WO2011072830A1 - Feuchtmittel härteregelung - Google Patents

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WO2011072830A1
WO2011072830A1 PCT/EP2010/007574 EP2010007574W WO2011072830A1 WO 2011072830 A1 WO2011072830 A1 WO 2011072830A1 EP 2010007574 W EP2010007574 W EP 2010007574W WO 2011072830 A1 WO2011072830 A1 WO 2011072830A1
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WO
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hardness
dampening solution
conductivity
dampening
container
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PCT/EP2010/007574
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English (en)
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Dietger Hesekamp
Robert Holtwick
Thomas Wolf
Alexander Graf
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N3/00—Preparing for use and conserving printing surfaces
    • B41N3/08—Damping; Neutralising or similar differentiation treatments for lithographic printing formes; Gumming or finishing solutions, fountain solutions, correction or deletion fluids, or on-press development
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0054—Devices for controlling dampening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F7/00—Rotary lithographic machines
    • B41F7/20—Details
    • B41F7/24—Damping devices
    • B41F7/26—Damping devices using transfer rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F7/00—Rotary lithographic machines
    • B41F7/20—Details
    • B41F7/24—Damping devices
    • B41F7/32—Ducts, containers, or like supply devices for liquids

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for processing a dampening solution of a wet offset printing machine.
  • Printing presses use a number of process means, e.g.
  • offset printing machines that are operated in wet offset require, in addition to the printing ink, a process water, the so-called dampening solution or fountain solution.
  • dampening solution or fountain solution.
  • Dampening agent is intended to wet the non-printing areas of the printing plate and thus prevent ink acceptance in these areas.
  • a common composition of dampening solution is a proportion of more than 80% by volume of water, up to 10% by volume of chemical additives and up to 15% by volume of isopropanol.
  • the largest part of the dampening solution is therefore formed by water.
  • the water hardness and thus the hardness of the dampening solution depend essentially on the calcium and
  • the chemical additives are used u. a. the lowering of the surface tension on a pressure-technically favorable range, containment of microorganism formation by means of biocides, prevention of corrosion on steel components of the printing press by means of corrosion inhibitors, etc.
  • the isopropanol has inter alia a viscosity-increasing and a surface tension-lowering effect. Isopropanol is more volatile than other dampening solution components, resulting in uneven evaporation of isopropanol and other dampening solution components, especially at higher temperatures
  • dampening water circulation treatment plants are usually provided, in which z. As floating parts are filtered out, the isopropanol content is controlled and adjusted and in which the dampening solution is heated.
  • Another property of the dampening solution, which is essential for the print quality, is the pH value of the dampening solution.
  • EP 1 577 1 17 A2 discloses a method for improving the properties of fountain solution in offset printing, in which the conductivity and the pH are kept at predetermined values by the addition of acidic hardeners during printing.
  • the font does not contain any details on how to determine control values for the addition of the hardeners.
  • the pH and conductivity of fountain solution are adjusted by mixing ion exchange resins and fountain solution in a container. With sensors, the conductivity and the pH value are continuously measured. Based on the measured values, the inflow quantities of the resins are provided.
  • US 2004/002 5723 A1 describes a dampening solution supply with a mixing chamber of a metering pump.
  • the mixing chamber is fed at least two concentrated solutions and fountain solution.
  • the pH, the conductivity and the surface tension of the combined dampening solution are monitored, which will not be discussed further. More recent information has shown that less the conductivity, but more so the hardness of the dampening water for a stable printing process is crucial.
  • Water hardness is a conceptual system of applied chemistry, which results from the
  • water hardness refers to the equivalent concentration of the ions of the alkaline earth metals dissolved in the water, but in special contexts it also refers to their anionic partners.
  • the "hardeners” include mainly calcium and magnesium and traces of strontium and barium. The dissolved hardeners can form insoluble compounds, especially lime and so-called lime soaps. This tendency to form insoluble compounds is the reason for the
  • Blank running of the inking rollers conventionally means that certain areas of the inking rollers assume no printing ink or less ink than desired. This can be z. B. be the case when calcium salts such. B. lime, calcium citrate or similar substances deposited on the ink rollers, so that the
  • the pH value and the conductivity are also influenced by appropriate dampening solution additives, and in the case of alcohol-free printing by the alcohol substitutes. But too low a hardness of dampening solution has a negative effect on the printing process. In this case, the dampening solution can become too "aggressive" and, for example, have corrosive properties Ideally, the dampening solution has a water hardness of 8 ° dH to 12 ° dH (German hardness) and a pH of 4.8 to 5.5.
  • Fountain additives is difficult, the water hardness is determined in the prior art prior to the addition of additives.
  • test strips are used to determine the total hardness.
  • the most well-known method of determining the total hardness is the complexometric titration with an aqueous solution of the disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) of known concentration.
  • EDTA forms soluble, stable chelate complexes with the hardness formers Ca2 + and Mg2 +.
  • 100 ml of the water sample to be tested are mixed with 2 ml of 25% ammonia solution, a pH 11 buffer (ammonia ammonium acetate) and the Eriochrome Black T indicator.
  • the indicator with the buffer is available as so-called "indicator buffer tablets”.
