, die sich in der Druckfarbe lösen und so den Trocknungsvorgang beschleunigen. So enthält zum Beispiel gemäß der U.S. Patentschrift 2 602 072 der Wasser, welches DruckfarbeX sich im lösungsmittel löst und ein Ausflocken oder Ausfällen des Pigmentes bewirkt. Anschließend wird das überzogene Material in einem Ofen ge-trocknetO Gemäß der U.S. Patentschrift 2 974 058 wird ein wasserhaltiger Lack auf dampftrockenbare Druckfarbe aufgetragen, woraufhin durch Heizen Dampf erzeugt und so die Flüssigkeit ausgetrieben wird Bei all diesen Verfahren muß das Unterlagematerial beheizt werden und es müssen sneziella Druckfarben verwendet werden.
• Das Heizen zum Trocknen der Druckfarbe und zum Austreiben der euchtigkeit aus dem Lack kann aber nur mit gemäßigten Temperaturen geschehen um Beschädigungen des Unterlagematerials zu vermeiden. Wenn man Papier über 900 bis 1500 C erhitzt, schrumpft es um einen wesentlichen Betrag und wird 3e nach der Struktur des Papieres und den Aufheizbedingungen während des Trocknens deformiert. Bei noch höheren Temperaturen wird das Schrumpfen stärker und das Papier wird brüchig.
• Diese meist unvorhersehbaren Folgen sind sehr nachteilig bei den nachfolgenden Verarbeitungsgängen, wie z. B. Abschneiden von einer endlosen Bahn in einzelne Etiketten und Anbringen dieser Etiketten auf Dosen und Packungen.
• Außerdem ist das Eindringen von Lösungsmitteln aus dem Lack in das Druckfarbenlösungsmittel unerwünscht, weil es dem Druck ein mattes Aussehen verleiht, so daß das Endprodukt weniger Glanz hat und Farbunterschiede auftreten können, wobei das Bild oft sogar ein gesprenkeltes Aussehen erhält.
• Gemäß der U.S. Patentschrift 2 696 168 wird auf die noch feuchte Druckfarbe eine Lacklösung mit einem flüchtigen lösungsmittel aufgetragen. Diese Lösungsmittel wie z. Bo Alkohol oder Aether sind unan»-enehm und erzeugen-Ventilationsproblee und es ist immer noch Heizen des Unterlagematerials zum Austreiben des Lösungsmittels notwendig. Außerdem sind die Lösungsmittel wenigstens teilweise mit dem Lösungsmittel der Druckfarbe mischbar und gelangen so in die Druckfarbe und bewirken, daß die Druckfarbe verschwimmt, auslliuft oder ein mattes Aussehen erlangt. Gemciß der vorliegenden Erfindung werden Verzögerungen beim Trocknen der Druckfarbe vermieder und es könen handelsübliche Druckfarben benutzt erden, ohne daß das Papier zu stark erhitzt werden muß.
• Außerdem entstehen bei diesem Verfahren keine giftigen Dämpfe, so daß alle Bestimmungen über Luftverschmutzung erfüllt werden.
• Gemäß der Erfindung viird auf eine dünne Unterlage wie z. B. Papier in einer Offset- oder Buchdruckmaschine in einer oder mehreren Farben hydrophobe Druckfarbe aufgebracht, deren Lösungsmittel ohne zu verdampfen durch Gelbildung trocknet (z.B. durch Oxydation und/ oder Polymerisation). Eine wässrige Lösung eines wasserlöslichen, filmbildenden Lackes wird auf die frisch bedruckte und noch feuchte Druckfarbe aufgebracht.
• Anschließend wird das mehrfach überzogene Material mit Mikrowellen bestrahlt, um das Wasser aus der filmbildenden Lösung zu vertreiben. Es entsteht so ein trockener, schützender, durchsichtiger Film, der die noch nicht vollständig getrocknete Druckfarbe bedeckt.
• Das Verfahren kann bei endlosen Bahnen oder aufeinanderfolgenden Bögen angewendet werden, die durch geeignete Vorriciltungen transportiert werden.
• Für dieses Verfahren besonders geeignete Druckfarben besitzen Lösungsmittel auf Ölbasis, wie z. B. wärmeverdicktes, oder nicht verdicktes Leinöl, oder Lösungsmittel, die durch Polvmerisation trocknen. Dies wird normalerweise durch.Wärme beschleunigt, wie z. B. bei Polyvinylacetat, Tqarnstofformaldehyd und Holzöl.
• Bei einigen solchen Stoffen kann auch Oxydation eine Rolle spielen, besonders bei Alkydharzen. Bei allen diesen Stoffen trocknet die Druckfarbe durch Gelbildung, wozu das Eindringen in das Papier beitragt.
• Wenn Oxydation die Hat; sache des Trocknungsvorganges ist, muß Sauerstoff durch die Poren des Papiers an die noch feuchte Druckfarbe gelangen können. Einige Trocknungsvortlänge werden durch Mikrowellen bewirkt und/oder durch von den Mikrowellen im Wasser des Papiers erzeugte MJärme. Vollständige Trocknung der Druckfarbe wird hierbei jedoch nicht erreicht. Die vollständige Gelbildung der Druckfarbenlösungsmittel setzt ein, nachdem der schützende Lackfilm getrocknet ist und das Material den Mikrowellentrockner passiert hat. Das bedruckte Material kann dann weiterbehandelt werden und z. B. geschnitten oder gefaltet werden und auf Dosen oder Verpackungen aufgebracht werden schon bevor die Druckfarbe vollständig getrocknet ist, ohne daß dabei Gefahr des Verschmierens oder sonstiger Schädigungen des Druckbildes auftritt.
• Der besondere Vorzug beim Trocknen des Lackes durch Mikrowellen liegt darin, daß diese selektiv nur mit dem Wasser in der wässrigen Lacklösung koppeln und auf das Wasser Energie übertragen, wobei das Papier nicht direkt aufgeheizt wird. Allerdings wird durch das Verdampfen des Wassers auch einige Wärme auf das Unterlagematerial übertragen.
