EP1466731A1 - Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe auf einem Bedruckstoff in einer Druckmaschine und Druckmashine - Google Patents

Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe auf einem Bedruckstoff in einer Druckmaschine und Druckmashine Download PDF

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EP1466731A1
EP1466731A1 EP04005416A EP04005416A EP1466731A1 EP 1466731 A1 EP1466731 A1 EP 1466731A1 EP 04005416 A EP04005416 A EP 04005416A EP 04005416 A EP04005416 A EP 04005416A EP 1466731 A1 EP1466731 A1 EP 1466731A1
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EP
European Patent Office
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printing
drying
light
radiation energy
ink
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EP04005416A
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English (en)
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EP1466731B1 (de
Inventor
Heiner Dr. Pitz
Axel Dr. Hauck
Werner Anweiler
Peter Dr. Hachmann
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/0403—Drying webs
    • B41F23/0406—Drying webs by radiation
    • B41F23/0413—Infrared dryers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/0081—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using electromagnetic radiation or waves, e.g. ultraviolet radiation, electron beams

Definitions

  • the invention relates to a method for drying an ink on a Printing material in a printing press, the printing material in a first position a path along which the printing material is moved through the printing press, is printed with at least one printing ink. Furthermore, the invention relates to a Printing machine with at least one printing unit and a drying device one along the path of a substrate through the printing press to the printing unit downstream position for supplying energy to the substrate.
  • a printing material or Print medium with a drying-promoting substance, a catalyst, in the Print carrier material or as a pigment line can be provided, so that at Application of printing ink to the substrate, the printing ink hardens or dries.
  • the disadvantage here is that a direct, essentially uncontrolled reaction takes place directly during printing. For example, in an undesirable manner Dry the ink on the printing cylinder and contaminate the printing unit.
  • an electrophotographic Printing machine or copying machine a plurality of fixing devices for toner may have, wherein each of the fixing devices has a wavelength range electromagnetic radiation is emitted, which is a maximum absorption wavelength corresponds to the type of toner assigned to this fixing device, but no or only a small amount Has absorption at absorption wavelengths of the other types of toners.
  • solvent-based Printing ink means in particular colors whose solvent components are watery or can be organic in nature, based on binder systems that are oxidative, Allow to polymerize ionically or radically.
  • An energy input for drying solvent-based printing inks are said to have the effect of evaporation of the solvent and / or the effect of knocking off the substrate and / or the effect of Support or promote polymerization, with undesirable side effects, such as, in particular, excessive heating of the solvent-containing printing ink, which leads to Component decomposition or overheating of the solvent can be avoided become.
  • the energy input should not only, as in the case of toner fixing, for Melting of particles can be introduced.
  • an infrared absorber - a substance which in the absorbed near infrared spectral range - is added.
  • a Narrow downstream radiation energy source preferably a pressure gap Laser light source
  • the printing ink is illuminated on the substrate.
  • the feeding of Light of a wavelength that is substantially resonant to an absorption wavelength of the infrared absorber is, causes, enables or supports an energy input into the Ink such that the ink is dried.
  • the wavelength of the Radiation energy source and the absorption wavelength of the infrared absorber are such chosen that at the same time the wavelength used is non-resonant to water, so that the energy input into the substrate is reduced or avoided.
  • the method for drying an ink comprises on a Substrate in a printing press at least the following steps:
  • the substrate is moved along a path through the printing press.
  • a first position of the Path is the substrate with at least one printing ink, especially one solvent-based printing ink, printed.
  • a treatment agent which accelerates the Dries the ink on the substrate.
  • that Treatment agent serves as a catalyst for accelerated drying of the printing ink on the substrate or for accelerated energy consumption, especially as direct catalyst, which the required energy consumption for drying the Printing ink relieved.
  • the recipes of the printing inks used can therefore be used.
  • the dosage and Composition of the treatment agent is in function of the material of the Substrate, the printing ink to be printed and the processing parameters, Application parameters or process parameters to choose.
  • the goal to be optimized is one maximum possible drying of the printing ink on the substrate when leaving the printing press, i.e. in the delivery of sheet-shaped substrates or at Entry into the folder with web-shaped substrates.
  • one Adaptation of the treatment agent used to the substrate used possible: A processing parameter-specific coordination of the Effectiveness of the treatment agent on the properties of the Printing material, the printing machine and the printing inks used can be reached.
  • the first position can be timed before second position can be passed by the substrate, and the treatment agent is in Form of a coating, for example as an added component in one commercially available protective varnish, applied.
  • the treatment agent is in Form of a coating, for example as an added component in one commercially available protective varnish, applied.
  • the first position can move after the second position of the substrate happen, and the treatment agent is in the form of a primer, for example as an added component of a commercially available primer paste, applied.
  • the treatment agent can also be a catalyst, especially one directly for the Energy absorption acting catalyst, or a reaction trigger.
  • the treatment agent can on the one hand in front of the printing substrate Applying the printing ink so that subsequent drying facilitates is accelerated or simplified.
  • the treatment agent can alternatively to this or in addition to the applied or to be applied Apply printing ink that their drying easier, accelerated or simplified becomes.
  • the treatment agent can have a switching function or trigger function: It can act in such a way that the effect on drying only after the interaction of the Treatment agent is triggered with the energy introduced.
  • that Treatment agent can be such that it is only after a time delay Effectiveness unfolds.
  • the treatment agent can be such that it is neither Components of the printing ink still chemically modified additives in the printing ink. Different expressed, the treatment agent directly causes the acceleration of the Energy consumption, not indirectly by changing the printing color or the Ink additives.
  • the treatment agent can in particular be a desiccant or a basic solution, in particular a metal hydroxide in aqueous solution, for example sodium hydroxide solution or Potash lye, or a binder or comprises.
  • the treatment agent then comprises an infrared absorber, which has an absorption wavelength that is substantially resonant to the wavelength of that emitted by the narrowband radiation energy source Light is.
  • infrared absorbers are already mentioned above previously disclosed document DE 102 34 076.5. This document DE 102 34 076.5 is incorporated by reference into the disclosure of this illustration.
  • an infrared absorber is indium zinc oxide, a substance that is used in Lacquer systems are used.
  • the treatment agent can be an infrared absorber (also called Infrared absorber called) have.
  • a coupling of the light into the Printing ink and / or absorption of the radiation energy in the printing ink is caused by the as a primer or coating with the printing ink on the processed Printing material in contact with infrared absorbers creates, enables, supports, improved or relieved.
  • linguistically simplifying only speaks of support, and it should all Gradations of the effect of the infrared absorber, as enumerated in interaction or as alternatives.
  • the energy input at the third position, which is used to Heat can lead to accelerated drying of the Ink.
  • a high temperature in the printing ink (in the Ink layer) are generated on the substrate, on the other hand, if necessary, in Depending on the composition of the printing ink, chemical reactions are stimulated or be initiated.
  • the infrared absorber can also be used as an infrared absorber, IR absorber, or IR absorber substance or the like.
  • the Infrared absorber has the property that it has little or no Absorption in the visible range of wavelengths, so that the color impression of the Ink is influenced or changed little or not at all.
  • a nationwide job on a substrate of an infrared absorber requires very good transparency of the infrared absorber in the visible spectral range.
  • a Correction of a color location shifted by an infrared absorber at non-image areas by printing ink is of course not possible. It is therefore advantageous to have one To use infrared absorber, which is still a light one when applied Has intrinsic coloration in the visible spectral range, but at the latest at Drying, that is, loses on interaction with the acting radiation energy.
  • An example of a class of infrared absorbers and individual examples of such Infrared absorbers are described in US2002 / 0148386A1, the disclosure of which is described in US Pat this representation is recorded.
  • Printing ink especially supported by an infrared absorber in the substrate, in a primer layer or in a coating, is advantageously possible without getting an unwanted energy input into the substrate.
  • the heat capacity and the proportions are distributed so that a short heating of the color layer is possible before the entire printed sheet is a homogeneous moderate Experiences temperature increase. This reduces the total energy input required.
  • the selective supply of energy can be supported in particular by a Wavelength is radiated, which is resonant or quasi-resonant to absorption lines a component of the ink or to an absorption line or one Absorption maximum of an infrared absorber in the printing ink.
  • the absorption the radiation energy in the printing ink is more than 30%, preferably 50%, in particular 75%, can even be more than 90%.
  • the wavelength of the light can be non-resonant to absorption wavelengths of water (H 2 O).
  • non-resonant to absorption wavelengths of water is to be understood that the absorption of the light energy by water at 20 ° C. is not more than 10.0%, in a preferred embodiment not more than 1.0%, in particular below 0.1%.