  • the indicator forms a red-colored complex with the Ca2 + and Mg2 +. If these ions are bound by the EDTA at the end of the titration, the erochrome black T is free and is colored green.
  • the carbonate hardness is determined by the hydrochloric acid binding capacity (SBV).
  • SBV hydrochloric acid binding capacity
  • Acid consumption in ml therefore corresponds to the bicarbonate concentration in m / l.
  • the multiplication by 2.8 gives German degrees of hardness (° dH).
  • Moisture treatment by hardness change is described in the cited document and EP 2 070 697.
  • a ready-applied dampening solution with the desired fountain solution hardness, the desired pH and the corresponding additives is usually filled into a dampening solution reservoir and fed from this into the dampening solution circuit of a printing press.
  • a problem, however, is to keep constant the properties of the attached dampening solution and in particular the water hardness during printing. Because of the rollers of the dampening unit hardness-forming ions from the paper coating and from the ink itself reach the dampening water circuit, so that the hardness of the fountain solution during the printing process depends on the paper used, the colors, the printing speed, etc. increases.
  • the hardness of the dampening solution thus converges towards a much higher value and can easily reach values in the range between 20 ° and 30 ° dH. With these degrees of hardness, a stable printing process is no longer possible.
  • the pH and the hardness of the dampening solution are measured by means of sensors. If the hardness reading exceeds a limit, a cation exchanger is activated. Depending on the measured water hardness and the desired hardness setpoint, the dampening solution volume to be flown through the cation exchanger is determined. During a dampening agent hardness reduction phase, the hardness is measured more frequently than in a phase where the hardness is in a range
  • the conductance is additionally measured both in a storage container and in an intermediate basin after an ion exchange.
  • the hardness of the fountain solution is directly after the above-mentioned
  • Dampening solution preparation in the sense of adjustment and / or regulation to automate optimum degrees of hardness for printing.
  • the object of the invention is to develop a method for preparing dampening solution of a wet offset printing machine, with which the determination of the hardness of
  • Moisturizing agent is also easily possible, especially in the environment of a printing press.
  • the hardness of the dampening solution in the dampening solution reservoir is thus determined for the purpose of conditioning the dampening solution in the sense of keeping or reducing the hardness of the dampening solution to a desired value by measuring the conductivity of the dampening solution and according to a predetermined formulaic or tabular relationship between the hardness and the
  • Conductivity of the dampening solution is converted into a hardness value.
  • the increase or decrease in the hardness of the dampening solution during printing can then be compensated for by replacing used or removed dampening solution with dampening solution which has a lower or greater hardness.
  • the amount and / or the degree of hardness of the supplied dampening solution with lower or greater hardness from the conductivity measurements and the formula or tabular context determined.
  • it is possible to proceed in such a way that value pairs of conductivity measured values and hardness values determined in the laboratory are determined in advance and then used for the hardness control after appropriate conversion.
  • the value pairs can, for example, be obtained in such a way that the dampening solution is purposefully hardened or softened in certain stages.
  • dampening solution is suitably removed from the dampening solution reservoir, passed through an ion exchanger and then fed back to the container.
  • the amount of fountain solution removed can be determined from the measured increase in conductivity and the formulaic or tabular relationship between conductivity and hardness. This measure can be done in addition to the reduction of hardness in the fresh water feed.
  • Figure 1 is a diagram of a system for preparing dampening solution for a
  • Offset printing machine and Figure 2 is a flowchart of a method for preparing the dampening solution
  • each printing unit 2 to 5 is a plate cylinder 7, a transfer cylinder 8 and a pressure cylinder 9.
  • Each plate cylinder 7 is assigned a dampening unit 10.
  • To the dampening 10 lead supply lines 1 1 for the fountain solution 12.
  • the dampening 10 the non-printing areas of the clamped on the plate cylinders 7 printing plates 13 are wetted with dampening solution 12.
  • the dampening solution 12 is conveyed by a pump 14 from a container 15 to the dampening units 10.
  • Dosing device 100 used for the addition of dampening solution additives.
  • Fresh water line to the metering device 100 is denoted by 18 and the line for the dampening solution additives with 19.
  • the valve 20 controls the fresh water inlet and is connected to a corresponding fresh water connection 122.
  • the valve 21 is connected to a pump 23 which delivers fount solution additives from a container 24.
  • the fresh water connection 122 is connected to a mixing valve 124, into which two lines 123, 122 lead.
  • the one line 123 is with a fresh water inlet which supplies tap water having about 12 ° dH.
  • the line 122 is connected to a water tank of a reverse osmosis system (not shown here) containing salt-free water, which consequently has 0 ° dH.
  • the fresh water in the line 122 may alternatively be hardened osmosis water, ie water of hardness 0 ° dH, targeted in a hardening system and defined on z. B. 12 ° dH was cured.
  • the suction line of a further pump 25 projects, the dampening solution (12) promotes an ion exchange circuit 26.
  • the pump 25 is followed by a fine filter 27 on the pressure side for filtering out dirt, suspended particles, etc., as well as an ion exchanger 28.
