EP3377326A1 - Aushärtestation und verfahren zum aushärten von druckfarbe eines direktdrucks auf behältern - Google Patents

Aushärtestation und verfahren zum aushärten von druckfarbe eines direktdrucks auf behältern

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EP3377326A1
EP3377326A1 EP16790937.3A EP16790937A EP3377326A1 EP 3377326 A1 EP3377326 A1 EP 3377326A1 EP 16790937 A EP16790937 A EP 16790937A EP 3377326 A1 EP3377326 A1 EP 3377326A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
curing
containers
container
treatment chamber
oxygen
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16790937.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Krueger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP3377326A1 publication Critical patent/EP3377326A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
    • B41J3/40733—Printing on cylindrical or rotationally symmetrical objects, e. g. on bottles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J11/0021—Curing or drying the ink on the copy materials, e.g. by heating or irradiating using irradiation
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    • B41J11/00218—Constructional details of the irradiation means, e.g. radiation source attached to reciprocating print head assembly or shutter means provided on the radiation source
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B61/00—Auxiliary devices, not otherwise provided for, for operating on sheets, blanks, webs, binding material, containers or packages
    • B65B61/26—Auxiliary devices, not otherwise provided for, for operating on sheets, blanks, webs, binding material, containers or packages for marking or coding completed packages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D1/002—Processes for applying liquids or other fluent materials the substrate being rotated
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    • B05D3/061—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D3/068—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using ionising radiations (gamma, X, electrons)

Definitions

  • the invention relates to a curing station and a method for curing printing ink of direct printing on containers having the features of the preamble of claims 1 and 12, respectively.
  • the direct printing is usually printed on the container outer surface by means of an inkjet printing process, for example for marking and / or for advertising the container contents.
  • an inkjet printing process for example for marking and / or for advertising the container contents.
  • For curing the printing ink of the direct printing is then followed by irradiation with UV light, electron beams or the like, whereby the ink is crosslinked scratch and waterproof.
  • a device for applying a multiple printing on packaging in which follow several printing modules successive and each print a color set of a color print, for example in the colors yellow, magenta, cyan and black. Subsequently, the color printing is dried with a drying module by an energy input such as heat, microwaves, electron or UV radiation.
  • the object of the present invention is therefore to provide a curing station or a method for curing printing ink of a direct printing on containers, with which a high crosslinking density is ensured and yet less ozone or nitrogen oxide is produced during curing.
  • the invention provides a curing station with the features of claim 1.
  • the curing station comprises a treatment chamber with locks for introducing and removing the containers
  • an oxygen-reduced atmosphere or a vacuum can be produced therein and, nevertheless, a throughput rate necessary for container printing can be achieved.
  • the irradiation device is arranged at least during curing with its radiation exit in the treatment chamber, the curing of the ink of the respective container within the treatment chamber is carried out at oxygen reduced atmosphere or vacuum. Consequently, the radiation is absorbed to a lesser extent by the remaining oxygen content, whereby the radiation dose can be reduced and correspondingly less ozone or nitrogen oxide is produced. As a result, the effort for the extraction and exhaust gas purification can be significantly reduced.
  • the UV initiators can no longer react so strongly with the remaining oxygen when irradiated with UV light, so that they are increasingly available for the polymerization and the surface of the printing ink is correspondingly reliably crosslinked.
  • the curing station can be arranged downstream of a direct printing machine for applying the direct pressure to the containers or integrated into these.
  • the direct printing machine and the curing station can be locked to a container treatment plant.
  • the curing station or the direct printing machine can be arranged in a beverage processing plant and preferably downstream of a filling plant for filling a product in the container and / or a capper.
  • the curing station or the direct printing machine can be directly downstream of the filling process, but also upstream and / or a container manufacturing process.
  • the containers may be intended to contain drinks, toiletries, pastes, chemical, biological and / or pharmaceutical products. In general, the containers may be provided for any flowable or fillable media.
  • the containers can be made of plastic, glass and metal, but also hybrid containers with material mixtures are conceivable.
  • the containers may be bottles, cans and / or tubes.
  • the containers may be mold containers having at least one surface deviating from the rotational symmetry about the container longitudinal axis.
  • the mold containers may comprise at least one relief-type surface area.
  • the transport device may be designed as a carousel, which is rotatable about a vertical axis. "Vertical” can mean here that this is the direction that is directed to the center of the earth. It is also conceivable that the transport device is designed as a linear transporter.
  • the transport device may comprise two or more Umlenksterne with a guided thereby conveyor belt, so that so are linear and circular arc-shaped transport sections for container transport available.
  • the transport device may comprise container receptacles which are arranged, for example, on the circumference of the carousel or on the conveyor belt.
  • the container receptacles may comprise a plate, preferably a turntable, for receiving the container bottom and / or a centering bell for receiving the container mouth.
  • the transport device can be designed to transport the containers continuously or intermittently. In an intermittent transport, the containers are each stopped briefly during curing relative to the irradiation device and then transported on.
  • the direct printing may include or be a printed image applied to the containers by ink jet printing.
  • the printing ink of the direct printing may be a printing ink curable by the radiation of the irradiation device.
  • the ink can be curable with UV light or electron beams. UV light can here mean ultraviolet light.
  • the ink may include colored pigments, a polymerizable matrix, monomers, oligomers, UV initiators, water or solvents.
  • the printing ink can comprise monomers and / or oligomers which can be crosslinked by radicals formed by the UV initiator by means of UV light or by electron beams.
  • the ink may have a color consisting of yellow, cyan, magenta, black or white or any mixed color thereof.
  • the irradiation device may comprise a UV light source and / or an electron source for generating the radiation.
  • the UV light source may include an arc lamp or one or more UV LEDs.
  • the electron source can emit a radiation Emitter for emitting electrons with an acceleration voltage in the range of 80 - 300 K eV include.
  • the irradiation device comprises a plurality of the aforementioned radiation sources of the same or different type.
  • the irradiation device can comprise a plurality of modules each having a radiation source and a separate radiation outlet.
  • the irradiation device or its modules can comprise optical elements, such as lenses, mirrors, diaphragms and / or lenses.
  • optical elements such as lenses, mirrors, diaphragms and / or lenses.
  • one or more openings or areas may be meant, through which the irradiation device emits the radiation for hardening.
  • this may be a window or just an opening in a housing.
  • an oxygen-reduced atmosphere it may be meant a reduced oxygen content compared to the environment of the curing station, in particular with respect to the oxygen content of the air (21%) prevailing on the earth's surface.
  • the oxygen-reduced atmosphere may have an air pressure or an oxygen partial pressure of 50 mbar, preferably 10 mbar or less.
  • the oxygen-reduced atmosphere may have an oxygen content of 5%, preferably 1% or less.
  • the oxygen-reduced atmosphere may also have a lower nitrogen content compared to the environment.
  • a vacuum preferably a rough vacuum, further preferably a fine vacuum.
  • rough vacuum it may be meant a pressure of 300 - 1 mbar or a fine vacuum of 1 - 10 3 mbar prevailing in the treatment chamber.
  • the transport device may comprise a carousel, which is at least partially disposed in the treatment chamber.
  • a carousel which is at least partially disposed in the treatment chamber.
  • one part of the carousel can be arranged inside and another part outside the treatment chamber, with the locks being arranged therebetween.
  • the carousel may have circumferentially container receptacles, which can be introduced and deployed by the carousel rotation by means of the locks in the treatment chamber.