• Mikrowellen besitzen Frequenzen zwischen 0,3 und 3000 GHz ( 3 x io8 - 3 x 1012 Herz) und bewirken alle eine Erwärmung des Wassers. Bei sehr hohen Prequenzen wird jedoch nur wenig Energie übertragen und es ist von Vorteil, solche Frequenen zu benutzen, bei denen eine starke Koppelung mit dem Wasser auftritt, so daß eine Erwärmung des Unterlagematerials und der Druckfarbe möglichst vermieden wird. Die Resonanzfrequenz des Wassers liegt bei 22 GHz. Deshalb werden vorzugsweise Mikrowellen im Frequenzbereich zwischen 1 und 150 GHz benutzt. Allerdings sind verschiedene Frequenzbänder von staatlichen Behörden verboten. Eine erlaubte und sehr empfehlenswerte Frequenz liegt bei 2,45 GHz. Im übrigen kann ein Frequenz~ bereich zwischen 5,8 und 22,5 GHz benutzt werden.
• Der Audruck "wasserlöslich" für Lacke bedeutet. daß diese zusätzlich wasserlöslich gemacht werden. Die Lacklösung, die hier benutzt wird, ist vorzugsweise konzentriert und hat den niedrigsten Wassergehalt, der möglich ist, ohne daß sich der Lack as der Lösung absetzt. Vorzugsweise enthalten die L;*su!lgen 40 bis 75 Gevlichtsprozente Wasser.
• Die Lacke sind vorzugsweise Kunstharzlacke aus solchen Monomeren, wie Styrol, Vinyltoluol oder aus der Klasse Harnstofformaldehyd und Melaminformaldehyd. Sie können Weichmacher enthalten, wie z. B. Polyalkohole, Öle oder Fettsäuren und eine geringe Menge lösender Substanz wie z. B. Diäthylenglvcol-mono-äthvläther.
• lonenemulgatoren können zur Verbesserung der Wasser löslichkeit zugesetzt werden.
• In Folgenden werden zwei Beisniele für solche Lacke angeführt. In beiden Fällen bilden die Lacke eine wässrige Lösung.
• Lack A.
• Harnstofformaldehydlack 56,9 % Wasser 44,0 % Lack B.
• Melaminformaldehyd 53,5 d60 Wasser 46,5 % Das bedruckte und lacküberzogene Material wird mit Mikrowellen bestrahlt,während einer Zeit, die gerade ausreicht, das Wasser auszutreiben. Die Energieaufnahme variiert dabei mit der Dicke des aufgetragenen Lackes und dessen Wassergehalt. In einem typischen Beispiel werden 0,4 kg I,ack auf 100 qm Unterlage aufgetragen und bilden so einen die Druckfarbe schützenden Lackfilm.
• Diese Menge kann jedoch stark variiert werden. Zum Verdampfen von 1 kg Wasser/std. werden 0,7 kWh benötigt, Aufgrund der hydrophoben Eigenschaften der Druckfarbe kann die Lacklösung direkt auf die noch feuchte Druckfarbe aufgetragen werden, ohne daß die Druckfarbe verschmiert wird oder auslaufen kann. Das Auftragen kann durch Metall- Gummi- oder Kunststoffwalzen erfolgen, die sich mit nicht wischender Bewegung üben die frisch bedruckten Oberflächen bewegen. Zum Auftragen können aber auch Schlitzdüsen- oder Vorhangauftramaschinen benützt werden. Beispielsweise kann die Walze die Farbe direkt aus einem Gefäß mit Lacklösung aufnehmen oder aus diesem über eine weitere Walze oder über eine Rakel mit Farbe versorgt werden.
• Die Lacklösung auf Wasserbasis ist weniger feuer- oder explosionsgefährdet als die bisher benutzten Lacke, die in flüchtigen organischen Lösungsmitteln gelöst sind, wie z. B. in Kohlenwasserstoffen. Außerdem-entfallen die unangenehmen und giftigen Dämpfe.
• Die Erfindung ist beispielsweise und schematisch an Hand der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch Papier mit aufgetragener Druckfarbe und darüber befindlichem Lack.
• Sigç 2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 3 eine schematische Darstellung des Mikrowellenleiters.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt das fertige Druckerzeugnis, das gemäß der Erfindung gedruckt, mit Lacküberzug versehen und mit Mikrowellen getrocknet wird, auf einer Unterlage 5 eine Lage nicht vollständig getrockneter Druckfarbe 6, die auch in Form mehrerer verschiedener Druckfarben vorliegen kann und einen getrockneten Lackfilm 7. Bei. Fig. 1 handelt es sich um eine vergrößerte Darstellung. In Wirklichkeit ist die Dicke der Druckfarbe 6 kaum wahrnehmbar.
• Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, liefert die Aufgabevorrichtung A Bogen B aus dünnem Material wie Z. B.
• Papier zu einer Mehrfarbenoffsetdruckmaschine O.
• Die Bogen laufen zunächst über eine Transportwalze 10, dann unter einer Transportwalze 11 hindurch, über den ersten Gegendruckzylinder 12 und unter der Transportwalze 13 hindurch. Zur eigentlichen Druckmaschine gehört die Auftragswalze 14, die aus einem Behälter 16 über mehrer Rollen 17 die Farbe 15 erhält. Durch den Druckzylinder 18 wird die Farbe auf die Bogen B übertragen, wenn diese um den Gegendruckzylinder 12 laufen. Die Bogen gehen anschließend über n einen weiteren Geg Suckzylinder 19, auf dem eine zweite Farbe aufgetragen werden kann. Diese zweite Farbe 20 gelangt aus einem Behälter 21 über Rollen 22 auf eine Auftragswalze 23 und auf einen Drtlekzylinder 24. Der Druckvorgang kann wiederholt mit weiteren Druckzylindern und zugehörigem Farbauftragswerk wiederholt werden, so daß beliebig viele Narben gedruckt werden können.