  • the ion exchanger 28 replaces hardness-forming calcium and magnesium ions from the
  • Dampening solution 12 is processed in the container 15 and the relationship between
  • a next step 36 the entire emptied and cleaned system is filled with dampening solution 12.
  • the valves 20, 21 are opened by means of the control device 33 and the pumps 14, 23 put into operation.
  • the mixing valve 124 is set to supply fresh water having a hardness of 10 dH.
  • the conductivity value of the fresh water measured by the conductivity sensor 30 in the fresh water inlet 18 from the sensor 30 serves as a "incoming goods control" to detect, for example, incorrectly adjusted fresh water with respect to hardness At this point, there is a connection that an increase in the hardness by 1 °
  • An osmosis water which has hardened to 10 ° dH generally has a conductivity of about 300 ⁇ / ⁇
  • Metering 100 added an additive in the order of 4% Vol.
  • the additives contained therein contribute significantly to the conductivity. Accordingly, this addition leads to a conductance in the order of 1000 to 1200 ⁇ 8 / ⁇ , depending on the dosage and the additive used itself. This conductance is measured by the sensor 31.
  • the so freshly prepared dampening solution is the
  • Feuchtstoffvorrats constituteer 15 fed and cooled there usually to a temperature in the range between 10 and 14 ° C.
  • the amount of liquid introduced into the system during the first filling is measured and a value for the total volume of the dampening solution 12 in the container 15 is stored by the computer 34 of the control device 33.
  • LFA measured value
  • HA associated hardness value
  • the hardness is determined and stored according to the titration method mentioned in the beginning. This step can be dispensed with if the hardness of the fresh water inlet 18 is known or has been verified via the sensor 30 and the dampening solution additives which are supplied via the line 19 do not contain hardness-forming ions.
  • the fountain solution 12 in the container 15 for example, defined by hardened by 1 ° dH. This hardening takes place by defined addition of calcium carbonate and optionally other constituents of the paper coating to dampening solution 12.
  • the conductivity is measured a second time in the next step 42 with the sensor 32.
  • the associated hardness values either calculated from the
  • Output value pair (LFA and HA) three further value pairs (xi, yi), from which then the mathematical relationship for a differential increase in hardness with measured differential conductivity increase can be determined (step 46).
  • This method may be subject to a certain error if the actual increase in the hardness of the dampening solution during the printing process deviates from the conditions for the hardening, ie. H. if about the dampening unit in addition to the
  • Calcium carbonate ions from the paper coating can be added to other ions in the dampening water, which change the conductivity, but do not contribute to the hardness. This error can be excluded if the following procedure is followed after filling the system:
  • Second alternative With the newly filled fountain solution is printed for a while, for example, until the first batch is processed in the feeder 6 of the printing press. Subsequently, the conductivity and the hardness of the dampening solution in the container 15 are determined by interrogating on the one hand the conductivity reading of the sensor 32 and on the other taken a sample of dampening solution and the hardness is determined by titration. By subtraction of this second pair of measured values to the
  • Output readings LFA and HA can thus be the differential relationship calculate accurately and reliably between actual increase in hardness and actual increase in conductivity under the conditions of this print job.
  • Ion exchanger 28 and the bypass line 29 take place without during the
  • Conductance component LF "H originating from ions that do not contribute to the hardness, so that the following applies to the conductance:
  • LF ca has at 10 ° dH a value of 300 ⁇ 8 / ⁇ , stemming from the known relationship of 30 ⁇ 8 ⁇ ; ⁇ per 1 ° dH.
  • ALF ca are brought in with the printing Leitwertsanteile from hardness forming ions and ALF son the other, do not contribute to hardness, but leitwerter Ecknden shares by printing.
  • the ion exchanger softens this quantity, ie a quarter of the filling quantity, to 0 ° dH, so that a hardness is established in the system for which:
  • the parenthesis term takes into account that the measured conductivity LF 2 before the
  • the factor a is characteristic of the ion exchanger used.
  • an ion exchanger that replaces the Ca 2+ ions with sodium ions is characteristic of the ion exchanger used.
  • the hardness reduced by the softening process for a quarter of the volume of the dampening solution can subsequently be determined by a simple rule of three. Let's assume ALF approx . 3 ° dH, until the start of the
  • This alternative 3 presupposes a volume measurement of the dampening solution flow conducted via the bypass line 29.
  • Conductivity sensor 32 signals an increase in conductance by, for example, 120 8 / ⁇ , which indicates that the hardness of the dampening solution is out of range optimal for printing, pump 25 is actuated and dampening solution is introduced through filter 27 and ion exchanger 28 to drive. After a short dead time of a few seconds, during which the dampening solution still in the filter and in the ion exchanger, perhaps past the last softening process, has passed the sensor 132, the sensor 132 begins to measure and now measures a conductivity LF 4 in the flow through the line 29.
  • LF 4 LF 2 - (LF ca + ALF ca ) + LF ion (9)
  • the measured value LF 4 differs from the previously discussed measured value LF 3 , which the sensor 32 sees, since the latter does not notice the effect of the ion exchanger 28 until significant parts of the dampening solution have already been softened by the ion exchanger 28.