  • Such a carousel makes it possible for the containers to be particularly easily and quickly cured in the treatment chamber or removed therefrom.
  • the locks may be designed for continuous or intermittent loading and unloading of the containers during transport.
  • the locks can be formed by revolving container receiving pockets on the transport device, which are formed with openings for insertion and removal of the container. It is conceivable that the revolving container receiving pockets one, two or more Contain container receptacles. This makes it possible to simultaneously transport the containers in the container receptacles and in and out of the treatment chamber.
  • the container receiving pockets may be formed like a trough or half-shell.
  • known container receptacles, such as turntables, staples or slaves may also be arranged on or on the transport device.
  • the openings of the container receiving pockets can cooperate in the region of the locks with stationary closure elements, with which the container receiving pockets can be sealed from the environment.
  • the container receiving pockets cooperate with the stationary closure members to form a sealed transport chamber for one, two or more containers, respectively.
  • the edge of the opening with a sealing element preferably a sealing lip, be formed, which bear against the stationary closure element during insertion and removal.
  • the containers can be introduced and removed through the opening into the curing station and, on the other hand, the irradiation with the irradiation device can take place through the opening, so that the containers also remain in the container receiving pockets within the treatment chamber. Consequently, the mechanism is particularly simple.
  • the container receiving pockets may be arranged on the carousel such that the openings are directed radially outwards and the closure elements are formed by one or more housing parts of the treatment chamber.
  • the locks with the transport device and the treatment chamber are integrated and very simple.
  • the closure elements in the region of the locks can be arranged circumferentially on the carousel, so that they rest against the openings of the container receiving pockets from the outside.
  • the container receiving pockets in the region of the locks are continuously closed or opened.
  • the closure elements may be formed as, with the openings of the container receiving pockets corresponding, in particular concave-shaped walls.
  • the closure elements may be formed as a carousel concentric cylindrical wall elements.
  • the closure elements may each comprise at least one suction opening in order to provide the oxygen-reduced atmosphere or the vacuum in the revolving container receiving pockets preferably in several stages.
  • the container receiving pockets between the inlet and outlet of the curing station and the specialistss hunt mer gradually into the oxygen reduced atmosphere or the vacuum transferred or vice versa.
  • the oxygen-reduced atmosphere or the vacuum within the treatment chamber is not unnecessarily contaminated with ambient air.
  • the closure elements may be designed such that a container receiving pocket with the container to be closed by the rotational movement of the carousel initially completely against the environment and the treatment chamber closes and is in communication with the suction.
  • the container receiving pocket opens by the further rotation of the carousel to the treatment chamber.
  • This sequence can be correspondingly reversed when dispensing the container.
  • the closure elements in each case along the carousel circumference have a plurality of suction openings in order to produce or release the vacuum in accordance with several stages.
  • the transport means may comprise rotatable container receptacles for rotating the containers as the ink is cured. As a result, the color on the containers is cured very evenly. It is conceivable that the container receptacles are rotatable with a control curve, via planetary gears rolling on a central gear or each with its own direct drive.
  • the container receptacles can be turntables, staples, holders of a known type, slaves or combinations thereof.
  • the radiation exit of the irradiation device may comprise two or more outlet openings for the radiation in order to irradiate the containers when curing two or more directions.
  • the containers can be cured evenly from multiple sides without mechanical rotation.
  • the irradiation device comprises two or more outlet openings for the radiation and, moreover, the transport device is designed with rotatable container receptacles in order to irradiate both from several directions and to ensure a particularly uniform curing by the rotational movement. As a result, the radiation dose of each individual outlet opening can also be reduced.
  • the irradiation device comprises a plurality of contiguous or separate irradiation modules each having a radiation source and an outlet opening.
  • the invention provides a method for curing ink of direct printing on containers having the features of claim 12.
  • the container can be continuously and intermittently in the treatment chamber and discharged, a usual in the container treatment throughput through the treatment chamber is possible. Since an oxygen-reduced atmosphere or a vacuum predominates in the chamber, the radiation used during curing is less absorbed by the oxygen. Consequently, the curing can be used at a lower radiation dose and it forms disproportionately less ozone or nitrogen oxide. As a result, the extraction of ozone or nitrogen oxide is less expensive and the system is protected from corrosion by nitrous acids or ozone.
  • the method may preferably be carried out in a curing station according to any one of claims 1-11 and / or according to one or more of the features described above. Similarly, the method may analogously include the features described with respect to the curing station individually or in any combination.
  • the method of curing may be followed by a printing process for applying the direct pressure to the containers.
  • the printing method may preferably include an ink-jet printing method.
  • the containers can be transported by a transport device and / or irradiated with an irradiation device.
  • the inflow and out can be done with locks.
  • the containers can be irradiated during curing with UV light and / or electron beams. As a result, the curing process is particularly fast and reliable.
  • the energy input can be continuous and / or pulse-like.
  • the containers can be rotated during curing to ensure a particularly uniform curing of the ink.
  • the containers can be rotated with rotatable container receptacles.
  • the containers can be irradiated during curing from at least two directions. Thereby, the containers can be uniformly irradiated from the at least two directions without a mechanical rotation. It is also conceivable that the turning and irradiation from two directions takes place in combination.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a container treatment plant with a direct printing machine and a subsequent curing station in a plan view.
  • 2 shows an embodiment of a curing station with rotatable container receptacles in a plan view;
  • FIG 3 shows a further embodiment of a curing station with an irradiation device in which the containers are irradiated from two directions in a plan view;
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a curing station with container receiving pockets arranged on a carousel and closure elements cooperating therewith in a plan view.
  • FIG. 1 an embodiment of a container treatment plant 1 with a direct printing machine 4 and a subsequent curing station 10 is shown in a plan view. It can be seen that the containers 2 are transferred in the transport direction T via the feed star 3 of the direct printing machine 4. There, the container 2 are taken with not shown here container receptacles on the carousel and provided in printing stations with a direct print.
  • the direct printing can comprise one or more printing inks, for example yellow, cyan, magenta, black and white.
  • the printing inks are applied to the container surface, in particular the cylindrical side wall, by means of an inkjet printing process.
  • the containers 2 are transferred with the transfer star 5 to the curing station 10.
  • the containers 2 are transported in container receptacles with the transport device 11 constructed as a carousel, which is arranged partly outside and partly within the treatment chamber 13.
  • the transport device is designed as a linear transporter, which runs partially in the treatment chamber 13.
  • the containers 2 are continuously inserted into the treatment chamber 13 and discharged again with the lock 14b.
  • an oxygen-reduced atmosphere or a vacuum can be maintained.
  • the treatment chamber 13 is connected to a vacuum pump, so that the oxygen-reduced atmosphere or the vacuum within the treatment chamber 13 has a lower oxygen content than 1%.
  • the ambient pressure prevails, wherein the oxygen is replaced by a noble gas or other suitable gas, so that the oxygen partiald jerk is 10 mbar or less.
  • the irradiation device 12 is arranged with its radiation outlet.
  • the irradiation device here has a UV light source or an electron source, with which the ink is crosslinkable, so that the direct pressure is cured after leaving the treatment chamber 13.
  • the transport device 1 1 so the container 2 are continuously passed past the irradiation device 12 and cured so the ink in oxygen-reduced atmosphere or vacuum.
  • an outlet star 6 is arranged, are supplied to the container 2 in the transport direction T further treatment steps.
  • this may be a packaging station or the like.
  • Aushärtestation 10 an embodiment of the Aushärtestation 10 is shown with rotatable container receptacles 15 in a plan view, wherein the transport device 1 1 rotatable container receptacles 15 includes, with which the containers are rotated upon curing of the ink.