  • the radiation energy source emits only a very low intensity of light, preferably no light at all, which is resonant to absorption wavelengths of water (H 2 O).
  • the radiation energy source is narrowband: the Radiation energy sources can be up to ⁇ 50 nm wide, for example emit a wavelength of less than ⁇ 50 nm width, it can also be one or trade several individual spectroscopically narrow emission lines. Furthermore lies in advantageous embodiment, the emission maximum of the narrowband Radiation energy source or the wavelength of the radiation energy between 700.00 nm and 3000.00 nm, preferably between 700.00 nm and 2500.00 nm, in particular between 800.00 nm and 1300.00 nm, in a partial area of the so-called window in Paper absorption spectrum.
  • An emission at 870.00 nm ⁇ 50.00 is particularly advantageous nm and / or 1050.00 nm ⁇ 50.00 nm and / or 1250.00 nm ⁇ 50.00 nm and / or 1600.00 nm ⁇ 50.00 nm.
  • the following absorption by water, more precisely by water vapor results: At 808 nm less than 0.5%, at 870 ⁇ 10 nm less than 0.01 %, at 940 ⁇ 10 nm less than 10%, at 980 ⁇ 10 nm less than 0.5%, 1030 ⁇ 30 nm less than 0.01%, 1064 nm less than 0.01%, 1100nm less than 0.5 % and 1250 ⁇ 10 nm less than 0.01%.
  • Diode lasers or semiconductor lasers are in the context of the invention Device particularly advantageous since it already has no special beam shaping optics the purpose of supplying radiation energy to a printing material can be used.
  • the light leaving the resonator of a semiconductor laser is very divergent, so that a light beam that widens as the distance from the coupling mirror increases becomes.
  • imaging optics can also be used, particularly suitable for focusing the emitted light on the substrate.
  • the printing unit according to the invention has a number of laser light sources which are arranged in a one-dimensional, in a two-dimensional field (locally curved, globally curved or flat) or in a three-dimensional field, and the light of which is incident on the number of positions Substrate meets.
  • the maximum required output power of the laser light sources is reduced.
  • Laser light sources with lower output power are usually cheaper and have a longer life expectancy. In addition, unnecessarily high heat loss is avoided.
  • a sheet-fed printing machine can have at least one feeder Printing unit, possibly a finishing unit (punching unit, coating unit or the like) and one Have booms.
  • a web-processing printing machine can have a reel changer, a number of printing units printing the printing material web on both sides, one Include dryer and folder.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration to explain an embodiment of the drying method according to the invention.
  • a radiation energy source 10, in particular a laser, preferably a diode laser or solid-state laser is within one Planographic printing machine arranged such that the light 12 emitted by it onto a Printing material 14 on its path 16 through the planographic printing press at a third position 116 strikes, which is arranged after a first position 18, here a pressure gap. While the printing substrate 14 is shown by way of example in the form of an arc in FIG. 1, the Printing material can also be guided in web form through the planographic printing machine. The Orientation of the path 16 of the printing material 14 is indicated by an arrow.
  • the path here is generally curved or unrestricted non-linear course, in particular lying on a circular arc, shown linearly.
  • the first position 18, here the pressure gap is in the embodiment shown in FIG. 1 by the interaction of the impression cylinder 110 and an impression cylinder 112 defines the printing ink on the substrate when the press is in operation is transmitted.
  • an impression cylinder 112 defines the printing ink on the substrate when the press is in operation is transmitted.
  • a treatment agent 118 in particular a Infrared absorber, as already described in more detail above, on a printing substrate 14 applied when the printing substrate 14 passes the third position.
  • the second position 124 is through the interaction of a raster cylinder 120, which the treatment agent 118 transported to the printing material 14, and a guide cylinder 122 defined.
  • printing ink 114 is in particular on printing material 14 solvent-based printing ink, shown.
  • the light emitted by the radiation source 10 12 falls in a bundle or carpet shape at the second position 116 on the printing material 14.
  • the treatment agent 118, in particular the infrared absorber within this third Position 116 can absorb energy from the light 12 so that the ink 114 can be dried.
  • the field 20 of radiation energy sources 10 is a control device 24 is assigned to which it is connected by means of a connection 22 Can exchange control signals.
  • a Control of the field 20 can be carried out such that an energy supply corresponding to the amount of printing ink at the third position 116 on the printing substrate 14 is carried out.
  • Figure 3 relates schematically to an embodiment of an inventive Printing machine 30 (perfecting press) with one of the printing units 32 downstream conditioning unit 34 and a drying device, here Radiation energy sources 10, particularly suitable for carrying out the inventive method.
  • the printing press 30 has one feeder 36, several Printing units 32, shown here two, a conditioning unit 34 and a delivery 38. Sheet-like printing material is printed along the path 16 by the printing press 30 emotional.
  • Each printing unit 32 includes an inking unit and a, not explained here in detail Dampening system and carries printing ink, especially solvent-based printing ink, in the from associated pressure cylinder 110 and impression cylinder 112 formed pressure gap, through which the path 16 runs onto the printing material. Between those in FIG.
  • the conditioning unit has two anilox cylinders 120, which the Contact printing material from one side at a time, so that treatment agents, especially infrared absorber, is applied.
  • the treatment agent, in particular Infrared absorber is removed from a reservoir by means of an immersion roller 310 and transfer over a large area to the substrate.
  • the conditioning plant In one embodiment, components can be similar or identical to components in have a conventional coating unit, so that the treatment agent as possible is evenly fed to the substrate and applied.
  • the conditioning plant can be carried out independently of the printing unit or printing units.
  • the dryer device in the arm 38 arranged:
  • the substrate is illuminated on both sides by lighting with light from Radiation energy sources 10 dried by the treatment agent, in particular the Infrared absorber, which supports drying, especially energy absorption.
  • FIG. 4 is a schematic illustration of an embodiment of a Printing machine 30 according to the invention (perfecting press) with a Printing units 32 upstream conditioning unit 34 and a drying device, here radiation energy sources 10, which at different positions in the Printing machine 30 can be arranged.
  • the printing press 30 has a feeder 36, a conditioning unit 34, a plurality of printing units 32, here shown two, and one Boom 38 on.
  • Arc-shaped printing material is along the path 16 through the Printing machine 30 moves.
  • the printing material comes first from the feeder 36 on his Path 16 through the printing press 30 into the conditioning unit 34.
  • the conditioning unit 34 has two anilox cylinders 120 which support the Contact printing material from one side at a time so that there are treatment agents on both sides is applied.
  • the treatment agent is one by means of an immersion roller 310 Remove the reservoir and transfer it over a large area to the substrate.
  • Every printing unit 32 includes, not explained here, an inking unit and a dampening unit and carries Printing ink, solvent-containing printing ink, in the associated printing cylinder 110 and Counter pressure cylinder 112 formed pressure gap through which the path 16 runs the substrate. Between the printing units 32 shown in FIG Turning device is provided so that a printing material on both sides in the printing press 30 can be processed.
  • radiation energy sources 10 can be used in the last Printing unit 32 can be arranged such that at least one first radiation energy source 10 a first side of the printing material and at least one second radiation energy source 10 illuminate a second side of the printing material.
  • This configuration can be realized in that a radiation energy source 10 den Printing material on the impression cylinder 112 and another radiation energy source 10 the printing material on the cylinder directly downstream of the impression cylinder 112 illuminated (see Figure 4).
  • radiation energy sources 10 are such arranged in the arm 38 that the printing material with light from Radiation energy sources 10 is illuminated. The substrate will dry accelerates by the treatment agent supports energy absorption.

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe (114) auf einem Bedruckstoff (14) in einer Druckmaschine (30) und eine Druckmaschine (30) beschrieben. Der Bedruckstoff (14) wird entlang einem Pfad (16) durch die Druckmaschine (30) bewegt und an einer ersten Position (18) des Pfades (16) mit wenigstens einer Druckfarbe (114) bedruckt. An einer zweiten Position (124) des Pfades (16) wird in einem Konditionierwerk auf dem Bedruckstoff (14) ein Behandlungsmittel (118) aufgebracht, welches eine Beschleunigung der Trocknung der Druckfarbe (114) auf dem Bedruckstoff (14) bewirkt und insbesondere einen Infrarotabsorber umfasst, welcher eine Absorptionswellenlänge aufweist, die im wesentlichen resonant zur Wellenlänge des Lichtes (12) der Strahlungsenergiequelle (10) ist. Zeitlich nachgeordnet kann an wenigstens einer dritten Position (116) des Pfades (16) der Bedruckstoff (14) durch Einwirkung von Strahlungsenergie einer Trocknungseinrichtung, insbesondere von einer schmalbandigen Strahlungsenergiequelle (10), getrocknet werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe auf einem Bedruckstoff in einer Druckmaschine, wobei der Bedruckstoff an einer ersten Position eines Pfades, entlang welchem der Bedruckstoff durch die Druckmaschine bewegt wird, mit wenigstens einer Druckfarbe bedruckt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Druckmaschine mit wenigstens einem Druckwerk und einer Trocknungseinrichtung an einer entlang des Pfades eines Bedruckstoffes durch die Druckmaschine dem Druckwerk nachgeordneten Position zum Zuführen von Energie auf den Bedruckstoff.