  • equation 6 thus applies to the hardness-dependent master value contributions ALF ca :
  • ALF ca can be calculated directly, namely by using the measured values LF 4 from the sensor 132 and LF 2 , ie the measured value of the sensor 32 shortly before the beginning of the softening process. A volume analysis is not required at this point.
  • Ion exchanger replaces the hardness-forming ions.
  • the controller 33 will let the pump 25 run until the computer 34 reports that the measured values of the sensor 32 are just below or above the last conductivity value ALF 2 measured by ALF ca before or after the softening.
  • the pump 25 is switched off by the controller 33, the last measured conductance LF 2 - ALF ca is newly correlated as a new start value LFA with the now again reached target hardness of 10 ° dH and during the printing process, the sensor 32 on New queries are then asked when the progressive conductance increase due to the introduction of hardness-forming ions requires a new softening cycle.
  • Example 5 At the beginning of the continuous pressure, the inlet of
  • Fresh water converted to osmosis water, ie trailing fresh fountain solution is produced by the osmosis water from the line 122 via the metering device 100 is provided with fountain solution additives and then fed via the line 17 to the container 15.
  • fountain solution additives There are no hardness-forming ions in this freshly flowing dampening solution. Accordingly, the hardness of the dampening solution in the container 15 alone by the on the return line 16 coming from the immersion baths of the dampening 10 hardness-forming z. B. maintained calcium ions that have migrated into the fountain.

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Abstract

Verfahren zum Aufbereiten eines Feuchtmittels einer Nassoffsetdruckmaschine, bei dem während des Abarbeitens eines Druckauftrags die Härte des in einen Behälter (15) gegebenen Feuchtmittels (12) konstant gehalten oder verändert wird, wobei die Härte des Feuchtmittels ermittelt wird, indem die Leitfähigkeit des Feuchtmittels gemessen und gemäß einem ermittelten formelmäßigen oder tabellarischen Zusammenhang zwischen der Härte und der Leitfähigkeit des Feuchtmittels in einen Härtewert umgerechnet wird und die Änderung der Härte des Feuchtmittels während des Drückens kompensiert wird, indem verbrauchtes oder entnommenes Feuchtmittel durch Feuchtmittel ersetzt wird, das eine geringere oder höhere Härte besitzt, wobei die Menge und/oder der Härtegrad des zugeführten Feuchtmittels mit geringerer oder höherer Härte aus den Leitfähigkeitsmessungen und dem formelmäßigen oder tabellarischen Zusammenhang bestimmt ist.

Description

Feuchtmittel Härteregelung
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten eines Feuchtmittels einer Nassoffset-Druckmaschine.
Bei Druckmaschinen wird eine Reihe von Prozessmitteln verwendet, z. B. benötigen Offsetdruckmaschinen, die im Nass-Offset betrieben werden neben der Druckfarbe ein Prozesswasser, das sogenannte Feuchtmittel oder Feuchtwasser. Das eingesetzte
Feuchtmittel soll die nicht druckenden Stellen der Druckplatte benetzen und so eine Farbannahme in diesen Bereichen verhindern.
Eine gängige Zusammensetzung von Feuchtmittel ist ein Anteil von mehr als 80 Vol.% Wasser, bis zu 10 Vol. % chemische Zusätze und bis zu 15 Vol. % aus Isopropanol.
Der größte Anteil des Feuchtmittels wird demnach durch Wasser gebildet. Die Wasserhärte und damit die Härte des Feuchtmittels hängen im Wesentlichen vom Calcium und
Magnesiumanteil ab.
Die chemischen Zusätze dienen u. a. der Senkung der Oberflächenspannung auf einen drucktechnisch günstigen Bereich, Eindämmung der Mikroorganismenbildung mittels Bioziden, Vorbeugung von Korrosion an Stahlbauteilen der Druckmaschine mittels Korrosionsinhibitoren, etc. Das Isopropanol hat unter anderem eine Viskositätserhöhende und eine oberflächenspannungserniedrigende Wirkung. Isopropanol ist leichter flüchtig als andere Feuchtmittelbestandteile, so dass sich durch ungleichmäßige Verdunstung von Isopropanol und anderen Feuchtmittelbestandteilen, insbesondere bei höheren
Temperaturen, eine Veränderung des Mischungsverhältnisses im Feuchtmittel ergeben kann.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Die Feuchtmittelzusammensetzung, insbesondere der Anteil lsopropanol, muss daher zum einen überwacht und entsprechend nachgeregelt werden. Zum anderen wird versucht, die Feuchtmitteltemperatur möglichst niedrig zu halten, um eine übermäßige Verdunstung von lsopropanol zu vermeiden. In der Regel wird daher das Feuchtmittel auf eine
Temperatur im Bereich von T = 10°C gekühlt. Beim sogenannten„alkoholfreien" Drucken werden anstelle des lsopropanol Alkoholersatzstoffe in das Feuchtwasser gegeben, die eine Verminderung der Oberflächenspannung bewirken.
In Feuchtmittelkreisläufen sind üblicherweise Aufbereitungsanlagen vorgesehen, in denen z. B. Schwebeteile ausgefiltert werden, der Isopropanolanteil kontrolliert und eingestellt wird und in der das Feuchtmittel temperiert wird.