  • the transport device 1 1 is here, as in the previous embodiment of FIG. 1, designed as a carousel, which is arranged partially in the treatment chamber 13. Also conceivable is a linear transporter.
  • the treatment chamber 13 there is an oxygen-reduced atmosphere or a vacuum, as described in more detail above with reference to FIG. 1.
  • the containers 2 are first introduced with the transport device 1 1 continuously via the locks 14a in the treatment chamber 13.
  • the containers 2 are then rotated with the rotatable container receptacles 15, so that each part of the direct pressure is irradiated and hardened as evenly as possible.
  • the rotation of the container 2 takes place here in the counterclockwise direction in the direction R. However, it is also conceivable an opposite or alternating direction of rotation.
  • the containers After curing with the irradiation device 12, the containers are continuously discharged through the sluice 14b from the treatment chamber 13 and in particular continued to further treatment steps. It is conceivable that the curing station 10 of FIG. 2 is used in the container treatment system of FIG. 1 and / or comprises the features described above.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the curing station 10 with an irradiation device 12 in a plan view, in which the containers 2 are irradiated from two directions.
  • the curing station 10 of FIG. 3 differs from the embodiment previously described with reference to FIG. 2 only in that the irradiation device 12 has two outlet openings for the radiation S a and S b , with which the containers 2 when curing from two directions be irradiated.
  • the irradiation device comprises the two substantially identical modules 12a and 12b, which each comprise a UV light source or an electron source.
  • the curing of the container 2 takes place from two directions, so that as complete as possible irradiation is possible.
  • the container receivers can be made structurally simpler, since they no longer have to be rotatable.
  • FIGS. 2 and 3 are combined so that the containers 2 are both rotated with rotatable container receptacles 15 and irradiated with the irradiation device 12 from two directions with the radiation S a and S b .
  • the curing time can be shortened again, yet the curing takes place particularly evenly.
  • the modules 12a, 12b comprise a common radiation source, which is divided, for example, via an optical system or the like to two or more outlet openings.
  • the treatment chamber 13 there is an oxygen-reduced atmosphere or a vacuum, as described in more detail above with reference to FIG. 1.
  • the curing station 10 of FIG. 3 can be used in the container treatment system of FIG. 1 and / or comprise the features described above.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a curing station 10 in a plan view.
  • This differs from the exemplary embodiments of the preceding FIGS. 1-3 essentially in that the locks 14a, 14b are formed by revolving container receiving pockets 16 on the transport device 11, which interact with the stationary closure elements 17a and 17b during transport or during sluice , It can be seen that the containers 2 are fed in the transport direction T with the transfer star 5 of the printing press not shown here, the curing station 10.
  • the transport device 1 1 of the curing station 10 is designed as a carousel having circumferentially container receiving pockets 16 which are directed with their openings radially outward.
  • the container receiving pockets 16 are up, down, provided in the circumferential direction and radially inward with corresponding walls. Characterized trough-like chambers are formed, which are accessible only by the radially outwardly directed openings for insertion and removal of the container 2 and for the irradiation.
  • the transport device 1 1 rotates with the container 2 received therein so that it cooperates with the stationary closure element 17a and is thereby sealed from the environment.
  • the container receiving pocket 16 is then evacuated via the suction opening 18a in a first stage, so that a first partial vacuum prevails therein.
  • the container receiving pocket 16 still acts together with the closure element 17a, but the connection to the first suction opening 18a is interrupted again and opened to the second suction opening 19a. Thereby, a further stage of the vacuum is produced, the pressure of which is lower than in the previous stage. Subsequently, the container receiving pocket 16 opens to the treatment chamber 13 and the process of introduction is completed.
  • the treatment chamber 13 itself is provided with a further suction opening 20, via which ultimately the vacuum is completely produced.
  • the air pressure within the treatment chamber 13 is lowered to 10 mbar or less.
  • the irradiation device 12 with the three modules 12 ', 12 "and 12"' is arranged, with which the containers 2 can be irradiated over a larger transport distance in the container receiving pockets 16 from the outside.
  • the modules 12 ', 12 "and 12"' are each formed with a UV light source or an electron source. As a result, the radiated irradiance of the individual modules 12 ', 12 "and 12"' is reduced, so that particularly little ozone or nitrogen oxide is formed.
  • the container 2 are discharged through the lock 14 b again, wherein the vacuum on the suction openings 19 b, 18 b in the reverse order of the steps to the lock 14 a is reduced again, so that when passing to the drain star 6 again the ambient pressure prevails and the container 2 in the transport direction T further treatment stations can be supplied.
  • the lock 14b here also has the closure element 17b, which cooperates with the container receiving pockets 16 in accordance with the lock 14a, so that they are sealed from the environment. This prevents that passes through the lock 14b, the ambient pressure in the treatment chamber 13 and there contaminated the vacuum.
  • the curing stations 10 shown in FIGS. 1-4 are used as follows:
  • the containers 2 are transported to cure the ink of the direct printing with the transport device 1 1 and continuously with the locks 14a, 14b in the treatment chamber 13 and discharged.
  • the containers 2 are irradiated in an oxygen-reduced atmosphere or vacuum by the irradiation device 12 with UV light or electron beams and thereby cured.
  • the radiation S is absorbed less. This results in less ozone or nitrogen oxide, whereby the exhaust gases from the treatment chamber 13 must be disposed of or cleaned less expensive.
  • the radicals of UV initiators can not react with atmospheric oxygen, making them available to a greater extent for crosslinking the printing ink. This ensures reliable curing.

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Abstract

Aushärtestation (10) zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern (2), mit einer Transporteinrichtung (11) zum Transport der Behälter (2) und mit einer Bestrahlungsein- richtung (12) zum Aushärten der Druckfarbe, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtestation (10) eine Behandlungskammer (13) mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre oder Vakuum um- fasst, die mit Schleusen (14a, 14b) zum Ein- und Ausbringen der Behälter (2) ausgebildet ist, und dass die Bestrahlungseinrichtung (12) wenigstens beim Aushärten mit ihrem Strahlungs- austritt in der Behandlungskammer (13) angeordnet ist.

Description

Aushärtestation und Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe
eines Direktdrucks auf Behältern
Die Erfindung betrifft eine Aushärtestation und ein Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 12.
Mit Druckvorrichtungen bzw. -verfahren zur Bedruckung von Behältern mit einem Direktdruck wird üblicherweise der Direktdruck mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens auf die Behälteraußenfläche aufgedruckt, beispielsweise zur Kennzeichnung und/oder zur Bewerbung des Behälterinhalts. Zum Aushärten der Druckfarbe des Direktdrucks erfolgt anschließend eine Bestrahlung mit UV-Licht, Elektronenstrahlen oder dergleichen, wodurch die Druckfarbe kratz- und wasserfest vernetzt wird.
Beispielsweise ist aus der WO 2010/034375 A1 eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Mehrfachdrucks auf Packmittel bekannt, bei der mehrere Druckmodule aufeinanderfolgen und jeweils einen Farbsatz eines Farbdrucks drucken, beispielsweise in den Farben Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz. Anschließend wird der Farbdruck mit einem Trocknungsmodul durch einen Energieeintrag wie Wärme, Mikrowellen, Elektronen- oder UV-Strahlung getrocknet.