In Abhängigkeit von der Art der Druckfarbe und dem zugrunde liegenden speziellen Trocknungsprozess sind verschiedene Vorrichtungen an Druckmaschinen, insbesondere Flachdruckmaschinen, wie lithographischen Druckmaschinen, Rotationsdruckmaschinen, Offset-Druckmaschinen, Flexo-Druckmaschinen und dergleichen, bekannt, welche bogenförmige oder bahnförmige Bedruckstoffe, insbesondere Papier, Pappe, Karton und dergleichen, verarbeiten und welche eine Haftung der Farbe auf dem Bedruckstoff auslösen oder unterstützen, indem Strahlungsenergie, insbesondere in Form von Licht, der auf dem Bedruckstoff befindlichen Druckfarbe zugeführt wird.
Die sogenannten UV-Farben härten durch Polymerisation, welche durch Photoinitiation mittels Licht im Ultraviolett ausgelöst wird, aus. Dagegen existieren in weiter Verbreitung lösemittelhaltige Druckfarben, welche sowohl einem physikalischen als auch einem chemischen Trocknungsprozess unterliegen können. Die physikalische Trocknung umfasst die Verdunstung von Lösemitteln und die Diffusion in den Bedruckstoff (Wegschlagen), während unter chemischer Trocknung bzw. oxidativer Trocknung aufgrund einer Polymerisation der in den Farbrezepturen enthaltenen Öle, Harze, Bindemittel oder dergleichen ggf. unter Mitwirkung von Luftsauerstoff verstanden wird. Die Trocknungsprozesse sind im allgemeinen abhängig voneinander, da durch das Wegschlagen der Lösemittel eine Separation innerhalb des Bindemittelsystems zwischen Lösemitteln und Harzen stattfindet, wodurch die Harzmoleküle sich annähern und ggf. leichter polymerisieren können. Der Trocknungsprozess ist darüber hinaus von der Art des Bedruckstoffs, beispielsweise bei Papier dem verwendeten Rohmaterial, einem Vorstrich oder einem Deckstrich, stark abhängig.
Auftragsbedingt sind häufig die festgelegten Kombinationen von Bedruckstoff und Druckfarbe nicht hinsichtlich des Trocknungsprozesses aufeinander abgestimmt, so dass eine Trocknung eines verarbeiteten Bedruckstoffes zeitaufwendig ist. Zwar kann mit einem verstärkten Pudern in der Auslage der Gefahr des Ablegens von Druckfarbe in einer Stapelbildung begegnet werden, jedoch erhöht diese Maßnahme die Umweltbelastung. Darüber hinaus sind weiterhin nicht unerheblich lange Wartezeiten nötig, bis die bedruckten Produkte oder Signaturen weiterverarbeitet werden können.
Beispielsweise aus der DE-OS-1 936 467 ist bekannt, dass ein Bedruckstoff oder Druckträger mit einem die Trocknung begünstigenden Stoff, einem Katalysator, im Druckträgermaterial oder als Pigmentstrich versehen werden kann, so dass bei Aufbringung von Druckfarbe auf dem Bedruckstoff, die Druckfarbe aushärtet oder trocknet. Nachteilig ist hierbei, dass eine direkte, im wesentlichen unkontrollierte Reaktion direkt beim Bedrucken stattfindet. So kann beispielsweise auf unerwünschte Weise Druckfarbe bereits auf dem Druckzylinder trocknen und das Druckwerk verschmutzen.
Beispielsweise aus der EP 0 355 473 A2 ist eine Vorrichtung zum Trocknen von Druckprodukten bekannt, welche eine Strahlungsenergiequelle in Form eines Lasers umfasst. Die Strahlungsenergie wird auf die Oberfläche der Bedruckstoffe, die sich auf einer Bahn mittels einer Transporteinrichtung durch die Druckmaschine bewegen, an einer Position zwischen einzelnen Druckwerken oder nach dem letzten Druckwerk vor oder in dem Ausleger geleitet. Die Strahlungsquelle kann dabei ein Laser im Ultravioletten für UV-Farben oder eine Laserlichtquelle zur Erwärmung von lösemittelhaltigen Druckfarben sein. Die Strahlungsenergiequelle ist außerhalb der Druckmaschine angeordnet, um zu vermeiden, dass aufgrund von unvermeidbarer oder abschirmbarer Verlustwärme unerwünscht Teile der Druckmaschine erwärmt werden. Nachteilig ist hierbei jedoch. dass eine zusätzliche Systemkomponente für die Druckmaschine separat zur Verfügung gestellt werden muss.
Um Lösemittel aus einer lösemittelhaltigen Druckfarbe und / oder Wasser zu entfernen, ist des Weiteren, z.B. aus der US 6,026,748 bekannt, dass an einer Druckmaschine eine Trocknungsvorrichtung mit Infrarotlampen, welche kurzwelliges Infrarotlicht (nahes Infrarot) oder mittelwelliges Infrarotlicht emittieren, vorgesehen sein kann. Das Emissionsspektrum von Lampen-Lichtquellen ist breitbandig und führt folglich zu einem Angebot einer Vielzahl von Wellenlängen. Nachteilig bei derartigen Trockungsvorrichtungen im Infraroten ist, dass ein relativer Anteil der Energieabsorption im Papier stattfindet, wobei die Farbe nur indirekt erwärmt wird. Eine schnelle Trocknung ist nur durch einen entsprechend hohen Energieeintrag möglich. Dabei besteht aber unter anderem die Gefahr, dass der Bedruckstoff ungleichmäßig austrocknet und wellig werden kann.
In der elektrophotographischen Drucktechnik ist z.B. aus der DE 44 37 077 A1 bekannt, eine Fixierung von Toner auf einem Aufzeichnungsträger durch von Diodenlaser emittierter Strahlungsenergie im nahen Infrarot vorzunehmen. Durch den Einsatz einer schmalbandigen Lichtquelle wird eine Erhitzung der Tonerpartikel erreicht, um diese zu schmelzen, zu einer farbigen Schicht zu formen und auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu verankern. Da in diesem Spektralbereich eine große Anzahl von gängigen Papiersorten breite Absorptionsminima aufweisen, ist es möglich, dass ein überwiegender Teil der Energie in den Tonerpartikeln direkt absorbiert werden kann.
Darüber hinaus ist aus der DE 101 07 682 A1 bekannt, dass eine elektrophotographische Druckmaschine oder Kopiermaschine eine Mehrzahl von Fixiereinrichtungen für Toner aufweisen kann, wobei jede der Fixiereinrichtungen einen Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung emittiert, welcher einer maximalen Absorptionswellenlänge der dieser Fixiereinrichtung zugeordneten Tonerart entspricht, aber keine oder nur geringe Absorption bei Absorptionswellenlängen der anderen Tonerarten aufweist.
Die einfache Kenntnis des Fensters im Papierabsorptionsspektrum lässt sich allerdings nicht unmittelbar in der Drucktechnik mit lösemittelhaltigen Druckfarben ausnutzen, da wie oben beschrieben andere chemische bzw. physikalische Trocknungsprozesse zugrunde liegen. Im Zusammenhang mit der Erfindung sind mit dem Begriff der lösemittelhaltigen Druckfarbe insbesondere Farben gemeint, deren Lösungsmittelanteile wässriger oder organischer Natur sein können, die auf Bindemittelsystemen aufbauen, die sich oxidativ, ionisch oder radikalisch polymerisieren lassen. Ein Energieeintrag zum Trocknen von lösemittelhaltigen Druckfarben soll den Effekt der Verdampfung des Lösemittels und /oder den Effekt des Wegschlagens in den Bedruckstoff und / oder den Effekt der Polymerisation unterstützen oder fördern, wobei gleichzeitig unerwünschte Nebeneffekte, wie insbesondere eine zu starke Erhitzung der lösemittelhaltigen Druckfarbe, welche zu Zersetzungen von Komponenten oder Überhitzung des Lösemittels führen kann, vermieden werden. Der Energieeintrag soll nicht nur, wie für den Fall der Tonerfixierung, zum Schmelzen von Partikeln eingebracht werden.