Eine andere Eigenschaft des Feuchtmittels, welche wesentlich für die Druckqualität ist, ist der pH- Wert des Feuchtmittels.
Aus der EP 1 577 1 17 A2 ist ein Verfahren zum Verbessern der Eigenschaften von Feuchtwasser bei Offsetdruck bekannt, bei dem die Leitfähigkeit und der pH- Wert durch Zugabe von sauren Aufhärtern während des Druckens auf vorgegebenen Werten gehalten werden. Die Schrift enthält keine Details, wie Stellgrößen für die Zugabe der Aufhärter bestimmt werden sollen.
Gemäß der EP 325 046 Bl werden der pH- Wert und die Leitfähigkeit von Feuchtwasser eingestellt, indem Ionenaustauscherharze und das Feuchtwasser in einem Behälter vermischt werden. Mit Sensoren werden laufend die Leitfähigkeit und der pH- Wert gemessen. Anhand der Messwerte werden die Zuflussmengen der Harze gestellt.
Einzelheiten zum Bestimmen der Stellgrößen sind nicht offenbart.
Die US 2004/002 5723 AI beschreibt eine Feuchtmittelzufuhr mit einer Mischkammer einer Dosierpumpe. Der Mischkammer werden mindestens zwei konzentrierte Lösungen und Feuchtwasser zugeführt. Der pH- Wert, die Leitfähigkeit und die Oberflächenspannung des zusammengemischten Feuchtmittels werden überwacht, worauf nicht näher eingegangen wird. Neuere Informationen haben gezeigt, dass weniger die Leitfähigkeit, mehr jedoch die Härte des Feuchtwassers für einen stabilen Druckprozess ausschlaggebend ist.
Wasserhärte ist ein Begriffssystem der angewandten Chemie, das sich aus den
Bedürfnissen des Gebrauchs natürlichen Wassers mit seinen gelösten Inhaltsstoffen entwickelt hat. Z. B. wird mit Wasserhärte die Äquivalentkonzentration der im Wasser gelösten Ionen der Erdalkalimetalle, in speziellen Zusammenhängen aber auch deren anionische Partner bezeichnet. Zu den "Härtebildnern" zählen im Wesentlichen Calcium und Magnesium sowie in Spuren Strontium und Barium. Die gelösten Härtebildner können unlösliche Verbindungen bilden, vor allem Kalk und sogenannte Kalkseifen. Diese Tendenz zur Bildung von unlöslichen Verbindungen ist der Grund für die
Aufmerksamkeit, die zur Entstehung des Begriffs und Theoriesystems um die Wasserhärte geführt hat.
Eine zu große Härte des Feuchtmittels kann beim Drucken Probleme verursachen. Z.B. können Kalkablagerungen das so genannte Blanklaufen der Farbwalzen hervorrufen, Ablagerungen auf dem Gummituch verursachen oder die Leitungen im
Feuchtmittelkreislauf zusetzen.
Unter Blanklaufen der Farbwalzen versteht man herkömmlicherweise, dass bestimmte Bereiche der Farbwalzen keine Druckfarbe oder weniger Druckfarbe als gewünscht annehmen. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn sich Calciumsalze wie z. B. Kalk, Calciumcitrat oder ähnliche Substanzen an den Farbwalzen ablagern, so dass die
Oberfläche der Farbwalzen in diesen Bereichen farbabstoßend wird.
Ferner können die Kalkanteile des Wassers auch den pH- Wert und die elektrische
Leitfähigkeit des Feuchtmittels beeinflussen. Der pH- Wert und die Leitfähigkeit werden ferner auch durch entsprechende Feuchtmittelzusätze, und im Falle des alkoholfreien Druckens durch die Alkoholersatzstoffe, beeinflusst. Aber auch eine zu geringe Härte des Feuchtmittels wirkt sich negativ auf den Druckprozess aus. Denn in dem Fall kann das Feuchtmittel zu„aggressiv" werden und z. B. korrodierende Eigenschaften haben. Im Idealfall verfügt das Feuchtmittel über eine Wasserhärte von 8° dH bis 12° dH (deutscher Härtegrad) und einen pH- Wert von 4,8 bis 5,5.
Da sich die Bestimmung der Härte des Feuchtmittels aufgrund der Zugabe von
Feuchtmittelzusätzen als schwierig darstellt, wird die Wasserhärte im Stand der Technik vor der Zugabe von Zusätzen ermittelt. Dabei werden zum Beispiel zur Bestimmung der Gesamthärte Teststreifen verwendet. Die bekannteste praktikable Bestimmungsmethode für die Gesamthärte ist die komplexometrische Titration mit einer wässrigen Lösung des Dinatriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) mit bekannter Konzentration. EDTA bildet mit den Härtebildnern Ca2+ und Mg2+ lösliche, stabile Chelatkomplexe. 100 ml der zu untersuchenden Wasserprobe werden mit 2 ml 25%iger Ammoniaklösung, einem pH 11 Puffer (Ammoniakammoniumacetat) und dem Indikator Eriochromschwarz T versetzt. Üblicherweise ist der Indikator mit dem Puffer zusammen als so genannte "Indikatorpuffertabletten" erhältlich. Der Indikator bildet mit den Ca2+ und Mg2+ einen rot gefärbten Komplex. Sind diese Ionen am Ende der Titration vom EDTA gebunden, liegt das Eriochromschwarz T frei vor und ist grün gefärbt. Die Gesamthärte berechnet sich aus den verbrauchten ml EDTA-Lösung. Bei einer Wasserprobe von 100 ml entspricht 1 ml verbrauchter EDTA-Lösung (c = 0,1 mol/1) 5,6 °dH (Deutsche Härtegrade), das entspricht 1 mmol/1 Erdalkalionen.