Nachteilig dabei ist, dass beim Aushärten mit UV-Strahlung eine große Menge Ozon entsteht, welches giftig ist und zudem die Maschinenbauteile angreift. Ferner entsteht beim Einsatz von Elektronenstrahlen sowohl eine große Menge Ozon als auch Stickoxid. Letzteres bildet in Verbindung mit der Luftfeuchtigkeit salpetrige Säure und greift dadurch die Maschinenteile an. Folglich muss das Ozon- und das Stickoxid aufwändig abgesaugt und einer Abgasreinigung zugeführt werden. Zudem kann es trotz hoher Bestrahlungsdosis vorkommen, dass die Vernetzungsdichte vermindert ist und die bedruckte Oberfläche klebrig oder schmierig bleibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Aushärtestation bzw. ein Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern bereitzustellen, mit der eine hohe Vernetzungsdichte gewährleistet ist und dennoch beim Aushärten weniger Ozon bzw. Stickoxid anfällt.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung stellt die Erfindung eine Aushärtestation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Es hat sich bei umfangreichen Untersuchungen der bekannten Aushärtestationen bzw. -verfahren herausgestellt, dass die UV-Strahlung je nach Wellenlänge, besonders im UV-C- Bereich stark durch den Luftsauerstoff absorbiert wird, wodurch Ozon erzeugt und die Effizienz der Bestrahlung vermindert wird. Folglich muss eine höhere UV-Dosis zur Verfügung gestellt werden, als für die eigentliche Vernetzung notwendig ist. Ferner hat sich auch beim Einsatz von Elektronenstrahlen herausgestellt, dass diese beim Durchdringen von Luft absorbiert werden und dadurch Ozon und Stickoxid entsteht. Die dadurch verminderte Effizienz musste bisher durch eine entsprechend höhere Strahlendosis kompensiert werden. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass in den UV-Initiatoren der Druckfarbe Radikale entstehen, die besonders stark mit dem Luftsauerstoff reagieren, so dass sie anschließend nicht mehr für die Polymerisation zur Verfügung stehen. Dies wurde als ursächlich für die verminderte Vernetzungsdichte und die klebrig oder schmierig verbleibenden Oberflächen erkannt.
Dadurch, dass die Aushärtestation eine Behandlungskammer mit Schleusen zum Ein- und Ausbringen der Behälter umfasst, kann darin eine sauerstoffreduzierte Atmosphäre oder ein Vakuum hergestellt und dennoch eine zur Behälterbedruckung notwendige Durchsatzrate erzielt werden. Dadurch, dass die Bestrahlungseinrichtung wenigstens beim Aushärten mit ihrem Strahlungsaustritt in der Behandlungskammer angeordnet ist, erfolgt das Aushärten der Druckfarbe des jeweiligen Behälters innerhalb der Behandlungskammer bei Sauerstoff reduzierter Atmosphäre oder Vakuum. Folglich wird die Strahlung in einem geringeren Maße durch den verbleibenden Sauerstoffgehalt absorbiert, wodurch die Strahlungsdosis herabgesetzt werden kann und entsprechend weniger Ozon bzw. Stickoxid entsteht. Dadurch kann der Aufwand für die Absaugung und Abgasreinigung deutlich reduziert werden.
Des Weiteren können auch die UV-Initiatoren bei der Bestrahlung mit UV-Licht nicht mehr so stark mit dem verbleibenden Sauerstoff reagieren, so dass diese für die Polymerisation vermehrt zur Verfügung stehen und die Oberfläche der Druckfarbe entsprechend zuverlässig vernetzt wird.
Die Aushärtestation kann einer Direktdruckmaschine zum Aufbringen des Direktdrucks auf die Behälter nachgeordnet oder in diese integriert sein. Beispielsweise können die Direktdruckmaschine und die Aushärtestation zu einer Behälterbehandlungsanlage verblockt sein. Die Aushärtestation bzw. die Direktdruckmaschine können in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet und vorzugsweise einer Abfüllanlage zum Abfüllen eines Produkts in die Behälter und/oder einem Verschließer nachgeordnet sein. Die Aushärtestation bzw. die Direktdruckmaschine können dem Füllprozess, aber auch vorgeordnet und/oder einem Behälterherstellungsprozess direkt nachgeordnet sein. Die Behälter können dazu vorgesehen sein, Getränke, Hygieneartikel, Pasten, chemische, biologische und/oder pharmazeutische Produkte aufzunehmen. Im Allgemeinen können die Behälter für jegliche fließfähige bzw. abfüllbare Medien vorgesehen sein. Die Behälter können aus Kunststoff, Glas und Metall bestehen, aber auch hybride Behälter mit Materialmischungen sind denkbar. Die Behälter können Flaschen, Dosen und/oder Tuben sein. Die Behälter können Formbehälter mit wenigstens einer von der Rotationssymmetrie um die Behälterlängsachse abweichenden Oberfläche sein. Die Formbehälter können wenigstens einen reliefartigen Oberflächenbereich umfassen.
Die Transporteinrichtung kann als Karussell ausgebildet sein, das um eine vertikale Achse drehbar ist. "Vertikal" kann hier bedeuten, dass dies die Richtung ist, die auf den Erdmittelpunkt gerichtet ist. Ebenso ist denkbar, dass die Transporteinrichtung als Lineartransporteur ausgebildet ist. Darüber hinaus kann die Transporteinrichtung zwei oder mehrere Umlenksterne mit einem dadurch geführten Transportband umfassen, so dass damit lineare und kreisbogenförmige Transportabschnitte zum Behältertransport zur Verfügung stehen. Zur Aufnahme der Behälter kann die Transporteinrichtung Behälteraufnahmen umfassen, die beispielsweise am Umfang des Karussells oder am Transportband angeordnet sind. Die Behälteraufnahmen können einen Teller, vorzugsweise einen Drehteller, zur Aufnahme des Behälterbodens und/oder eine Zentrierglocke zur Aufnahme der Behältermündung umfassen. Die Transporteinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Behälter fortlaufend oder intermittierend zu transportieren. Bei einem intermittierenden Transport werden die Behälter jeweils beim Aushärten gegenüber der Bestrahlungseinrichtung kurz angehalten und anschließend weitertransportiert.
Der Direktdruck kann ein mittels Tintenstrahldruckverfahren aufgebrachtes Druckbild auf den Behältern umfassen oder sein. Die Druckfarbe des Direktdrucks kann eine durch die Strahlung der Bestrahlungseinrichtung aushärtbare Drucktinte sein. Vorzugsweise kann die Druckfarbe mit UV-Licht oder Elektronenstrahlen aushärtbar sein. Mit UV-Licht kann hier ultraviolettes Licht gemeint sein. Die Druckfarbe kann Farbpigmente, eine polymerisierbare Matrix, Monomere, Oligomere, UV-Initiatoren, Wasser oder Lösungsmittel umfassen. Die Druckfarbe kann Monomere und/oder Oligomere umfassen, die durch vom UV-Initiator per UV-Licht gebildete Radikale oder durch Elektronenstrahlen untereinander vernetzbar sind. Die Druckfarbe kann eine Farbe bestehend aus Gelb, Cyan, Magenta, Schwarz oder Weiß oder eine beliebige Mischfarbe daraus aufweisen.