• Nach Verlassen des letzten Gegendruckzylinders 19 gelangen die Bogen B zu einer GretRvorrichtung, die endlose Bänder oder Ketten 25 aufweist, mit denen die Bogen zur Lackiermaschine G transportiert werden. Hier gelangen die Bogen mit noch feuchter Druckfarbe über einen Gegendruckzylinder 26 und werden von einer Lackierwalze 27 mit dem Wasserlöslichen Kunstharzlack über zogen. Die Lacklösung 28 wird von einem Behälter 29 mit Rollen 30 auf die Lackierwalze 27 betragen, Diese kann sich über die volle Breite der Bogen B erstrecken. Es können aber auch schmale, nicht zu lackierende Streifen freigelassen werden, wenn auf ihrem Umfang Rillen angebracht sind, oder der Lackauftrag auf die Lackierwalze nur auf bestimmten Bändern erfolgt. So werden auf den Bogen Streifen von Lack freigelassen, auf denen die Bogen später geschnitten oder mit Klebstoff versehen werden können.
• Die feuchten Bogen verlassen den Gegendruczylinder 26 und werden von einer Greifvorrichtung mit endlosen Bändern oder Ketten 31 zum ikrowellentrockner E befördert Dieser besitzt mehrere quer zur Transportrichtung des Papiers verlaufende Wellenleiter 32, 33 und 34, die hintereinander geschatet sind und mit 1800 Krümmern 35 verbunden sind. Obwohl nur drei solche quer verlaufenden Wellenleiter dargestellt sind, können mehrere vorgesehen sein und es können auch-mehrere Mikrowellentrockner angeordnet sein. Der Wellenleiter ist mit einem flexiblen Leiter 36 an einen Wellengenerator 37,- z. B. ein Magnetron oder ein Klystron, angeschlossen, der Mikrowellen der gewünschten Prequenz erzeugt und der 9einerseits von einem Netzteil 38 versorgt wird, das an ein Netz 39 angeschlossen ist. Der Eellenleiter ist vorzugsweise mit, einem Wasserlastwiderstand 40 abgeschlossen, z.B. einem mit Wasser gefüllten Volumen, das über eine Membran mit dem Wellenleiter in Verbindung steht.
• Jeder der quer verlaufenden Wellenleiter 32, 33 und 34 besitzt ein Paar enger Schlitze auf beiden Seiten, durch die die Bogen B kontinuierlich durch die Wellenleiter bewegt werden. Im Innern des Wellenleiters nehmen sie Energie auf, so daß das Wasser verdampft und der Lack getrocknet wird. Der Wasserlaatwiderstand wirkt als sbschlußwiderstand und absorbiert bei Abwesenheit von Bogen B die Mikrowellenenergie. Dies ist z. B. in der Pause zwischen eei aufeinanderfolgenden Polen der Pall oder wenn die Bogen sehr trocken sind, so daß sie nicht alle Energie vom Wellengenerator 37 aufnehmen.
• Es muß möglichst vermieden werden, daß Metallketten oder Metallgreifer durch die Wellenleiter bewegt werden. Es werden daher zum Transport besser Nicht metalle verwendet. Im darvestellten Beispiel werden die Bolzen B von den Endlosbändern oder -kettesn 31 zu einem endlosen Band 41 transportiert, des hohl ausgeführt ist und mit Unterdruck beaufschlagt wird, der in einer Saugvorrichtung 42 erzeugt wird. Der Unterdruck nält die Bogen auf dem endlosen B.mü 41, das din Bogen durch die aufeinanderfolgenden Wellenleiter 32, 33 und 34 transportiert.
• Nach Verlassen der Wellenleiter werden die Bogen von dem endlosen Band 41 durch einen Saugunterbrecher 43 an einer Stelle abgenommen, die genau über einer Endablage F liegt. Die Bogen werden hier bei G gestapelt.
• Da der Lackfilm 7 in dem Mikrowellentrockner getrocknet ist, ist die noch feuchte Druckfarbe 6 geschtzt und die Bogen können sofort gestapelt, umgeschichtet, geschnitten, gefaltet oder in anderer Weise gehandhabt werden, ohne daß die Druckfarbe ausläuft, klebt oder verschmiert. Die Druckfarbe kann dann trocknen, was normalerweise einen Zeitraum zwischen einem und 7 Tagen in Anspruch nimmt.
• Däs Verfahren kann in der Weise abgeändert werden, daß die Bogen B langsamer durch den Mikrowellentrockner laufen als durch die Druckmaschine und die Lackiermaschine, wobei denn mehrere parallele Trocknungsvorrichtungen vorgesehen werden müssen. Das beschriebene Verfahren kann anstelle für separate Bogen B auch für das Drucken von endlosen Bahnen benutzt werden.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bedrucken von dünnen Unterlagen, mit einer Schicht feuchter, hydrophober Druckfarbe, die im Wesentlichen durch Bildung und nicht durch Verdampfung des Druckfarbeniösungsmittels trocknet, wobei mindestens auf den bedruckten Teil der Untere lage eine Lackschicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß a) direkt auf dii frisch gedruckte und noch feuchte Druckfarbschicht eine Schicht einer wässrigen Lösung von wa8serlösliches, filmbildendem Lack aufgetragen wird, und daß b) sofort anschließend das mit feuchter Druckfarbe und feuchtem Lack versehene Unterlagematerial elektromagnetischen Wellen einer Frequenz zwischen-0,3 und 3000 GHz ausgesetzt wird, wodurch das Wasser verdampft und ein Endprodukt erzeugt wird, bei dem die hoch feuchte Druckfarbe eingeschlossen ist zwischen der Unterlage und einem trockenen, schützenden Lackfilm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromngnetischen Wellen eine Frequenz zwischen 1 und 150 GHz haben.