Im vorangemeldeten Dokument DE 102 34 076.5 ist offenbart, dass einer in einem Druckwerk zu verdruckenden Druckfarbe ein Infrarotabsorber - ein Stoff, welcher im nahen infraroten Spektralbereich absorbiert - beigemengt wird. Mittels einer dem Druckspalt nachgeordneten schmalbandigen Strahlungsenergiequelle, vorzugsweise eine Laserlichtquelle, wird die Druckfarbe auf dem Bedruckstoff beleuchtet. Die Zuführung von Licht einer Wellenlänge, die im wesentlichen resonant zu einer Absorptionswellenlänge des Infrarotabsorbers ist, bewirkt, ermöglicht oder unterstützt einen Energieeintrag in die Druckfarbe derart, dass die Druckfarbe getrocknet wird. Die Wellenlänge der Strahlungsenergiequelle und die Absorptionswellenlänge des Infrarotabsorbers sind derart gewählt, dass gleichzeitig die benutzte Wellenlänge nicht-resonant zu Wasser ist, so dass der Energieeintrag in den Bedruckstoff verringert oder vermieden wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe auf einem Bedruckstoff in einer Druckmaschine und eine Druckmaschine zu schaffen, welche es ermöglichen, die Trocknung von in der Druckmaschine verdruckter Druckfarbe auf dem Bedruckstoff zu erleichtern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und durch eine Druckmaschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe auf einem Bedruckstoff in einer Druckmaschine wenigstens die folgenden Schritte: Der Bedruckstoff wird entlang eines Pfades durch die Druckmaschine bewegt. An einer ersten Position des Pfades wird der Bedruckstoff mit wenigstens einer Druckfarbe, insbesondere einer lösemittelhaltigen Druckfarbe, bedruckt. An einer zweiten Position wird auf dem Bedruckstoff ein Behandlungsmittel aufgebracht, welches eine Beschleunigung der Trocknung der Druckfarbe auf dem Bedruckstoff bewirkt. Mit anderen Worten, das Behandlungsmittel dient als Katalysator für eine beschleunigte Trocknung der Druckfarbe auf dem Bedruckstoff oder für eine beschleunigte Energieaufnahme, insbesondere als direkter Katalysator, welcher die erforderliche Energieaufnahme für die Trocknung der Druckfarbe erleichtert.
Durch die Verwendung eines Behandlungsmittels ist es in vorteilhafter Weise nicht notwendig, die Rezepturen der verwendeten Druckfarben, insbesondere der verwendeten lösemittelhaltigen Druckfarben, zur Beschleunigung der Trocknung abzuwandeln. Es können daher Standarddruckfarben eingesetzt werden. Die Dosierung und Zusammensetzung des Behandlungsmittels ist in Funktion des Materials des Bedruckstoffes, der zu verdruckenden Druckfarbe und der Verarbeitungsparameter, Auftragungsparameter oder Prozessparameter zu wählen. Das zu optimierende Ziel ist eine möglichst maximale Trocknung der Druckfarbe auf dem Bedruckstoff bereits bei Verlassen der Druckmaschine, also in der Auslage von bogenförmigen Bedruckstoffen oder bei Eintritt in den Falzapparat bei bahnförmigen Bedruckstoffen. In vorteilhafter Weise ist eine Anpassung des verwendeten Behandlungsmittels an den eingesetzten Bedruckstoff möglich: Eine verarbeitungsparameterspezifische Abstimmung der Wirkungsgeschwindigkeit des Behandlungsmittels auf die Eigenschaften des Bedruckstoffs, der Druckmaschine und der verwendeten Druckfarben ist erreichbar.
Darüber hinaus kann zeitlich nachgeordnet an wenigstens einer dritten Position des Pfades der Bedruckstoff durch Einwirkung von Strahlungsenergie getrocknet werden. Insbesondere bewirkt das Behandlungsmittel eine Beschleunigung der Trocknung der Druckfarbe an dieser dritten Position.
In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens kann die erste Position zeitlich vor der zweiten Position vom Bedruckstoff passiert werden, und das Behandlungsmittel wird in Form einer Beschichtung, beispielsweise als beigegebene Komponente in einen handelsüblichen Schutzlack, aufgetragen. In einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens kann die erste Position zeitlich nach der zweiten Position vom Bedruckstoff passiert werden, und das Behandlungsmittel wird in Form einer Grundierung, beispielsweise als beigegebene Komponente einer handelsüblichen Grundierpaste, aufgetragen.
Das Behandlungsmittel kann auch ein Katalysator, insbesondere ein direkt für die Energieabsorption wirkender Katalysator, oder ein Reaktionsauslösemittel sein. In anderen Worten, das Behandlungsmittel kann einerseits derart auf den Bedruckstoff vor Aufbringung der Druckfarbe einwirken, dass eine anschließende Trocknung erleichtert, beschleunigt oder vereinfacht wird. Andererseits kann das Behandlungsmittel alternativ dazu oder ergänzend derart auf die aufgebrachte beziehungsweise aufzubringende Druckfarbe einwirken, dass deren Trocknung erleichtert, beschleunigt oder vereinfacht wird. Das Behandlungsmittel kann eine Schaltfunktion oder Triggerfunktion haben: Es kann derart wirken, dass der Effekt auf die Trocknung erst nach Wechselwirkung des Behandlungsmittels mit der eingebrachten Energie ausgelöst wird. Anders ausgedrückt, das Behandlungsmittel kann derart sein, dass es erst mit zeitlicher Verzögerung seine Wirksamkeit entfaltet. Das Behandlungsmittel kann derart sein, dass es weder Komponenten der Druckfarbe noch Zusätze in der Druckfarbe chemisch verändert. Anders ausgedrückt, das Behandlungsmittel direkt bewirkt die Beschleunigung der Energieaufnahme, nicht indirekt durch eine Veränderung der Druckfarbe oder der Druckfarbenzusätze.
Das Behandlungsmittel kann insbesondere ein Sikkativ oder eine basische Lösung, insbesondere ein Metallhydroxid in wässriger Lösung, beispielsweise Natronlauge oder Kalilauge, oder ein Bindemittel sein oder umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an wenigstens der dritten Position des Pfades der Bedruckstoff mit Licht einer schmalbandigen Strahlungsenergiequelle beleuchtet. Das Behandlungsmittel umfasst dann einen Infrarotabsorber, welcher eine Absorptionswellenlänge aufweist, die im wesentlichen resonant zur Wellenlänge des von der schmalbandigen Strahlungsenergiequelle emittierten Lichtes ist. Beispiele von Infrarotabsorbern sind im bereits oben angesprochenen vorangemeldeten Dokument DE 102 34 076.5 offenbart. Diese Dokument DE 102 34 076.5 wird durch Bezugnahme in die Offenbarung dieser Darstellung eingeschlossen. Ein anderes Beispiel für einen Infrarotabsorber ist Indium-Zink-Oxid, ein Stoff, der in Lacksystemen Verwendung findet. Weitere Infrarotabsorber sind in den folgenden Dokumenten beschrieben: DE 100 22 037 A1, WO 00/140127, JP-A-070278795 und JP 63319192, sowie in der Dissertation "Monomere und polymere Rylenfarbstoffe als funktionelle Materialien" von S. Becker, Fachbereich Chemie und Pharmazie, Johannes Gutenberg Universität Mainz, 2000.
In erfinderischer Weise kann das Behandlungsmittel einen Infrarotabsorber (auch als Infrarotabsorberstoff bezeichnet) aufweisen. Eine Einkopplung des Lichtes in die Druckfarbe und/oder eine Absorption der Strahlungsenergie in der Druckfarbe wird durch den als Grundierung oder Beschichtung mit der Druckfarbe auf dem verarbeiteten Bedruckstoff in Kontakt stehenden Infrarotabsorber erzeugt, ermöglicht, unterstützt, verbessert oder erleichtert. Im Zusammenhang dieser Darstellung der Erfindung wird sprachlich vereinfachend nur vom Unterstützen gesprochen, und es sollen damit alle Abstufungen der Wirkung des Infrarotabsorbers, wie aufgezählt in Zusammenwirkung oder als Alternativen, gemeint sein. Der Energieeintrag an der dritten Position, welcher zur Entstehung von Wärme führen kann, führt zu einer beschleunigten Trocknung der Druckfarbe. Einerseits kann kurzfristig eine hohe Temperatur in der Druckfarbe (in der Farbschicht) auf dem Bedruckstoff erzeugt werden, andererseits können gegebenenfalls in Abhängigkeit der Zusammensetzung der Druckfarbe chemische Reaktionen angeregt oder initiiert werden. Der Infrarotabsorber kann auch als Infrarotabsorberstoff, IR-Absorber, IR-Absorbersubstanz oder dergleichen bezeichnet werden. Bevorzugt hat der Infrarotabsorberstoff dabei die Eigenschaft, dass er nur geringe oder sogar keine Absorption im sichtbaren Bereich von Wellenlängen aufweist, damit der Farbeindruck der Druckfarbe nur wenig oder sogar gar nicht beeinflusst oder geändert wird.