Die Bestrahlungseinrichtung kann eine UV-Lichtquellen und/oder eine Elektronenquelle zur Erzeugung der Strahlung umfassen. Beispielsweise kann die UV-Lichtquelle eine Bogenlampe oder eine oder mehrere UV-LEDs umfassen. Ferner kann die Elektronenquelle einen Strahlen- emitter zur Abgabe von Elektronen mit einer Beschleunigungsspannung im Bereich von 80 - 300 K eV umfassen. Denkbar ist auch, dass die Bestrahlungseinrichtung mehrere der vorgenannten Strahlungsquellen des gleichen oder verschiedenen Typs umfasst. Beispielsweise kann die Bestrahlungseinrichtung mehrere Module umfassen, die jeweils eine Strahlungsquelle und einen eigenen Strahlungsaustritt aufweisen.
Die Bestrahlungseinrichtung bzw. deren Module können optische Elemente, wie Linsen, Spiegel, Blenden und/oder Streuscheiben umfassen. Mit Strahlungsaustritt der Bestrahlungseinrichtung können eine oder mehrere Öffnungen bzw. Flächen gemeint sein, durch die hindurch die Bestrahlungseinrichtung die Strahlung zur Aushärtung abgibt. Beispielsweise kann dies ein Fenster oder auch lediglich eine Öffnung in einem Gehäuse sein.
Mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre kann ein gegenüber der Umgebung der Aushärtestation reduzierter Sauerstoffgehalt gemeint sein, insbesondere gegenüber dem auf der Erdoberfläche vorherrschenden Sauerstoffgehalt der Luft (21 %). Dazu kann die sauerstoffreduzierte Atmosphäre einen Luftdruck oder einen Sauerstoffpartialdruck von 50 mbar, vorzugsweise 10 mbar oder weniger, aufweisen. Anders ausgedrückt kann die sauerstoffreduzierte Atmosphäre einen Sauerstoffgehalt von 5%, vorzugsweise 1 % oder weniger, aufweisen. Darüber hinaus kann die sauerstoffreduzierte Atmosphäre auch einen gegenüber der Umgebung geringeren Stickstoffgehalt aufweisen. Dazu kann in der Behandlungskammer ein Vakuum vorherrschen, vorzugsweise ein Grobvakuum, weiterhin vorzugsweise ein Feinvakuum. Mit Grobvakuum kann hier ein in der Behandlungskammer vorherrschender Druck von 300 - 1 mbar bzw. mit Feinvakuum von 1 - 10 3 mbar gemeint sein.
Die Transporteinrichtung kann ein Karussell umfassen, das wenigstens teilweise in der Behandlungskammer angeordnet ist. Beispielsweise kann ein Teil des Karussells innerhalb und ein anderer Teil außerhalb der Behandlungskammer angeordnet sein, wobei dazwischen die Schleusen angeordnet sind. Das Karussell kann umfänglich Behälteraufnahmen aufweisen, die durch die Karusselldrehung mittels der Schleusen in die Behandlungskammer ein- und ausgebracht werden können. Durch ein derartiges Karussell ist es möglich, die Behälter besonders einfach und schnell der Aushärtung in der Behandlungskammer zu- bzw. davon abzuführen.
Die Schleusen können zum fortlaufenden oder intermittierenden Ein- und Ausbringen der Behälter während des Transports ausgebildet sein.
Die Schleusen können durch mitlaufende Behälteraufnahmetaschen an der Transporteinrichtung gebildet werden, die mit Öffnungen zum Ein- und Ausbringen der Behälter ausgebildet sind. Denkbar ist, dass die mitlaufenden Behälteraufnahmetaschen eine, zwei oder mehrere Behälteraufnahmen aufweisen. Dadurch ist es möglich, die Behälter in den Behälteraufnahmen gleichzeitig zu transportieren und in die Behandlungskammer ein- und auszuschleusen. Vorzugsweise können die Behälteraufnahmetaschen wannenartig oder halbschalenartig ausgebildet sein. Alternativ können bekannte Behälteraufnahmen, wie Drehteller, Klammern oder Sklaven ebenso an oder auf der Transporteinrichtung angeordnet sein.
Die Öffnungen der Behälteraufnahmetaschen können im Bereich der Schleusen mit stationären Verschlusselementen zusammenwirken, mit denen die Behälteraufnahmetaschen gegenüber der Umgebung abdichtbar sind. Anders ausgedrückt wirken die Behälteraufnahmetaschen mit den stationären Verschlusselementen so zusammen, dass dadurch jeweils eine abgedichtete Transportkammer für einen, zwei oder mehrere Behälter gebildet wird. Dazu kann der Rand der Öffnung mit einem Dichtelement, vorzugsweise einer Dichtlippe, ausgebildet sein, die beim Ein- und Ausschleusen am stationären Verschlusselement anliegen.
Durch die Öffnung können die Behälter einerseits in die Aushärtestation ein- und ausgebracht werden und andererseits kann die Bestrahlung mit der Bestrahlungseinrichtung durch die Öffnung hindurch erfolgen, so dass die Behälter auch innerhalb der Behandlungskammer in den Behälteraufnahmetaschen verbleiben. Folglich ist der Mechanismus besonders einfach aufgebaut.
Die Behälteraufnahmetaschen können am Karussell derart angeordnet sein, dass die Öffnungen radial nach außen gerichtet sind und die Verschlusselemente durch ein oder mehrere Gehäuseteile der Behandlungskammer gebildet werden. Dadurch sind die Schleusen mit der Transporteinrichtung sowie der Behandlungskammer integriert und besonders einfach aufgebaut. Beispielsweise können dazu die Verschlusselemente im Bereich der Schleusen umfänglich am Karussell angeordnet sein, so dass sie an den Öffnungen der Behälteraufnahmetaschen von außen anliegen. Durch die Drehung des Karussells werden die Behälteraufnahmetaschen im Bereich der Schleusen fortlaufend geschlossen bzw. geöffnet. Beispielsweise können die Verschlusselemente als mit den Öffnungen der Behälteraufnahmetaschen korrespondierende, insbesondere konkav geformte Wandungen ausgebildet sein. Anders ausgedrückt können die Verschlusselemente als zum Karussell konzentrisch geformte, zylindrische Wandelemente ausgebildet sein.
Die Verschlusselemente können jeweils wenigstens eine Absaugöffnung umfassen, um die sauerstoffreduzierte Atmosphäre oder das Vakuum in den mitlaufenden Behälteraufnahmetaschen vorzugsweise in mehreren Stufen bereitzustellen. Dadurch werden die Behälteraufnahmetaschen zwischen dem Ein- und Auslauf der Aushärtestation und der Behandlungskam- mer schrittweise in die Sauerstoff reduzierte Atmosphäre bzw. das Vakuum überführt bzw. umgekehrt. Dadurch wird die sauerstoffreduzierte Atmosphäre bzw. das Vakuum innerhalb der Behandlungskammer nicht unnötig mit Luft der Umgebung verunreinigt. Beispielsweise können die Verschlusselemente derart ausgebildet sein, dass sich eine Behälteraufnahmetasche mit dem zu schleusenden Behälter durch die Drehbewegung des Karussells zunächst vollständig gegenüber der Umgebung und der Behandlungskammer verschließt und dabei mit der Absaugöffnung in Verbindung steht. Nach dem Absaugen öffnet sich die Behälteraufnahmetasche durch die weitere Drehbewegung des Karussells zur Behandlungskammer. Diese Abfolge kann beim Ausbringen der Behälter entsprechend umgekehrt sein. Denkbar ist auch, dass die Verschlusselemente jeweils entlang des Karussellumfangs mehrere Absaugöffnungen aufweisen, um das Vakuum in entsprechend mehreren Stufen herzustellen bzw. abzulassen.