3. Verfahren-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d die wässrige Lösung zwischen 40 % und 75 <io Wasser enthalt und der Lack aus wasserlöslichem Kunstharzlack besteht.

4. Verfahren nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack aus Formaldehydharz insbeseondere aus Harnstofformaldehyd- oder Melaminformaldehydharz besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des Unterlagenmaterial aus Papier besteht und die Druckiarbe im. wesentlichen durch Oxydation trocknet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, d als Druckfarbenlösungsmittel wärmeverdicktes Leinöl benutzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlagematerial Papier und als Druckfarbenlösungsmittel kauptsächlich Alkydharz benutzt wird,

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlagematerial Papier benutzt wird und das Druckfarbenlösungsmittel im wesentlichen durch Polymeris-tior trocknet.

9. Druckerzeugnis, bestehend aus einer dünnen Unterlage, einer Lage noch feuchter hydrophober Druckfarbe auf dieser dünnen Unterlage , wobei das Lösungsmittel der Druckfarbe hauptsächlich ohne Verdampfen durch Gelbildung trocknet1 und einem trockenen schützenden Lackfilm über der Druckfarbe.

10. Druckerzeugnis nach Anspruch 9, dadurch gekenezCiehnet, daß die dünne Unterlage aus Papier besteht,

11. Druckerzeugnis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 erzeugt wird.

12. Druckerzeugnis nach Anspruch 11, wobei die dünne Unterlage aus Papier besteht.