Ein flächendeckender Auftrag auf einem Bedruckstoff eines Infrarotabsorbers erfordert eine sehr gute Transparenz des Infrarotabsorbers im sichtbaren Spektralbereich. Eine Korrektur eines durch einen Infrarotabsorber verschobenen Farbortes an Nichtbildstellen durch Druckfarbe ist selbstverständlich nicht möglich. Es ist deshalb vorteilhaft, einen Infrarotabsorber zu verwenden, welcher zwar beim Auftragen noch eine leichte Eigenfärbung im sichtbaren Spektralbereich hat, diese jedoch spätestens bei der Trocknung, das heißt bei Wechselwirkung mit der einwirkenden Strahlungsenergie verliert. Ein Beispiel für eine Klasse von Infrarotabsorbern und individuelle Beispiele derartiger Infrarotabsorber sind in der US2002/0148386A1, deren Offenbarung durch Bezugnahme in diese Darstellung aufgenommen wird, beschrieben.
Ein relativ hoher Energieeintrag direkt in die Druckfarbe, insbesondere lösemittelhaltige Druckfarbe, insbesondere unterstützt durch einen Infrarotabsorber im Bedruckstoff, in einer Grundierungsschicht oder in einer Beschichtung, ist in vorteilhafter Weise möglich, ohne einen unerwünschten Energieeintrag in den Bedruckstoff zu erhalten. Dies erklärt sich zum einen dadurch, dass das Licht nicht direkt vom Bedruckstoff absorbiert werden kann, und zum anderen dadurch, dass sich die durch die Farbschicht absorbierte Energie nach Bruchteilen von Sekunden auf Farbe und Bedruckstoff verteilt. Die Wärmekapazität und die Mengenverhältnisse sind hierbei so verteilt, dass eine kurze Erhitzung der Farbschicht möglich ist, bevor der gesamte bedruckte Bogen eine homogene moderate Temperaturerhöhung erfährt. Dadurch ist die erforderliche Gesamtenergiezufuhr verringert. Die selektive Energiezufuhr kann insbesondere dadurch unterstützt werden, dass eine Wellenlänge eingestrahlt wird, welche resonant oder quasi-resonant zu Absorptionslinien einer Komponente der Druckfarbe oder zu einer Absorptionslinie oder einem Absorptionsmaximum eines Infrarotabsorberstoffes in der Druckfarbe ist. Die Absorption der Strahlungsenergie in der Druckfarbe beträgt mehr als 30%, bevorzugt 50%, insbesondere 75%, kann sogar mehr als 90% betragen.
Darüber hinaus reduziert eine Vermeidung der Energieabsorption in Wasser die Austrocknung des Bedruckstoffes. Dieses ist vorteilhaft, da unter anderem eine Austrocknung des Bedruckstoffes zu einer Veränderung seines Formates führt: Aufgrund des sogenannten Quellprozesses weist in Abhängigkeit seines Trocknungszustandes beziehungsweise seines Feuchtigkeitsgehaltes der Bedruckstoff unterschiedliche Formate auf. Der Quellvorgang zwischen einzelnen Druckwerken führt zu der Erfordernis unterschiedlicher Druckformformate in den einzelnen Druckwerken. Eine Veränderung des Feuchtigkeitsgehaltes zwischen den Druckwerken aufgrund des Einflusses einer durch Strahlung induzierten Austrocknung, welche zu nur mit großem Aufwand im voraus bestimmbaren und korrigierbaren Abweichungen führt, wird durch die Druckfarbentrocknung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden.
In anderen Worten ausgedrückt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Trocknung der Druckfarbe, insbesondere lösemittelhaltigen Druckfarbe, auf dem Bedruckstoff, ohne dessen Austrocknung zu stark zu beeinflussen.
An dieser Stelle sei auch angemerkt, dass bei einer großflächigen Auftragung eines Behandlungsmittels, insbesondere eines Infrarotabsorbers, eine homogene Erwärmung oder Temperierung des Bedruckstoffes unabhängig vom Druckbild oder Sujet erreicht werden kann, so dass ein Verzug oder eine Welligkeit des Bedruckstoffes vermieden werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen kann in vorteilhafter Weise in einem Druckwerk mit einer Trocknungseinrichtung, wie es in diesem Dokument beschrieben ist, durchgeführt werden. Insbesondere werden in erfinderischer Weise die Emission einer Strahlungsenergiequelle der Trocknungseinrichtung und die Absorption des Infrarotabsorbers zueinander passend festgelegt oder eingestellt oder vorgesehen. In anderen Worten, die Strahlungsenergiequelle soll eine der Absorption des Infrarotabsorbers entsprechende Wellenlänge oder mehrere der Absorption des Infrarotabsorbers entsprechende Wellenlängen, insbesondere nur diese eine oder diese mehrere Wellenlängen, emittieren. Das von der Strahlungsenergiequelle emittierte Licht ist also besonders bevorzugt quasi-resonant, im wesentlichen resonant, insbesondere resonant zu einem Absorptionsmaxium des Infrarotabsorbers, so dass eine möglichst gute Übereinstimmung des Absorptionsmaximums des Infrarotabsorbers mit dem Emissionsmaximum der Strahlungsenergiequelle erzielt wird. Das Absorptionsspektrum des verwendeten Infrarotabsorbers weist im Bereich der Emission der Strahlungsenergiequelle wenigstens 50% des Absorptionsmaximums des Infrarotabsorbers auf, bevorzugt wenigstens 75%, insbesondere wenigstens 90%. Ein Infrarotabsorber kann ein oder mehrere lokale Absorptionsmaxima aufweisen.
Alternativ dazu oder darüber hinaus kann die Wellenlänge des Lichtes nicht-resonant zu Absorptionswellenlängen von Wasser (H2O) sein. Unter nicht-resonant zu Absorptionswellenlängen von Wasser ist im Zusammenhang der Erfindung zu verstehen, dass die Absorption der Lichtenergie durch Wasser bei 20° Celsius nicht stärker als 10,0 % ist, in bevorzugter Ausführung nicht stärker als 1,0 % ist, insbesondere unter 0,1 % liegt. Im Zusammenhang des erfinderischen Gedankens emittiert die Strahlungsenergiequelle nur sehr geringe Intensität von Licht, bevorzugt gar kein Licht, welches resonant zu Absorptionswellenlängen von Wasser (H2O) ist.
In vorteilhafter Ausführungsform ist die Strahlungsenergiequelle schmalbandig: Die Strahlungsenergiequelle kann hierbei zum Beispiel von bis zu ±50 nm Breite, bevorzugt unter ±50 nm Breite um eine Wellenlänge emittieren, es kann sich auch um eine oder mehrere einzelne spektroskopisch schmale Emissionslinien handeln. Des weiteren liegt in vorteilhafter Ausführungsform das Emissionsmaximum der schmalbandigen Strahlungsenergiequelle bzw. die Wellenlänge der Strahlungsenergie zwischen 700,00 nm und 3000,00 nm, bevorzugt zwischen 700,00 nm und 2500,00 nm, insbesondere zwischen 800,00 nm und 1300,00 nm, in einem Teilgebiet des sogenannten Fensters im Papierabsorptionsspektrum. Besonders vorteilhaft ist eine Emission bei 870,00 nm ± 50,00 nm und/oder 1050,00 nm ± 50,00 nm und/oder 1250,00 nm ± 50,00 nm und/oder 1600,00 nm ± 50,00 nm.