Die Transporteinrichtung kann drehbare Behälteraufnahmen umfassen, um die Behälter beim Aushärten der Druckfarbe zu drehen. Dadurch wird die Farbe auf den Behältern besonders gleichmäßig ausgehärtet. Denkbar ist, dass die Behälteraufnahmen mit einer Steuerkurve, über auf einem zentralen Zahnrad abrollende Planetenzahnräder oder jeweils mit einem eigenen Direktantrieb drehbar sind. Bei den Behälteraufnahmen kann es sich um Drehteller, Klammern, Halterungen bekannter Art, Sklaven oder auch Kombinationen daraus handeln.
Der Strahlungsaustritt der Bestrahlungseinrichtung kann zwei oder mehrere Austrittsöffnungen für die Strahlung umfassen, um die Behälter beim Aushärten von zwei oder mehreren Richtungen zu bestrahlen. Dadurch können die Behälter ohne eine mechanische Drehung gleichmäßig von mehreren Seiten her ausgehärtet werden. Denkbar ist auch, dass die Bestrahlungseinrichtung zwei oder mehrere Austrittsöffnungen für die Strahlung umfasst und zudem die Transporteinrichtung mit drehbaren Behälteraufnahmen ausgebildet ist, um sowohl aus mehreren Richtungen zu bestrahlen als auch durch die Drehbewegung ein besonders gleichmäßiges Aushärten zu gewährleisten. Dadurch kann die Strahlungsdosis jeder einzelnen Austrittsöffnung zudem herabgesetzt werden. Ferner ist denkbar, dass die Bestrahlungseinrichtung mehrere zusammenhängende oder getrennte Bestrahlungsmodule mit jeweils einer Strahlungsquelle und einer Austrittsöffnung umfasst.
Darüber hinaus stellt die Erfindung zur Lösung der Aufgabenstellung ein Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 12 bereit.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Dadurch, dass die Behälter fortlaufend oder intermittierend in die Behandlungskammer ein- und ausgeschleust werden können, ist ein bei der Behälterbehandlung üblicher Durchsatz durch die Behandlungskammer möglich. Da in der Kammer eine sauerstoffreduzierte Atmosphäre oder ein Vakuum vorherrscht, wird die beim Aushärten eingesetzte Strahlung weniger durch den Sauerstoff absorbiert. Folglich kann die Aushärtung bei geringerer Strahlungsdosis eingesetzt werden und es bildet sich überproportional weniger Ozon bzw. Stickoxid. Dadurch ist das Absaugen des Ozons bzw. Stickoxids weniger aufwendig und die Anlage ist vor Korrosion durch salpetrige Säuren bzw. Ozon geschützt.
Das Verfahren kann vorzugsweise in einer Aushärtestation nach einem der Ansprüche 1 - 1 1 und/oder nach einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Merkmale durchgeführt werden. Ebenso kann das Verfahren sinngemäß die in Bezug auf die Aushärtestation beschriebenen Merkmale einzeln oder in beliebigen Kombinationen umfassen.
Das Verfahren zum Aushärten kann einem Druckverfahren zum Aufbringen des Direktdrucks auf die Behälter nachgeordnet sein. Das Druckverfahren kann vorzugsweise ein Tintenstrahl- d ruckverfahren umfassen.
Die Behälter können mit einer Transporteinrichtung transportiert und/oder mit einer Bestrahlungseinrichtung bestrahlt werden. Das Ein- und Ausschleusen kann mit Schleusen erfolgen.
Die Behälter können beim Aushärten mit UV-Licht und/oder Elektronenstrahlen bestrahlt werden. Dadurch ist der Aushärtevorgang besonders schnell und zuverlässig. Der Energieeintrag kann kontinuierlich und/oder auch pulsartig erfolgen.
Die Behälter können beim Aushärten gedreht werden, um ein besonders gleichmäßiges Aushärten der Druckfarbe zu gewährleisten. Beispielsweise können die Behälter mit drehbaren Behälteraufnahmen gedreht werden.
Die Behälter können beim Aushärten aus wenigstens zwei Richtungen bestrahlt werden. Dadurch können die Behälter ohne eine mechanische Drehbewegung gleichmäßig aus den wenigstens zwei Richtungen bestrahlt werden. Denkbar ist auch, dass das Drehen und Bestrahlen aus zwei Richtungen in Kombination erfolgt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Behälterbehandlungsanlage mit einer Direktdruckmaschine und einer anschließenden Aushärtestation in einer Draufsicht; Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation mit drehbaren Behälteraufnahmen in einer Draufsicht;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation mit einer Bestrahlungseinrichtung, bei der die Behälter aus zwei Richtungen bestrahlt werden in einer Draufsicht; und
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation mit an einem Karussell angeordneten Behälteraufnahmetaschen sowie damit zusammenwirkenden Verschlusselementen in einer Draufsicht.
In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Behälterbehandlungsanlage 1 mit einer Direktdruckmaschine 4 und einer anschließenden Aushärtestation 10 in einer Draufsicht dargestellt. Zu sehen ist, dass die Behälter 2 in Transportrichtung T über den Zufuhrstern 3 der Direktdruckmaschine 4 übergeben werden. Dort werden die Behälter 2 mit hier nicht genauer dargestellten Behälteraufnahmen am Karussell aufgenommen und in Druckstationen mit einem Direktdruck versehen. Der Direktdruck kann dabei eine oder mehrere Druckfarben, beispielsweise Gelb, Cyan, Magenta, Schwarz und Weiß umfassen. Die Druckfarben werden dabei mit einem Tintenstrahldruckverfahren auf die Behälteroberfläche, insbesondere die zylindrische Seitenwand, aufgebracht. Anschließend an die Direktdruckmaschine 4 werden die Behälter 2 mit dem Transferstern 5 an die Aushärtestation 10 übergeben.
In der Aushärtestation 10 werden die Behälter 2 in Behälteraufnahmen mit der als Karussell ausgebildeten Transporteinrichtung 1 1 transportiert, das teilweise außerhalb und teilweise innerhalb der Behandlungskammer 13 angeordnet ist. Denkbar ist allerdings auch, dass die Transporteinrichtung als Lineartransporteur ausgebildet ist, der teilweise in der Behandlungskammer 13 verläuft.
Über die Schleuse 14a werden die Behälter 2 fortlaufend in die Behandlungskammer 13 ein- und mit der Schleuse 14b wieder ausgebracht. Dadurch kann innerhalb der Behandlungskammer 13 eine sauerstoffreduzierte Atmosphäre oder ein Vakuum aufrechterhalten werden. Beispielsweise ist die Behandlungskammer 13 mit einer Vakuumpumpe verbunden, so dass die sauerstoffreduzierte Atmosphäre bzw. das Vakuum innerhalb der Behandlungskammer 13 einen geringeren Sauerstoffgehalt als 1 % aufweist. Anders ausgedrückt herrscht in der Behandlungskammer 13 ein Luftdruck von 10 mbar oder weniger. Denkbar ist auch, dass innerhalb der Behandlungskammer 13 der Umgebungsdruck vorherrscht, wobei der Sauerstoff durch ein Edelgas oder ein anderes geeignetes Gas ersetzt ist, so dass der Sauerstoff partiald ruck 10 mbar oder weniger ist. Darüber hinaus ist zu sehen, dass innerhalb der Behandlungskammer 13 die Bestrahlungseinrichtung 12 mit ihrem Strahlungsaustritt angeordnet ist. Die Bestrahlungseinrichtung weist hier eine UV-Lichtquelle oder eine Elektronenquelle auf, mit der die Druckfarbe vernetzbar ist, so dass der Direktdruck nach Verlassen der Behandlungskammer 13 ausgehärtet ist. Mit der Transporteinrichtung 1 1 werden also die Behälter 2 fortlaufend an der Bestrahlungseinrichtung 12 vorbeigeführt und so die Druckfarbe bei sauerstoffreduzierter Atmosphäre bzw. Vakuum ausgehärtet. Dadurch entsteht in der Aushärtestation 10 besonders wenig Ozon bzw. Stickoxid, so dass die Abgasabführung und -reinigung weniger aufwändig ist und Maschinenteile nicht angegriffen werden.
