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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zur Vermeidung von
Schäden
bei Druckvorgängen
aufgrund von statischer Elektrizität, und sie betrifft insbesondere
ein Druckverfahren zur Vermeidung von verschiedenen Schäden aufgrund
von statischer Elektrizität
in einem Stapel von vielen Papierblättern, die einem elektrostatischen
Druckvorgang unterzogen werden.
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Stand der
Technik
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Wie
gut bekannt ist, werden beim Rotationstiefdruck Vertiefungsabschnitte
(Zellen) von Zeichen oder Figuren repräsentierenden Punkten, die auf
der peripheren Oberfläche
eines Tiefdruckstockzylinders bereitgestellt sind, mit Tinte gefüllt. Dann
wird Endlosdruckpapier dazu gebracht, die periphere Oberfläche des
Tiefdruckstockzylinders zu passieren, während es gegen diesen mittels
eines Gegendruckzylinders gepresst wird, so dass die Tinte in den
Zellen auf eine Kontaktoberfläche
des Druckpapiers übertragen wird,
wodurch die Zeichen oder Figuren dazu gebracht werden, sich auf
der Papieroberfläche
zu entwickeln.
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Zur
Erleichterung der Übertragung
der Tinte vom Inneren der Zellen auf das Druckpapier wird statische
Elektrizität
verwendet. Somit wird bei dem elektrostatischen Tiefdruckvorgang
das Papier gegen die Oberfläche
des Druckstockzylinders durch den Gegendruckzylinder gepresst, während von
einer Papierrolle zugeführtes
kontinuierliches Papier zwischen dem Tiefdruckstockzylinder und
dem Gegendruckzylinder passiert, so dass die in den Zellen der Druckstockoberfläche des
Tiefdruckstockzylinders eingefüllte
Drucktinte auf die Oberfläche
des Papiers übertragen
wird, und folglich der Druckvorgang vollendet wird.
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Die
Tiefdrucktinte setzt sich zusammen aus elektrisch neutralen feinen
Teilchen. Damit bei dem elektrostatischen Druckvorgang eine effektive Übertragung
der Tinte von den Zellen des Druckstockzylinders auf die Oberfläche des
Papiers bewirkt wird, wird ein elektrisches Feld in einem walzenspaltabschnitt
zwischen dem Druckstockzylinder und dem Gegendruckzylinder erzeugt.
Somit ist es für
die durch dieses elektrische Feld passierenden Teilchen der Drucktinte
in den Zellen des Druckstockzylinders leicht, von den Zellen auf
die Oberfläche
des Papiers übertragen
zu werden, indem die in dem elektrostatischen Feld erzeugte Kraft
verwendet wird. Da das Papier und die Tinte durch das elektrostatische
Feld passieren, wird die Druckoberfläche des dem elektrostatischen
Druckvorgang unterworfenen Papiers homogen positiv und negativ geladen.
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Bei
einem automatischen Herstellungsvorgang von Magazinen, Katalogen
und dergleichen, wird Endlospapier auf beiden Seiten gedruckt und geschnitten,
und in Signaturen gefaltet. Dann wird eine bestimmte Anzahl von
Signaturen zum Ausbilden eines einzelnen Buchs in der Seitenreihenfolge gestapelt,
an beiden Seiten gestoßen,
zu einem Körper
eng gebunden, und in einem Bindevorgang einem Buch zugeführt, und
folglich werden die Stapel in Bücher
ausgebildet.
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Ein
auf die vorstehend beschriebene Weise hergestelltes Buch verursacht
manchmal das Problem, dass wenn ein Leser versucht, Seiten umzudrehen,
er nicht jedes einander gegenüberliegende Seitenpaar
leicht trennen kann, weil die gegenüberliegenden Seiten durch elektrostatische
Anziehung aneinander anhaften. Falls in einem solchen Fall der Leser
die angehafteten Seiten übersieht
oder die Seiten überspringt,
ohne zu versuchen, die angehafteten Seiten abzuschälen, verbleiben
von dem Leser nicht gesehene Seiten, was besonders im Falle eines Verkaufskatalogs
ein Problem verursacht. Zudem sind beim Umdrehen von Seiten auftretende
Knistergeräusche
unangenehm für
den Leser. Es wird davon ausgegangen, dass das unangenehme Gefühl durch die
durch die Trennung induzierte sogenannte elektrische Entladung verursacht
wird.