Die Carbonathärte wird durch das Salzsäurebindungsvermögen (SBV) bestimmt. Hierzu werden z. B. 100 ml des Wassers mit Salzsäure (c = 0,1 mol/1) bis zum pH- Wert 4,3 titriert (pH-Meter oder Umschlag von Methylorangeindikator). Hierbei wird (nahezu) alles Carbonat und Hydrogencarbonat zu "freier Kohlensäure" umgewandelt. Der
Säureverbrauch in ml entspricht deshalb der Hydrogencarbonatkonzentration in mval/1. Die Multiplikation mit 2,8 ergibt deutsche Härtegrade (°dH).
Im Laborbereich ist es desweiteren bekannt, die Härte mit Hilfe von ionenselektiven Elektroden zu messen. Zur Bestimmung der Härte des Feuchtwassers ist diese Methode in der DE 10 2008 061 408 AI vorgeschlagen worden und eine Einrichtung zur
Feuchtmittelaufbereitung durch Härteänderung ist in der genannten Schrift sowie der EP 2 070 697 beschrieben. Ein fertig angesetztes Feuchtmittel mit der gewünschten Feuchtmittelhärte, dem gewünschten pH- Wert und den entsprechenden Zusätzen wird üblicherweise in einen Feuchtmittelvorratsbehälter eingefüllt und aus diesem in den Feuchtmittelkreis einer Druckmaschine eingespeist. Ein Problem besteht jedoch darin, die Eigenschaften des angesetzten Feuchtmittels und insbesondere die Wasserhärte während des Druckens konstant zu halten. Denn über die Walzen des Feuchtwerks gelangen härtebildende Ionen aus dem Papierstrich und aus der Druckfarbe selbst in den Feuchtwasserkreislauf, so dass die Härte des Feuchtwassers während des Druckprozesses abhängig von dem verwendeten Papier, den Farben, der Druckgeschwindigkeit etc. ansteigt. Trotz Zugabe von frischem Feuchtwasser konvergiert die Härte des Feuchtmittels so in Richtung auf einen sehr viel höheren Wert und kann leicht Werte im Bereich zwischen 20° und 30° dH erreichen. Bei diesen Härtegraden ist ein stabiler Druckprozess nicht mehr möglich.
Bei dem Verfahren zur Aufbereitung von Feuchtmittel für eine Offsetdruckmaschine nach der DE 10 2008 061 408 AI werden mittels Sensoren der pH- Wert und die Härte des Feuchtmittels gemessen. Überschreitet der Härtemesswert einen Grenzwert, dann wird ein Kationentauscher aktiviert. In Abhängigkeit von der gemessenen Wasserhärte und dem gewünschten Härte-Sollwert wird das Feuchtmittelvolumen bestimmt, das durch den Kationentauscher fließen soll. Während einer Verringerungsphase der Feuchtmittelhärte wird die Härte häufiger gemessen als in einer Phase, in der die Härte in einem
gewünschten Bereich liegt. In einer Variante wird zusätzlich der Leitwert sowohl in einem Vorratsbehälter als auch in einem Zwischenbecken nach einem Ionentauschen gemessen. Die Härte des Feuchtwassers wird allerdings direkt nach dem eingangs genannten
Verfahren durch ionenselektive Elektroden oder eine Titrationseinrichtung gemessen. Solche Messungen sind jedoch in der rauen Umgebung einer Druckmaschine unter Produktionsbedingungen im trüben Feuchtwasser im Tank einer laufenden Druckmaschine nur sehr schwer durchzuführen und nicht dazu geeignet, den Prozess der
Feuchtmittelaufbereitung im Sinne einer Einstellung und/oder Regelung auf für das Drucken optimale Härtegrade zu automatisieren. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufbereiten von Feuchtmittel einer Nassoffsetdruckmaschine zu entwickeln, mit dem die Bestimmung der Härte des
Feuchtmittels insbesondere auch in der Umgebung einer Druckmaschine einfach möglich ist.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Eine zur Durchführung geeignete Vorrichtung ist in Anspruch 10 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung werden also zwecks Aufbereiten des Feuchtmittels im Sinne eines Konstanthaltens bzw. Zurückführens der Härte des Feuchtmittels auf den gewünschten Wert die Härte des Feuchtmittels im Feuchtmittelvorratsbehälter ermittelt, indem die Leitfähigkeit des Feuchtmittels gemessen und gemäß einem vorab bestimmten formelmäßigen oder tabellarischen Zusammenhang zwischen der Härte und der