Anschließend an die Aushärtestation 10 ist ein Auslaufstern 6 angeordnet, mit dem Behälter 2 in Transportrichtung T weiteren Behandlungsschritten zugeführt werden. Beispielsweise kann dies eine Verpackungsstation oder dergleichen sein.
In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Aushärtestation 10 mit drehbaren Behälteraufnahmen 15 in einer Draufsicht dargestellt, wobei die Transporteinrichtung 1 1 drehbare Behälteraufnahmen 15 umfasst, mit denen die Behälter beim Aushärten der Druckfarbe gedreht werden. Die Transporteinrichtung 1 1 ist hier, wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 , als Karussell ausgebildet, das teilweise in der Behandlungskammer 13 angeordnet ist. Denkbar ist ebenfalls ein Lineartransporteuer.
In der Behandlungskammer 13 herrscht eine Sauerstoff reduzierte Atmosphäre bzw. ein Vakuum, wie zuvor in Bezug auf die Fig. 1 genauer beschrieben.
Zum Aushärten werden die Behälter 2 zunächst mit der Transporteinrichtung 1 1 fortlaufend über die Schleusen 14a in die Behandlungskammer 13 eingebracht. Im Bereich der Strahlung S der Bestrahlungseinrichtung 12 werden dann die Behälter 2 mit den drehbaren Behälteraufnahmen 15 gedreht, so dass jeder Teil des Direktdrucks möglichst gleichmäßig bestrahlt und ausgehärtet wird. Dadurch erfolgt das Aushärten der Druckfarbe des Direktdrucks auf den Behältern 2 besonders gleichmäßig. Die Drehung der Behälter 2 erfolgt hier entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung R. Denkbar sind jedoch auch eine entgegengesetzte oder wechselnde Drehrichtung.
Nach dem Aushärten mit der Bestrahlungseinrichtung 12 werden die Behälter fortlaufend durch die Schleuse 14b aus der Behandlungskammer 13 ausgeschleust und insbesondere zu weiteren Behandlungsschritten weitergeführt. Denkbar ist, dass die Aushärtestation 10 der Fig. 2 in der Behälterbehandlungsanlage der Fig. 1 eingesetzt wird und/oder die zuvor beschriebenen Merkmale umfasst.
In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aushärtestation 10 mit einer Bestrahlungseinrichtung 12 in einer Draufsicht dargestellt, bei der die Behälter 2 aus zwei Richtungen bestrahlt werden. Die Aushärtestation 10 der Fig. 3 unterscheidet sich von dem zuvor in Bezug auf die Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass die Bestrahlungseinrichtung 12 zwei Austrittsöffnungen für die Strahlung Sa und Sb aufweist, mit der die Behälter 2 beim Aushärten aus zwei Richtungen bestrahlt werden. Die Bestrahlungseinrichtung umfasst dazu die beiden im Wesentlichen baugleichen Module 12a und 12b, die jeweils eine UV-Lichtquelle oder eine Elektronenquelle umfassen. Dadurch erfolgt das Aushärten der Behälter 2 aus zwei Richtungen, so dass eine möglichst vollumfängliche Bestrahlung möglich ist.
Dadurch können die Behälteraufnahmen konstruktiv einfacher ausgeführt werden, da diese nicht mehr drehbar sein müssen.
Denkbar ist auch, dass die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 und 3 kombiniert werden, so dass die Behälter 2 sowohl mit drehbaren Behälteraufnahmen 15 gedreht als auch mit der Bestrahlungseinrichtung 12 aus zwei Richtungen mit der Strahlung Sa und Sb bestrahlt werden. Dadurch kann die Aushärtezeit nochmals verkürzt werden, wobei dennoch das Aushärten besonders gleichmäßig erfolgt.
Denkbar ist, dass die Module 12a, 12b eine gemeinsame Strahlungsquelle umfassen, die beispielsweise über ein optisches System oder dergleichen auf zwei oder mehrere Austrittsöffnungen aufgeteilt wird.
In der Behandlungskammer 13 herrscht eine Sauerstoff reduzierte Atmosphäre bzw. ein Vakuum, wie zuvor in Bezug auf die Fig. 1 genauer beschrieben.
Ferner kann die Aushärtestation 10 der Fig. 3 in der Behälterbehandlungsanlage der Fig. 1 eingesetzt werden und/oder die zuvor beschriebenen Merkmale umfassen.
In der Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aushärtestation 10 in einer Draufsicht dargestellt. Dieses unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen der vorangegangenen Fig. 1 - 3 im Wesentlichen dadurch, dass die Schleusen 14a, 14b durch mitlaufende Behälteraufnahmetaschen 16 an der Transporteinrichtung 1 1 gebildet werden, die mit den stationären Verschlusselementen 17a und 17b beim Transport bzw. beim Schleusen zusammenwirken. Zu sehen ist, dass die Behälter 2 in Transportrichtung T mit dem Transferstern 5 von der hier nicht dargestellten Druckmaschine der Aushärtestation 10 zugeführt werden.
Die Transporteinrichtung 1 1 der Aushärtestation 10 ist als Karussell ausgebildet, das umfänglich Behälteraufnahmetaschen 16 aufweist, die mit ihren Öffnungen radial nach außen gerichtet sind. Dagegen sind die Behälteraufnahmetaschen 16 nach oben, unten, in Umfangsrichtung sowie radial nach innen mit entsprechenden Wandungen versehen. Dadurch werden wannenartige Kammern gebildet, die lediglich durch die radial nach außen gerichteten Öffnungen zum Ein- und Ausbringen der Behälter 2 sowie für die Bestrahlung zugänglich sind.
Die Transporteinrichtung 1 1 dreht sich mit dem darin aufgenommenen Behälter 2 so weiter, dass sie mit dem stationären Verschlusselement 17a zusammenwirkt und dadurch gegenüber der Umgebung abgedichtet wird. Über die Absaugöffnung 18a wird dann die Behälteraufnahmetasche 16 in einer ersten Stufe evakuiert, so dass darin ein erstes Teilvakuum herrscht. Beim Weitertransport wirkt die Behälteraufnahmetasche 16 nach wie vor mit dem Verschlusselement 17a zusammen, es wird jedoch die Verbindung zur ersten Absaugöffnung 18a wieder unterbrochen und zur zweiten Absaugöffnung 19a geöffnet. Dadurch wird eine weitere Stufe des Vakuums hergestellt, dessen Druck geringer als in der vorangegangenen Stufe ist. Anschließend öffnet sich die Behälteraufnahmetasche 16 zur Behandlungskammer 13 hin und der Vorgang des Einschleusens ist abgeschlossen.