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Bei
dem auf die vorstehend beschriebene Weise erzeugten Buch verbleiben
positive und negative elektrische Ladungen aufgrund des elektrostatischen
Druckvorgangs homogen auf einer Druckoberfläche jeder Seite. Dabei wird
davon ausgegangen, dass zwischen gegenüberliegenden Seiten des Buchs
eine elektrostatische Kraft von f = kq1q2/r2 gemäß dem Coulomb-Gesetz
wirkt. Daher steigt die Wirkung der elektrostatischen Kraft, wenn
die verbleibenden elektrischen Ladungen sich erhöhen. Ferner wird davon ausgegangen,
dass die gegenüberliegenden
Seiten des Buches lokal einen einzelnen Kondensator ausbilden, der
aus entgegengesetzt geladenen Druckoberflächen mit einer dazwischen angeordneten
Luftlücke
besteht. Wenn die dielektrische Konstante von Luft als „ε" definiert ist, der Abstand
zwischen den gegenüberliegenden
Seiten als „d" und die gegenüberliegende
Oberfläche
als „S", wird bekanntermaßen die
Kapazität
C dieses Kondensators durch die folgende Formel wiedergegeben:
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Und
wenn die elektrische Ladung des Kondensators als Q definiert ist,
wird die elektrische Potenzialdifferenz zwischen den gegenüberliegenden Seiten
gemäß der bekannten
Formel Q = CV (2) als V repräsentiert: V = Q/C (3)
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Da
gemäß vorstehender
Beschreibung jede Seite des Buches im Verlaufe des Buchbindevorgangs
gepresst und eng gebunden wird, verringert sich in der vorstehend
wiedergegebenen Formel (1) „d", wobei „C" ansteigt, und daher
verringert sich „V" bei einem Anstieg
von „C", weil „Q" gemäß der beim Druckvorgang
angelegten Spannung fixiert ist. Wenn jedoch der Leser die Seiten
des Buches wendet, werden die gegenüberliegenden Seiten geöffnet, wobei „d" rasch ansteigt,
und daher „C" in der Formel (1) rasch
ansteigt. Als Folge davon steigt die Spannungsdifferenz V zwischen
den den Kondensator ausbildenden gegenüberliegenden Seiten gemäß der Formel
(3) rasch an, so dass die elektrischen Ladungen eine sogenannte
elektrische Abschälentladung
zwischen diesen Seiten verursachen. Dies wäre die Ursache für die Erzeugung
der vorstehend beschriebenen unangenehmen Geräusche.
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Im
Stand der Technik für
den Tiefdruck verwendetes Papier weist einen spezifischen Oberflächenwiderstand
von im Allgemeinen gleich oder mehr als 1010 Ω/☐ auf.
Falls jedoch ein elektrostatischer Druckvorgang unter Verwendung
dieses Papiers durchgeführt
wird, treten die vorstehend beschriebenen elektrostatischen Probleme
aufgrund der elektrischen Ladungen auf. Wenn der spezifische Oberflächenwiderstand
des Papiers verringert wird, um die elektrische Ladung zu reduzieren
und die statische Elektrizität
rasch zu dämpfen,
wird die Oberflächenleitfähigkeit
des Papiers erhöht
und die elektrische Feldstärke
des vorstehend beschriebenen Walzenspaltabschnitts geschwächt. Folglich
ist es wahrscheinlich, dass ein sogenannter „fehlender Punkt" auf der Druckoberfläche erzeugt
und die Qualität
der gedruckten Sache verschlechtert wird. Bei den jüngsten Werbekatalogen
gibt es eine Tendenz zur steigenden Seitenzahl, und der Wunsch zur
Verwendung von dünnem
Papier nimmt im Hinblick auf die Transportkosten zu. Derartiges
dünnes
Papier wird jedoch stark durch die elektrischen Ladungen beim Wenden einer
Seite von Drucksachen beeinflusst, weil die Festigkeit des Papiers
schwach ist.