Der Erfindung liegt auch die Erkenntnis zugrunde, dass Absorptionsbanden von Wasser zum Papierabsorptionsspektrum beitragen. Schon der typische Wassergehalt von Bedruckstoffen im wasserlosen (feuchtmittelfreien) Flachdruck führt zu unerwünschter, manchmal auch unakzeptabel starker Energieabsorption im Bedruckstoff. Diese Absorption ist entsprechend noch stärker im Flachdruck mit Feuchtmittel ausgeprägt. Ein zu großer Energieeintrag in den Bedruckstoff kann konsequenterweise durch die Einstrahlung einer Wellenlänge vermieden werden, welche nicht-resonant zu einer Absorptionslinie oder Absorptionsbande (Absorptionswellenlänge) von Wasser ist. Nach der Heitran Datenbank bei einer Temperatur von 296K, in 1m Absorptionsstrecke, 15000 ppm Wasser, ergibt sich die folgende Absorption durch Wasser, genauer durch Wasserdampf: Bei 808 nm kleiner als 0,5%, bei 870±10 nm kleiner als 0,01%, bei 940±10 nm kleiner als 10%, bei 980±10 nm kleiner als 0,5%, 1030±30 nm kleiner als 0,01%, 1064 nm kleiner als 0,01%, 1100nm kleiner als 0,5% und 1250±10 nm kleiner als 0,01%. Betrachtet man eine Fläche des Bedruckstoffes, insbesondere des Papiers, von 1m2 und eine Luftstrecke von 1m oberhalb, so enthält die Luft bei einer absoluten Feuchte von 1,5% eine Wassermenge von etwa 12 g. Solange in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Lichtquelle nicht weiter als 1m vom Bedruckstoff entfernt ist und die absolute Feuchte nicht deutlich über 1,5% liegt, werden die oben angegebenen Absorptionen durch Wasser und/oder Wasserdampf nicht überschritten werden. Eine zusätzliche Absorption kann durch den Feuchtgehalt des Bedruckstoffes stattfinden, falls das Licht durch die Farbschicht hindurch bis in den Bedruckstoff eindringt, oder durch Feuchtmittel, welches durch den Druckprozess auf den Bogen übertragen wurde.
In Abhängigkeit von funktionellen Gruppen der einzelnen Komponenten des Behandlungsmittels kann dieses verschiedene Wellenlängen absorbieren. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dem sich auf dem Bedruckstoff befindlichen Behandlungsmittel in der Flachdruckmaschine Licht, bevorzugt im nahen infrarot, unter Vermeidung von Wasserabsorptionswellenlängen, beispielsweise durch die Einstrahlung nur weniger Wellenlängen einer ein Linienspektrum emittierenden Lichtquelle, angeboten.
Erfindungsgemäß ist eine Druckmaschine mit wenigstens einem Druckwerk an einer ersten Position eines Pfades eines Bedruckstoffes durch die Druckmaschine und einer Trocknungseinrichtung an einer entlang des Pfades dem Druckwerk nachgeordneten dritten Position zum Zuführen von Energie auf den Bedruckstoff, geeignet zur Durchführung eines Verfahrens zum Trocknen gemäß dieser Darstellung: Eine erfindungsgemäße Druckmaschine umfasst an einer weiteren, der Trocknungseinrichtung vorgeordneten zweiten Position ein Konditionierwerk zur Aufbringung eines Behandlungsmittels, welches eine Beschleunigung der Trocknung des Bedruckstoffs an der dritten Position bewirkt. Das Konditionierwerk kann je nach Anordnung auch als Behandlungsmittelgrundierwerk oder Behandlungsmittelbeschichtungswerk bezeichnet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Konditionierwerk derart ausgeprägt, dass eine Aufbringung des Behandlungsmittels von beiden Seiten auf den Bedruckstoff möglich ist. In einer ersten Variante kann das Konditionierwerk als eine separate Verarbeitungseinheit einer Druckmaschine ausgeführt sein. In einer alternativen zweiten Variante ist das Konditionierwerk modular als ein Einschub für ein Druckwerk ausgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Trocknungseinrichtung eine schmalbandige Strahlungsenergiequelle, welche Licht einer Wellenlänge im nahen Infrarot emittiert. Um eine möglichst schmalbandige Emission bei gleichzeitig hoher spektraler Leistungsdichte zu erreichen, ist bevorzugt die Strahlungsenergiequelle ein Laser. Alternativ dazu kann auch eine breitbandige Lichtquelle, beispielsweise ein IR-Carbonstrahler, mit einer geeigneten Filteranordnung eingesetzt werden, so dass eine schmalbandige Strahlungsenergiequelle in Kombination entsteht. Ein Filter kann insbesondere ein Interferenzfilter sein. Bevorzugt für die räumliche Integration innerhalb der Flachdruckmaschine ist der Laser ein Halbleiterlaser, (Diodenlaser) oder ein Festkörperlaser (Titan-Saphir, Erbium-Glas, Nd:YAG. Nd-Glas oder dergleichen). Ein Festkörperlaser kann bevorzugt durch Diodenlaser optisch gepumpt sein. Der Festkörperlaser kann auch ein Fiberlaser oder Lichtwellenleiterlaser sein, bevorzugt ein Ytterbium Fiberlaser, welche 300 bis 700 W Lichtleistung am Arbeitsplatz bei 1070 nm bis 1100 nm zur Verfügung stellen können. In vorteilhafter Weise können derartige Laser in begrenztem Umfang auch abstimmbar sein. In anderen Worten ausgedrückt, die Ausgangswellenlänge der Laser ist veränderbar. Dadurch kann eine Abstimmung auf eine gewünschte Wellenlänge, beispielsweise in Resonanz oder Quasi-Resonanz zu einer Absorptionswellenlänge einer Komponente in der Druckfarbe, insbesondere zu einem Infrarotabsorberstoff in der Druckfarbe, erreicht werden.
Diodenlaser oder Halbleiterlaser sind im Zusammenhang der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, da sie bereits ohne besondere Strahlformungsoptik für den Zweck der Strahlungsenergiezufuhr auf einen Bedruckstoff eingesetzt werden können. Das den Resonator eines Halbleiterlasers verlassene Licht ist stark divergent, so dass ein sich mit zunehmendem Abstand vom Auskoppelspiegel ausweitendes Lichtbündel erzeugt wird. Es kann aber auch eine Abbildungsoptik, insbesondere geeignet zur Fokussierung des emittierten Lichtes auf den Bedruckstoff, vorgesehen sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das erfindungsgemäße Druckwerk eine Anzahl von Laserlichtquellen auf, die in einem eindimensionalen, in einem zweidimensionalen Feld (lokal gekrümmt, global gekrümmt oder flach) oder in einem dreidimensionalen Feld angeordnet sind, und deren Licht an einer Anzahl von Positionen auf den Bedruckstoff trifft. Durch die Verwendung einer Anzahl von einzelnen Laserlichtquellen für einzelne Bereiche auf dem Bedruckstoff wird die maximal erforderliche Ausgangsleistung der Laserlichtquellen abgesenkt. Laserlichtquellen mit geringerer Ausgangsleistung sind in der Regel kostengünstiger und haben eine längere Lebenserwartung. Darüber hinaus wird eine unnötig hohe Verlustwärmeentwicklung vermieden. Die durch die Zuführung von Licht eingebrachte Strahlungsenergie pro Fläche liegt zwischen 100 und 10.000 mJ pro cm2, bevorzugt zwischen 100 und 1.000 mJ pro cm2, insbesondere zwischen 200 und 500 mJ pro cm2. Die Bestrahlung des Bedruckstoffs findet für eine Zeitdauer einer Länge zwischen 0,01 ms und 1 s, bevorzugt zwischen 0,1 ms und 100 ms, insbesondere zwischen 1 ms und 10 ms statt.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das auf den Bedruckstoff an einer Position auftreffende Licht in seiner Intensität und Belichtungsdauer für jede Laserlichtquelle unabhängig von den anderen Laserlichtquellen steuerbar ist. Für diesen Zweck kann eine Steuerungseinheit, unabhängig von oder integriert in die Maschinensteuerung der Druckmaschine, vorgesehen sein. Durch eine Steuerung der Laserlichtquellenparameter ist es möglich, die Energiezufuhr an unterschiedlichen Positionen des Bedruckstoffes zu regulieren. Eine Energiezufuhr kann dann der Bedeckung des Bedruckstoffs an den vorliegenden Positionen auf dem Bedruckstoff angepasst werden. Es ist darüber hinaus auch vorteilhaft, das erfindungsgemäße Druckwerk mit einer Anzahl von Laserlichtquellen derart einzurichten, dass an einer Position auf dem Bedruckstoff Licht von wenigstens zwei Strahlungsenergiequellen auftrifft. Dabei kann es sich einerseits um teilweise, andererseits um vollständig überlappende Lichtstrahlbündel handeln. Die erforderliche maximale Ausgangsleistung einer einzelnen Laserlichtquelle ist dann geringer, darüber hinaus existiert eine Redundanz, falls ein Ausfall einer Laserlichtquelle auftritt.