Die Behandlungskammer 13 selbst ist mit einer weiteren Absaugöffnung 20 versehen, über die letztendlich das Vakuum vollständig hergestellt wird. Vorzugsweise ist der Luftdruck innerhalb der Behandlungskammer 13 auf 10 mbar oder geringer abgesenkt. Innerhalb der Behandlungskammer 13 ist die Bestrahlungseinrichtung 12 mit den drei Modulen 12', 12" und 12"' angeordnet, mit der die Behälter 2 über eine größere Transportstrecke hinweg in den Behälteraufnahmetaschen 16 von außen her bestrahlt werden können. Ferner sind die Module 12', 12" und 12"' jeweils mit einer UV-Lichtquelle oder einer Elektronenquelle ausgebildet. Dadurch ist die abgestrahlte Bestrahlungsstärke der einzelnen Module 12', 12" und 12"' vermindert, so dass besonders wenig Ozon bzw. Stickoxid entsteht.
Nach dem Aushärten werden die Behälter 2 durch die Schleuse 14b wieder ausgeschleust, wobei das Vakuum über die Absaugöffnungen 19b, 18b in umgekehrten Reihenfolge der Stufen zur Schleuse 14a wieder verringert wird, so dass bei der Übergabe zum Ablaufstern 6 wieder der Umgebungsdruck herrscht und die Behälter 2 in Transportrichtung T weiteren Behandlungsstationen zugeführt werden können. Die Schleuse 14b weist hier ebenfalls das Verschlusselement 17b auf, das entsprechend der Schleuse 14a mit den Behälteraufnahmetaschen 16 zusammenwirkt, so dass diese gegenüber der Umgebung abgedichtet sind. Dadurch wird verhindert, dass über die Schleuse 14b der Umgebungsdruck in die Behandlungskammer 13 gelangt und dort das Vakuum verunreinigt.
Ebenso ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 denkbar, dass lediglich der Sauerstoffgehalt in der Behandlungskammer 13 vermindert ist und schrittweise über die Anschlüsse 18a, 19a erhöht sowie umgekehrt über die Anschlüsse 19b, 18b in mehreren Stufen vermindert wird. Beispielsweise kann über die Absaugöffnungen 18a, 19a schrittweise ein Gas mit einem höheren Edelgasanteil anstelle von Sauerstoff zugeführt werden. Entsprechend umgekehrt kann bei der Schleuse 14b mit den Absaugöffnungen 18b, 19b ein Gas mit sich schrittweise erhöhendem Sauerstoffgehalt zugeführt werden.
Die in den Fig. 1 - 4 dargestellten Aushärtestationen 10 werden wie folgt eingesetzt:
Die Behälter 2 werden zum Aushärten der Druckfarbe des Direktdrucks mit der Transporteinrichtung 1 1 transportiert und mit den Schleusen 14a, 14b fortlaufend in die Behandlungskammer 13 ein- und ausgeschleust.
Innerhalb der Behandlungskammer 13 werden die Behälter 2 bei sauerstoffreduzierter Atmosphäre bzw. Vakuum durch die Bestrahlungseinrichtung 12 mit UV-Licht bzw. Elektronenstrahlen bestrahlt und dadurch ausgehärtet.
Dadurch, dass die Behälter 2 bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 - 4 im Vakuum bzw. in sauerstoffreduzierter Atmosphäre bestrahlt und ausgehärtet werden, wird die Strahlung S weniger absorbiert. Dadurch entsteht weniger Ozon bzw. Stickoxid, wodurch die Abgase aus der Behandlungskammer 13 weniger aufwendig entsorgt bzw. gereinigt werden müssen. Darüber hinaus können die Radikale von UV-Initiatoren nicht mit dem Luftsauerstoff reagieren, wodurch diese in einem höheren Maße zur Vernetzung der Druckfarbe zur Verfügung steht. Dadurch ist eine zuverlässige Aushärtung gewährleistet.
Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt sind und auch in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.

Claims

Patentansprüche
1 . Aushärtestation (10) zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern (2), mit einer Transporteinrichtung (1 1 ) zum Transport der Behälter (2) und mit einer Bestrahlungseinrichtung (12) zum Aushärten der Druckfarbe, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtestation (10) eine Behandlungskammer (13) mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre oder Vakuum umfasst, die mit Schleusen (14a, 14b) zum Ein- und Ausbringen der Behälter (2) ausgebildet ist, und dass die Bestrahlungseinrichtung (12) wenigstens beim Aushärten mit ihrem Strahlungsaustritt in der Behandlungskammer (13) angeordnet ist.
2. Aushärtestation (10) nach Anspruch 1 , wobei die Bestrahlungseinrichtung (12) eine UV-Lichtquelle und/oder eine Elektronenquelle zur Erzeugung der Strahlung (S) umfasst.
3. Aushärtestation (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die sauerstoffreduzierte Atmosphäre einen Luftdruck oder einen Sauerstoffpartialdruck von 50 m bar, vorzugsweise 10 mbar oder weniger, aufweist.
4. Aushärtestation (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die sauerstoffreduzierte Atmosphäre einen Sauerstoffgehalt von 5%, vorzugsweise 1 % oder weniger, aufweist.
5. Aushärtestation (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Transporteinrichtung (1 1 ) ein Karussell umfasst, das wenigstens teilweise in der Behandlungskammer (13) angeordnet ist.
6. Aushärtestation (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schleusen (14a, 14b) durch mitlaufende Behälteraufnahmetaschen (16) an der Transporteinrichtung (1 1 ) gebildet werden, die mit Öffnungen zum Ein- und Ausbringen der Behälter (2) ausgebildet sind.
7. Aushärtestation (10) nach Anspruch 6, wobei die Öffnungen der Behälteraufnahmetaschen (16) im Bereich der Schleusen (14a, 14b) mit stationären Verschlusselementen (17a, 17b) zusammenwirken, mit denen die Behälteraufnahmetaschen (16) gegenüber einer Umgebung abdichtbar sind.
8. Aushärtestation (10) nach den Ansprüchen 5 - 7, wobei die Behälteraufnahmetaschen (16) am Karussell derart angeordnet sind, dass die Öffnungen radial nach außen gerichtet sind und die Verschlusselemente (17a, 17b) durch ein oder mehrere Gehäuseteile der Behandlungskammer (13) gebildet werden.
9. Aushärtestation (10) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Verschlusselemente (17a, 17b) jeweils wenigstens eine Absaugöffnung (18a, 19a, 18b, 19b) umfassen, um die sauerstoffreduzierte Atmosphäre oder das Vakuum in den mitlaufenden Behälteraufnahmetaschen (16) vorzugsweise in mehreren Stufen herzustellen.
10. Aushärtestation (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Transporteinrichtung (1 1 ) drehbare Behälteraufnahmen (15) umfasst, um die Behälter (2) beim Aushärten der Druckfarbe zu drehen.
1 1. Aushärtestation (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Strahlungsaustritt der Bestrahlungseinrichtung (12) zwei oder mehrere Austrittsöffnungen für die Strahlung (Sa, Sb) umfasst, um die Behälter (2) beim Aushärten von zwei oder mehreren Richtungen zu bestrahlen.
12. Verfahren zum Aushärten von Druckfarbe eines Direktdrucks auf Behältern, wobei die Behälter transportiert und zum Aushärten der Druckfarbe bestrahlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter in eine Behandlungskammer ein- und ausgeschleust werden, und dass die Behälter zum Aushärten in der Behandlungskammer bei sauerstoffreduzierter Atmosphäre oder Vakuum bestrahlt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Behälter beim Aushärten mit UV-Licht und/oder Elektronenstrahlen bestrahlt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Behälter beim Aushärten gedreht werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 14, wobei die Behälter beim Aushärten aus wenigstens zwei Richtungen bestrahlt werden.
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