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Erfindungszusammenfassung
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Die
Erfindung unterdrückt
das Auftreten von fehlenden Punkten auf der Druckoberfläche und
vermeidet die vorstehend beschriebenen elektrostatischen Probleme
aufgrund von verbleibenden elektrischen Ladungen bei einem elektrostatischen
Druckvorgang unter Verwendung von Papier mit einem spezifischen
Oberflächenwiderstand
mit einem vorbestimmten Bereich bei einem elektrostatischen Tiefdruckverfahren.
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Gemäß einem
erfindungsgemäßen Verfahren
wird Papier mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand im Bereich von 1,0 × 109 bis 9,0 × 109 Ω/☐,
vorzugsweise 1,0 × 109 bis 7,0 × 109 Ω/☐,
und noch bevorzugter 1,0 × 109 bis 5,0 × 109 Ω/☐ verwendet.
Diese Werte für
den spezifischen Oberflächenwiderstand
werden unter der Bedingung gemessen, dass der Wassergehalt des Papiers
im Bereich von 4% bis 6% liegt. Der Wassergehalt wird unter den Umgebungsbedingungen
von 23°C ± 1°C Temperatur
und 50% ± 2%
RH (relativer Luftfeuchtigkeit) gemessen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt
eine Ansicht des Zusammenhangs zwischen dem spezifischen Oberflächenwiderstand
von Druckpapier und dem elektrischen Gesamtpotenzial einer aus dem
Papier erhaltenen Drucksache.
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2 zeigt
eine Ansicht des Zusammenhangs zwischen dem spezifischen Oberflächenwiderstand
von Druckpapier und der Knisterintensität einer aus dem Papier erhaltenen
Drucksache.
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Beste Art, die Erfindung
auszuführen
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Im
Allgemeinen weist Papier eine Struktur auf, bei der eine Beschichtungsschicht
auf beiden Seiten von Papier aufgebracht wird, auf dem eine Oberflächenleimungsbehandlung
nach der Papierausbildung ausgeführt
wurde. Der vorstehend beschriebene erfindungsgemäß bevorzugte spezifische Oberflächenwiderstand
kann durch Hinzufügen
eines anorganischen Salzes zu einem Leimungsmittel verwirklicht
werden. Als Leimungsmittel können
die im Stand der Technik bekannten verwendet werden. Als das anorganische
Salz können
verschiedene Arten und Mengen zweckmäßig ausgewählt werden, die den spezifischen Oberflächenwiderstand
innerhalb der vorstehend beschriebenen Bereiche verwirklichen können. Durch
Ausbildung von Papier mit einer Dicke von 50 μm bis 55 μm, auf dem eine Oberflächenleimungsbehandlung
Leimungsmittel ausgeführt
wurde, das Natriumchlorid in einem Verhältnis von 0,15 g bis 0,2 g
pro 60 g Papier enthält,
ist es beispielsweise möglich,
Papier mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand von 1,0 × 109 bis 9,0 × 109 Ω/☐ zu
erhalten.
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Zur
Auswahl der vorstehend beschriebenen Bereiche für den spezifischen Oberflächenwiderstand
wurden Messungen des elektrischen Gesamtpotenzials und der Knisterintensität (den zum
Zeitpunkt des Seitenwendens bei einem Buch aus Drucksachen erzeugten
Knistergeräuschen)
auf Drucksachen ausgeführt,
die durch elektrostatischen Tiefdruck auf verschiedenen Arten von
Papier mit verschiedenen spezifischen Oberflächenwiderständen erhalten wurden. Die Ergebnisse
sind in den 1 und 2 gezeigt.