Die erfindungsgemäße Druckmaschine kann eine direkt oder indirekte Flachdruckmaschine, lithographische Druckmaschine, Offset-Druckmaschine, FlexoDruckmaschine oder dergleichen sein. Einerseits kann die Position, an der das Licht auf den Bedruckstoff im Pfad durch die Druckmaschine trifft, dem letzten Druckspalt des letzten Druckwerks der Anzahl von Druckwerken, also allen Druckspalten, nachgeordnet sein. Andererseits kann die Position auch einem ersten Druckspalt nachgeordnet und einem zweiten Druckspalt vorgeordnet, also wenigstens zwischen zwei Druckwerken sein. Die Druckmaschine kann eine bogenverarbeitende oder eine bahnverarbeitende Druckmaschine sein. Eine bogenverarbeitende Druckmaschine kann einen Anleger, wenigstens ein Druckwerk, ggf. ein Veredelungswerk (Stanzwerk, Lackwerk oder dergleichen) und einen Ausleger aufweisen. Eine bahnverarbeitende Druckmaschine kann einen Rollenwechsler, eine Anzahl von beidseitig die Bedruckstoffbahn bedruckenden Druckeinheiten, einen Trockner und einen Falzapparat umfassen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
Figur 1
eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trocknen,
Figur 2
eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Weiterbildung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 3
eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckmaschine mit einem den Druckwerken nachgeordneten Konditionierwerk und einer Trocknungseinrichtung, und
Figur 4
eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckmaschine mit einem den Druckwerken vorgeordneten Konditionierwerk und einer Trocknungseinrichtung.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trocknen. Eine Strahlungsenergiequelle 10, insbesondere ein Laser, bevorzugt ein Diodenlaser oder Festkörperlaser ist innerhalb einer Flachdruckmaschine derart angeordnet, dass das von ihr emittierte Licht 12 auf einen Bedruckstoff 14 auf dessen Pfad 16 durch die Flachdruckmaschine an einer dritten Position 116 auftrifft, welche einer ersten Position 18, hier einem Druckspalt, nachgeordnet ist. Während in der Figur 1 der Bedruckstoff 14 beispielhaft bogenförmig gezeigt ist, kann der Bedruckstoff auch bahnförmig durch die Flachdruckmaschine geführt sein. Die Orientierung des Pfades 16 des Bedruckstoffes 14 ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Der Pfad ist hier ohne Einschränkung eines im allgemeinen kurvenförmigen oder nichtlinearen Verlaufs, insbesondere auf einem Kreisbogen liegend, linear gezeigt. Die erste Position 18, hier der Druckspalt ist in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform durch die Zusammenwirkung des Druckzylinders 110 und eines Gegendruckzylinders 112 definiert, in welchem Druckfarbe auf den Bedruckstoff bei Betrieb der Druckmaschine übertragen wird. In Abhängigkeit des speziellen Druckverfahrens in der Flachdruckmaschine kann der Druckzylinder 110 ein Druckformzylinder oder ein Gummituchzylinder sein. An einer zweiten Position 124, welcher der ersten Position 18 entlang des Pfades 16 vorgeordnet ist, wird ein Behandlungsmittel 118, insbesondere ein Infrarotabsorber, wie oben bereits näher beschrieben, auf einen Bedruckstoff 14 aufgetragen, wenn der Bedruckstoff 14 die dritte Position passiert. Die zweite Position 124 ist durch die Zusammenwirkung eines Rasterzylinders 120, welcher das Behandlungsmittel 118 zum Bedruckstoff 14 herantransportiert, und eines Führungszylinders 122 definiert. In der Situation gemäß der Figur 1 ist auf dem Bedruckstoff 14 Druckfarbe 114, insbesondere lösemittelhaltige Druckfarbe, gezeigt. Das von der Strahlungsquelle 10 ausgesendete Licht 12 fällt bündelförmig oder teppichförmig an der zweiten Position 116 auf den Bedruckstoff 14. Das Behandlungsmittel 118, insbesondere der Infrarotabsorber innerhalb dieser dritten Position 116 kann Energie aus dem Licht 12 absorbieren, so dass die Druckfarbe 114 getrocknet werden kann. Durch die vorteilhafte Wahl einer Wellenlänge, welche nicht-resonant zu Absorptionswellenlängen von Wasser ist, in einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Absorption im Bedruckstoff 14 reduziert.
Die Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Weiterbildung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist beispielhaft ein Feld 20 von Strahlungsenergiequellen 10 skizziert, hier drei mal vier, also zwölf Strahlungsenergiequellen 10. Neben dem hier gezeigten zweidimensionalen Feld 20 kann auch ein eindimensionales Feld oder eine eindimensionale Zeile, orientiert über die Breite des Bedruckstoffes 14 vorgesehen sein. Ein zweidimensionales Feld, wie auch ein dreidimensionales Feld, dessen Licht in zweidimensionaler Verteilung auf den Bedruckstoff 14 trifft, hat unter anderem den Vorteil, dass eine schnelle Trocknung durch parallele oder simultane Bestrahlung einer Gruppe von Positionen in einer Spalte des Feldes 20 erzielt wird. Die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Bedruckstoff an den Strahlungsenergiequellen 10 vorbeibewegt, kann folglich höher sein, als im Fall eines nur eindimensionalen Feldes. Das Feld 20 kann auch eine andere Anzahl von Strahlungsenergiequellen 10 aufweisen. Von jeder der Anzahl von Strahlungsenergiequellen 10 wird Licht 12 auf den Bedruckstoff 14 zugeführt. Die dritten Positionen 116, an denen das Licht 12 auf den Bedruckstoff 14, welcher einem Pfad 16 durch die Flachdruckmaschine folgt, trifft, sind einem Druckspalt 118, definiert durch einen Druckzylinder 110 und einen Gegendruckzylinder 112, nachgeordnet. Einzelne dritte Positionen 116 können dabei teilweise zusammenfallen, wie es in der Figur 2 für die vorne liegende Zeile von Strahlungsenergiequellen 10 gezeigt ist, oder sich sogar im wesentlichen vollständig überlappen. Dem Feld 20 von Strahlungsenergiequellen 10 ist eine Steuerungseinrichtung 24 zugeordnet, mit der jenes mittels einer Verbindung 22 Steuersignale austauschen kann. Durch die Steuerungseinrichtung 24 kann eine Ansteuerung des Feldes 20 derart durchgeführt werden, dass eine Energiezufuhr entsprechend der Druckfarbmenge an der dritten Position 116 auf dem Bedruckstoff 14 durchgeführt wird.
Die Figur 3 bezieht sich schematisch auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckmaschine 30 (Schön- und Widerdruckmaschine) mit einem den Druckwerken 32 nachgeordneten Konditionierwerk 34 und einer Trocknungseinrichtung, hier Strahlungsenergiequellen 10, insbesondere geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Druckmaschine 30 weist einen Anleger 36, mehrere Druckwerke 32, hier zwei gezeigt, ein Konditionierwerk 34 und einen Ausleger 38 auf. Bogenförmiger Bedruckstoff wird entlang des Pfades 16 durch die Druckmaschine 30 bewegt. Jedes Druckwerk 32 umfasst, hier nicht näher erläutert, ein Farbwerk und ein Feuchtwerk und trägt Druckfarbe, insbesondere lösemittelhaltige Druckfarbe, im vom zugeordneten Druckzylinder 110 und Gegendruckzylinder 112 gebildeten Druckspalt, durch welchen der Pfad 16 verläuft, auf den Bedruckstoff auf. Zwischen den in der Figur 3 gezeigten Druckwerken 32 ist eine Wendeeinrichtung vorgesehen, so dass ein Bedruckstoff beidseitig in der Druckmaschine 30 verarbeitet werden kann. Der Bedruckstoff gelangt schließlich auf seinem Pfad 16 in das Konditionierwerk 34. In der gezeigten Ausführungsform weist das Konditionierwerk zwei Rasterzylinder 120 auf, welche den Bedruckstoff von jeweils einer Seite kontaktieren, so dass beidseitig Behandlungsmittel, insbesondere Infrarotabsorber, aufgetragen wird. Das Behandlungsmittel, insbesondere Infrarotabsorber, wird mittels einer Tauchwalze 310 einem Reservoir entnommen und großflächig auf den Bedruckstoff übertragen. Mit anderen Worten, das Konditionierwerk kann in einer Ausführungsform Komponenten ähnlich oder identisch zu Komponenten in einem üblichen Lackwerk aufweisen, so dass das Behandlungsmittel möglichst gleichmäßig dem Bedruckstoff zugeführt und aufgetragen wird. Das Konditionierwerk kann unabhängig von dem Druckwerk oder den Druckwerken ausgeführt sein. In der hier in Figur 3 gezeigten Ausführungsform ist die Trocknereinrichtung im Ausleger 38 angeordnet: Beidseitig wird der Bedruckstoff durch Beleuchtung mit Licht von Strahlungsenergiequellen 10 getrocknet, indem das Behandlungsmittel, insbesondere der Infrarotabsorber, die Trocknung, insbesondere die Energieabsorption unterstützt.