Leitfähigkeit des Feuchtmittels in einen Härtewert umgerechnet wird. Die Zunahme oder Abnahme der Härte des Feuchtmittels während des Druckens kann dann kompensiert werden, indem verbrauchtes oder entnommenes Feuchtmittel durch Feuchtmittel ersetzt wird, das eine geringere oder größere Härte besitzt. Dabei wird die Menge und/oder der Härtegrad des zugeführten Feuchtmittels mit geringerer oder größerer Härte aus den Leitfähigkeitsmessungen und dem formelmäßigen oder tabellarischen Zusammenhang bestimmt. Zur Bestimmung dieses formelmäßigen oder tabellarischen Zusammenhangs kann so vorgegangen werden, dass vorab Wertepaare aus Leitfähigkeitsmesswerten und labormäßig ermittelten Härtewerten bestimmt und nach entsprechender Umrechnung dann für die Härteregelung verwendet werden. Die Wertepaare können beispielsweise so gewonnen werden, dass das Feuchtmittel gezielt in bestimmten Stufen aufgehärtet oder enthärtet wird. Daneben ist es auch möglich, eine bestimmte Menge des Feuchtmittels dem Feuchtmittelvorrat zu entnehmen und über einen Ionentauscher geführt zu enthärten und dem Feuchtmittelvorrat wieder zuzuführen. Aus den vor und nach diesem Vorgang gemessenen Leitfähigkeitswerten und den Volumina von Feuchtmittelvorrat und entnommenem und wieder zugeführtem Feuchtmittel lassen sich dann die zugehörigen Härtewerte für die Wertepaare ermitteln. Dann, wenn der Eintrag von härtebildenden Ionen in das Feuchtwasser aus dem
verdruckten Papier oder der verdruckten Farbe geringer ist als der Eintrag von
härtebildenden Ionen aus dem Feuchtwasserzulauf ist es möglich, die Härte des
Feuchtmittels während des Druckvorgangs konstant zu halten, indem nämlich die Härte des zulaufenden Frischwassers mit Druckbeginn gezielt unter den Härtewert vermindert wird, der im Feuchtmittelvorratsbehälter zwecks Einhaltens optimaler Druckbedingungen vorliegen sollte. Auf diese Weise kompensiert dann der verminderte Härteeintrag durch das zulaufende Frischwasser, das den Verbrauch des Feuchtmittels ersetzt, den Eintrag von härtebildenden Ionen, z. B. aus dem Papierstrich. Hier kann so vorgegangen werden, dass zur Einstellung der Härte des zulaufenden Wassers Frischwasser mit Osmosewasser in einem vorgegebenen Verhältnis gemischt wird, oder Osmosewasser nur teilweise aufgehärtet wird.
Im anderen Fall, wenn der Anteil der härtebildenden Ionen aus dem verdruckten Papier oder Druckfarbe größer ist als der Anteil der härtebildenden Ionen im Frischwasserzulauf, wird zweckmäßig Feuchtmittel aus dem Feuchtmittelvorratsbehälter entnommen, über einen Ionenaustauscher geführt und dann dem Behälter wieder zugeleitet. Dabei kann die Menge des entnommenen Feuchtmittels aus der gemessenen Zunahme der Leitfähigkeit und dem formelmäßigen oder tabellarischen Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Härte ermittelt werden. Diese Maßnahme kann zusätzlich zu der Verminderung der Härte im Frischwasserzulauf erfolgen.
Es ist zweckmäßig, die Leitfähigkeit des Feuchtmittels an mehreren Stellen zu messen, nämlich mindestens im Feuchtmittelvorratsbehälter oder im Zulauf von diesem Behälter zum Feuchtwerk der Druckmaschine, jedoch ebenfalls in der Frischwasserzufuhr und gegebenenfalls auch in der Rückflussleitung vom lonentauscher zum
Feuchtmittelvorratsbehälter. Auf diese Weise lassen sich nämlich dann zum einen das Verhältnis von Frischwasser zu Osmosewasser steuern und im anderen Fall die
Leitwertanteile bestimmen, die der lonentauscher selbst liefert, wenn er die härtebildenden z. B. Kalziumionen durch andere, nicht zur Härte beitragende Ionen wie z. B.