Die Messungen erfolgten unter den Umgebungsbedingungen 23°C ± 1°C Temperatur
und 50% ± 2%
RH (relativer Luftfeuchtigkeit).
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Zum
Ausführen
der vorstehend beschriebenen Messungen wurden 200 Rollen aus kontinuierlichem
Papier mit einer festgelegten Menge von 64 g/cm2,
einer Dicke von 55 μm,
einer Breite von 2450 mm und einer Länge von 25000 m vorbereitet.
100 Rollen von diesen 200 Rollen sind aus Papier ausgebildet, das
einer Oberflächenleimungsbehandlung mit
einem Leimungsmittel unterzogen wurde, dem 0,2 g Natriumchlorid
pro 60 g Papier zugefügt
und eingemischt wurde (nachstehend als Natriumchlorid angereichertes
Papier abgekürzt).
Die anderen 100 Rollen sind aus bekanntem Tiefdruckpapier ausgebildet,
das einer Oberflächenleimungsbehandlung
mit einem Leimungsmittel unterzogen wurde, dem kein Natriumchlorid
hinzugefügt
und beigemischt wurde (nachstehend als additivfreies Papier abgekürzt).
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Der
spezifische Oberflächenwiderstand
wurde für
jedes von 6 Blättern
Papier der Größe A4 gemessen,
die aus einem Abschnitt in der Nähe
des äußersten
Umfangs jedes der 200 Rollen unmittelbar vor dem Druckvorgang geschnitten
wurden, indem ein von der Mitsubishi Chemical Corporation erhältliches
Messgerät
für den
spezifischen Widerstand verwendet wurde, und der Durchschnittswert
von sechs Messwerten wurde als spezifischer Oberflächenwiderstand
von jeder Papierrolle gewertet.
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Der
Wassergehalt des Papiers wurde bestimmt, indem sechs Stücke Papier
von etwa 1 g von dem Abschnitt jeder Rolle geschnitten wurden, wo die
sechs Blätter
der Papierstücke
herausgeschnitten wurden; indem das Gewicht jedes Probenstücks gemessen
wurde, während
es in einem Ofen bei 100°C
getrocknet wurde; indem der Zustand, bei dem sich das Gewicht nicht
mehr länger ändert, als der
absolute Trockenzustand betrachtet wurde; und indem der Wassergehalt
gemäß der Formel
[Probengewicht (g) – Probengewicht
im absoluten Trockenzustand (g)]/Probengewicht (g) berechnet wurde.
Es wurde bestätigt,
dass alle Rollen einen Wassergehalt innerhalb des Bereichs von 4%
bis 6% aufweisen.
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Das
elektrische Gesamtpotenzial und die Knisterintensität wurden
durch Drucken desselben Musters, Zeichen und dergleichen auf allen
200 Rollen Papier unter derselben Bedingung durch elektrostatischen
Tiefdruck; Vorbereiten von 20000 Kopien eines Werbekatalogs in der
Größe AB von
72 Seiten für
jede Rolle; und zufälligem
Auswählen
von 3 Kopien darunter und das Ausführen von Messungen bestimmt.
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Im
Hinblick auf das elektrische Gesamtpotenzial drehte eine Versuchsperson
sequenziell die Seiten mit seiner Hand von der ersten Seite für jede der
zu messenden 3 Kopien, die aus den Drucksachen der vorstehend beschriebenen
Rollen ausgewählt
wurden. Die Versuchsperson maß den
Maximalwert des zum Zeitpunkt jeder Wendung erzeugten elektrischen
Potenzials an einer 10 cm von den zu messenden Kopien entfernten
Stelle, und berechnete eine Summe aus Absolutwerten der gemessenen
Werte von 35-maligen Messungen für
jede Kopie. Dann wurde der Durchschnittswert jeder Summe aus Absolutwerten
für die
3 Kopien als elektrisches Gesamtpotenzial der Drucksachen von jeder
Rolle bestimmt. Zur Messung wurde ein Messgerät für das elektrische Potenzial
verwendet, das von SHISHIDO Electrostatics Co. Ltd. erhältlich ist.