In der Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckmaschine 30 (Schön- und Widerdruckmaschine) mit einem den Druckwerken 32 vorgeordneten Konditionierwerk 34 und einer Trocknungseinrichtung, hier Strahlungsenergiequellen 10, welche an verschiedenen Positionen in der Druckmaschine 30 angeordnet sein können. Die Druckmaschine 30 weist einen Anleger 36, ein Konditionierwerk 34, mehrere Druckwerke 32, hier zwei gezeigt, und einen Ausleger 38 auf. Bogenförmiger Bedruckstoff wird entlang des Pfades 16 durch die Druckmaschine 30 bewegt. Der Bedruckstoff gelangt zunächst vom Anleger 36 auf seinem Pfad 16 durch die Druckmaschine 30 in das Konditionierwerk 34. In der gezeigten Ausführungsform weist das Konditionierwerk 34 zwei Rasterzylinder 120 auf, welche den Bedruckstoff von jeweils einer Seite kontaktieren, so dass beidseitig Behandlungsmittel aufgetragen wird. Das Behandlungsmittel wird mittels einer Tauchwalze 310 einem Reservoir entnommen und großflächig auf den Bedruckstoff übertragen. Jedes Druckwerk 32 umfasst, hier nicht näher erläutert, ein Farbwerk und ein Feuchtwerk und trägt Druckfarbe, lösemittelhaltige Druckfarbe, im vom zugeordneten Druckzylinder 110 und Gegendruckzylinder 112 gebildeten Druckspalt, durch welchen der Pfad 16 verläuft, auf den Bedruckstoff auf. Zwischen den in der Figur 4 gezeigten Druckwerken 32 ist eine Wendeeinrichtung vorgesehen, so dass ein Bedruckstoff beidseitig in der Druckmaschine 30 verarbeitet werden kann.
In der hier in Figur 4 gezeigten Ausführungsform sind drei Varianten der Anordnung der Strahlungsenergiequellen zum Trocknen dargestellt: Die drei Varianten sind nur zur Vereinfachung der Darstellung der Erfindung innerhalb einer Ausführungsform in einer Figur gezeigt. Erfindungsgemäße Druckmaschinen können diese drei Varianten auch jeweils einzeln oder in Kombination von zweien oder alle drei gleichzeitig aufweisen. In einer ersten Variante können Strahlungsenergiequellen 10 direkt den von Druckzylinder 110 und Gegendruckzylinder 112 gebildeten Druckspalten in einem Druckwerk 32 nachgeordnet sein. Die Strahlungsenergiequellen 10 beleuchten den Bedruckstoff bereits auf den Gegendruckzylindern 112, nachdem Druckfarbe auf den Bedruckstoff übertragen wurde. In einer zweiten Variante können Strahlungsenergiequellen 10 im letzten Druckwerk 32 derart angeordnet sein, dass wenigstens eine erste Strahlungsenergiequelle 10 eine erste Seite des Bedruckstoffs und wenigstens eine zweite Strahlungsenergiequelle 10 eine zweite Seite des Bedruckstoffs beleuchten. Diese Konfiguration kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass eine Strahlungsenergiequelle 10 den Bedruckstoff auf dem Gegendruckzylinder 112 und eine weitere Strahlungsenergiequelle 10 den Bedruckstoff auf dem direkt dem Gegendruckzylinder 112 nachgeordneten Zylinder beleuchtet (siehe Figur 4). In einer dritten Variante sind Strahlungsenergiequellen 10 derart im Ausleger 38 angeordnet, dass der Bedruckstoff beidseitig mit Licht von Strahlungsenergiequellen 10 beleuchtet wird. Die Trocknung des Bedruckstoffs wird beschleunigt, indem das Behandlungsmittel die Energieabsorption unterstützt.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
Strahlungsenergiequelle
12
Licht
16
Pfad
14
Bedruckstoff
18
erste Position
110
Druckzylinder
112
Gegendruckzylinder
114
Druckfarbe
116
dritte Position
118
Behandlungsmittel
120
Rasterzylinder
122
Führungszylinder
124
zweite Position
20
Feld von Strahlungsenergiequellen
22
Verbindung zur Übertragung von Steuersignalen
24
Steuerungseinheit
30
Druckmaschine
32
Druckwerk
34
Konditionierwerk
36
Anleger
38
Ausleger
310
Tauchwalze

Claims (16)

  1. Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe (114) auf einem Bedruckstoff (14) in einer Druckmaschine (30), wobei der Bedruckstoff (14) an einer ersten Position (18) eines Pfades (16), entlang welchem der Bedruckstoff (14) durch die Druckmaschine (30) bewegt wird, mit wenigstens einer Druckfarbe (114) bedruckt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass an einer zweiten Position (124) des Pfades (16) auf dem Bedruckstoff (14) ein Behandlungsmittel (118), welches eine Beschleunigung der Trocknung der Druckfarbe (114) auf dem Bedruckstoff (14) bewirkt, aufgebracht wird.
  2. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position (18) zeitlich vor der zweiten Position (124) vom Bedruckstoff (14) passiert wird und das Behandlungsmittel (118) in Form einer Beschichtung aufgetragen wird.
  3. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position (18) zeitlich nach der zweiten Position (124) vom Bedruckstoff (14) passiert wird und das Behandlungsmittel (118) in Form einer Grundierung aufgetragen wird.
  4. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich nachgeordnet an wenigstens einer dritten Position (116) des Pfades (16) der Bedruckstoff (14) durch Einwirkung von Strahlungsenergie getrocknet wird.
  5. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel (118) ein Sikkativ oder eine basische Lösung oder ein Bindemittel ist oder umfasst.
  6. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 4, wobei an wenigstens der dritten Position (116) des Pfades (16) der Bedruckstoff mit Licht (12) einer schmalbandigen Strahlungsenergiequelle (10) beleuchtet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel (118) einen Infrarotabsorber umfasst, welcher eine Absorptionswellenlänge aufweist, welche im wesentlichen resonant zur Wellenlänge des Lichtes (12) ist.
  7. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass Licht (12) eine Wellenlänge zwischen 700 nm und 3000 nm aufweist.
  8. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass Wellenlänge des Lichtes (12) nicht-resonant zu Absorptionswellenlängen von Wasser (H2O) ist.
  9. Druckmaschine (30) mit wenigstens einem Druckwerk (32) an einer ersten Position (18) eines Pfades (16) eines Bedruckstoffes (14) durch die Druckmaschine (30) und einer Trocknungseinrichtung an einer entlang des Pfades (16) dem Druckwerk (32) nachgeordneten dritten Position (116) zum Zuführen von Energie auf den Bedruckstoff (14), geeignet zur Durchführung eines Verfahrens zum Trocknen gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmaschine (30) an einer weiteren, der Trocknungseinrichtung vorgeordneten zweiten Position (124) ein Konditionierwerk (34) zur Aufbringung eines Behandlungsmittels (118), welches eine Beschleunigung der Trocknung der Druckfarbe auf dem Bedruckstoff an der dritten Position (116) bewirkt, umfasst.
  10. Druckmaschine (30) gemäß Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Konditionierwerk (34) derart ausgeführt ist, dass eine Aufbringung des Behandlungsmittels (18) von beiden Seiten auf den Bedruckstoff (14) möglich ist.
  11. Druckmaschine (30) gemäß Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    die Trocknungseinrichtung eine schmalbandige Strahlungsenergiequelle (10), welche Licht (12) einer Wellenlänge im nahen Infrarot emittiert, umfasst.
  12. Druckmaschine (30) gemäß Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die schmalbandige Strahlungsenergiequelle (10) eine Laserlichtquelle ist.
  13. Druckmaschine (30) gemäß Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,dass
    die Laserlichtquelle ein Halbleiterlaser oder ein Gaslaser oder ein Festkörperlaser ist.
  14. Druckmaschine (30) gemäß einem der Ansprüche 11, 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmaschine (30) eine Mehrzahl von Strahlungsenergiequellen (10) aufweist, die in einem eindimensionalen Feld, einem zweidimensionalen Feld oder einem dreidimensionalen Feld angeordnet sind und deren Licht (12) an einer Anzahl von Positionen auf den Bedruckstoff (14) trifft.
  15. Druckmaschine (30) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass das auf den Bedruckstoff (14) an einer Position auftreffende Licht (12) in seiner Intensität und Belichtungsdauer für jede Strahlungsenergiequelle (10) unabhängig von den anderen Strahlungsenergiequellen (10) steuerbar ist.
  16. Druckmaschine (30) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass an einer Position auf dem Bedruckstoff Licht (12) von wenigstens zwei Strahlungsenergiequellen (10) auftrifft.
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