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Bezüglich der
Knisterintensität
hörte die
Versuchsperson bei der vorstehend beschriebenen Messung des elektrischen
Gesamtpotenzials das erzeugte Geräusch, wann immer sie die Seiten
jeder der 3 Kopien wendete, und teilte das Geräuschvolumen in vier Klassen
ein (stark, mittel, schwach und kein Geräusch). Dann wies die Versuchsperson
Wertungspunkte von 3, 2, 1 und 0 für die jeweiligen Klassen zu, und
bewertete die Gesamtwertungspunkte für jede Kopie. Der Durchschnittswert
für alle
Gesamtwertungspunkte der 3 Kopien wurde als die Knisterintensität der Drucksachen
von jeder Rolle bestimmt.
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Bei
den in den 1 und 2 gezeigten grafischen
Darstellungen repräsentieren
offene Kreise Messwerte für
die vorstehend beschriebenen 100 Rollen aus Natriumchlorid angereichertem
Papier, und volle Kreise repräsentieren
die Messwerte für
die vorstehend beschriebenen 100 Rollen aus additivfreiem Papier.
Da einige der Messwerte annähernd miteinander überlappen,
beträgt
die Anzahl der jeweiligen Kreise weniger als 100. Die horizontale
Achse ist logarithmisch skaliert.
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Bei
allen zu messenden Drucksachen wurde kein Unterschied beim Auftreten
von fehlenden Punkten durch visuelle Inspektion im Vergleich mit anderen
Drucksachen beobachtet, selbst bei den Drucksachen aus Papier mit
einem besonders geringen spezifischen Oberflächenwiderstand.
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Wie
aus Vorstehendem ersichtlich ist, gibt es einen Zusammenhang zwischen
dem spezifischen Oberflächenwiderstand
von Papier vor dem Druckvorgang und dem elektrischen Gesamtpotenzial
und der Knisterintensität
der Drucksache unter Verwendung des entsprechenden Papiers, und
im Falle von Papier mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand
von 1,0 × 109 bis 9,0 × 109 Ω/☐ sind
die Werte des elektrischen Gesamtpotenzials und die Knisterintensität der Drucksache
kleiner als die des Papiers mit einem den vorstehend angegebenen
Bereich überschreitenden
spezifischen Oberflächenwiderstand,
insbesondere jene der meisten additivfreien Papiere, was keine praktischen
Probleme verursachte. Im Falle des Papiers mit einem spezifischen
Oberflächenwiderstand
von 1,0 × 109 bis 7,0 × 109 Ω/☐ sind
die Werte des elektrischen Gesamtpotenzials und die Knisterintensität der Drucksache
kleiner als jene von nahezu allen additivfreien Papieren, und im Falle
des Papiers mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand von 1,0 × 109 bis 5,0 × 109 Ω/☐ sind die
Werte für
das elektrische Gesamtpotenzial und die Knisterintensität der Drucksache
praktisch vernachlässigbar.
Beispielsweise die Probe einer Drucksache (eines Katalogs mit 72
Seiten) aus einem Papier mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand von
4,8 × 109 Ω/☐,
die mit einem elektrischen Gesamtpotenzial von 8,6 kV, einem maximal
gemessenen elektrischen Potenzial von 0,5 V und einer Knisterintensität von 3,3
bestimmt wurde, erzeugte bei der Seitenwendemessung 3- oder 4-mal
pro einzelner Kopie Knistergeräusche
des Bewertungspunktes 1, was eine geringe Unannehmlichkeit und keine
Seitenanhaftung verursachte.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Gemäß vorstehender
Beschreibung kann das erfindungsgemäße Druckverfahren das Auftreten
von fehlenden Punkten bei Drucksachen unterdrücken, sowie elektrostatische
Probleme eliminieren, so dass es eine ausgezeichnete Anwendbarkeit beim
Tiefdruck insbesondere unter Verwendung von dünnem Papier aufweist.