Natriumionen, ersetzt. Somit lässt sich der Anteil am Leitwert und damit zur Härte, den das verdruckte Papier und die Druckfarbe liefern, von den anderen Leitwertanteilen separieren, deren Beitrag zur Härte labormäßig bestimmt werden kann.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 ein Schema einer Anlage zum Aufbereiten von Feuchtmittel für eine
Offsetdruckmaschine und Figur 2 ein Flussschema eines Verfahrens zum Aufbereiten des Feuchtmittels und
Berechnung des mathematischen Zusammenhangs zwischen Leitfähigkeit und Härte nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine Bogenoffsetdruckmaschine mit einem Anleger 1 , vier Druckwerken 2 bis 5 und einem Ausleger 6. In jedem Druckwerk 2 bis 5 befinden sich ein Plattenzylinder 7, ein Übertragungszylinder 8 und ein Druckzylinder 9. Jedem Plattenzylinder 7 ist ein Feuchtwerk 10 zugeordnet. Zu den Feuchtwerken 10 führen Vorlaufleitungen 1 1 für das Feuchtmittel 12. Mit den Feuchtwerken 10 werden die nicht druckenden Bereiche der auf den Plattenzylindern 7 aufgespannten Druckformen 13 mit Feuchtmittel 12 benetzt. Das Feuchtmittel 12 wird mit einer Pumpe 14 aus einem Behälter 15 zu den Feuchtwerken 10 gefördert. Beim Drucken nicht verbrauchtes Feuchtmittel 12 gelangt von den
Feuchtwerken 10 über Rücklaufleitungen 16 zurück in den Behälter 15. Verbrauchtes Feuchtmittel 12 wird über eine Leitung 17 nachgefüllt. In diese Leitung 17 ist ein
Dosiergerät 100 für die Zugabe von Feuchtmittelzusätzen eingesetzt. Die
Frischwasserleitung zu dem Dosiergerät 100 ist mit 18 bezeichnet und die Leitung für die Feuchtmittelzusätze mit 19. In den Leitungen 18, 19 befinden sich steuerbare Ventile 20, 21. Das Ventil 20 steuert den Frischwasserzufluss und ist mit einem entsprechenden Frischwasseranschluss 122 verbunden. Das Ventil 21 ist mit einer Pumpe 23 verbunden, die Feuchtmittelzusätze aus einem Behälter 24 fördert.
Der Frischwasseranschluss 122 ist mit einem Mischventil 124 verbunden, in das zwei Leitungen 123, 122 führen. Die eine Leitung 123 ist mit einem Frischwasserzulauf verbunden, der Leitungswasser zuführt, das etwa 12° dH besitzt. Die Leitung 122 hingegen ist mit einem Wassertank einer Umkehrosmoseanlage verbunden (hier nicht dargestellt), der salzfreies Wasser enthält, das demzufolge 0° dH besitzt. Bei dem Frischwasser in der Leitung 122 kann es sich alternativ auch um aufgehärtetes Osmosewasser handeln, d. h. Wasser der Härte 0° dH, das in einer Aufhärteanlage gezielt und definiert auf z. B. 12° dH aufgehärtet wurde.
In den Behälter 15 ragt die Ansaugleitung einer weiteren Pumpe 25, die Feuchtmittel (12) in einen Ionentauscherkreis 26 fördert. Der Pumpe 25 folgen druckseitig ein Feinfilter 27 zur Ausfilterung von Schmutz, Schwebeteilchen etc. sowie ein Ionentauscher 28. Der Ionentauscher 28 ersetzt härtebildende Kalzium- und Magnesiumionen aus dem
Feuchtmittel durch Natriumionen.
In den Leitungen 17 und 18 nach und vor dem Feuchtmittelzusatzdosiergerät 100, in der Rückleitung 29 vom Ionentauscher zurück in den Feuchtmittelvorratsbehälter 15 und im Feuchtmittelbehälter selbst befinden sich Sensoren 30, 31 , 32 und 132 zur Messung der Leitfähigkeit der durch die jeweiligen Leitungen fließenden Flüssigkeiten bzw. des Feuchtmittels. Die Leitfähigkeitssensoren und die Steuereingänge der Ventile 20, 21, 124 und die Pumpen 14, 23, 25 stehen mit einer Steuereinrichtung 33 in Verbindung. Die Steuereinrichtung 33 enthält einen Rechner 34 zum Verarbeiten der Signale der
Leitfähigkeitssensoren 30 bis 32, 132 und zum Generieren der Stellgrößen für die Pumpen 14, 23, 25 und Ventile 20, 21, 124.
Anhand des Flussschemas in Figur 2 wird nachstehend in einem ersten
Ausfuhrungsbeispiel beschrieben, wie mit der oben beschriebenen Anordnung das
Feuchtmittel 12 im Behälter 15 aufbereitet wird und der Zusammenhang zwischen
Leitfähigkeit LF und Härte dH berechnet wird.
Nachdem in einem ersten Schritt 35 ein Startbefehl gegeben wurde, wird in einem nächsten Schritt 36 die gesamte geleerte und gereinigte Anlage mit Feuchtmittel 12 befüllt. Hierzu werden mittels der Steuereinrichtung 33 die Ventile 20, 21 geöffnet und die Pumpen 14, 23 in Betrieb gesetzt. Das Mischventil 124 ist so eingestellt, dass Frischwasser mit der Härte 10 dH zugeführt wird.
Der von dem Leitfähigkeitssensor 30 im Frischwasserzulauf 18 vom Sensor 30 gemessene Leitwert des Frischwassers dient als„Wareneingangskontrolle", um z. B. bezüglich der Härte fehlerhaft eingestelltes Frischwasser zu erkennen. An dieser Stelle besteht der Zusammenhang, dass eine Erhöhung der Härte um 1 ° dH zu einer Leitwerterhöhung in der Größenordnung von 30 μ8Λ;πι führt. Ein auf 10° dH aufgehärtetes Osmosewasser hat in der Regel einen Leitwert von ca. 300 μΞ/αη. Diesem Wasser wird mittels eines
Dosiergerätes 100 ein Zusatzmittel in der Größenordnung von 4 % Vol. zudosiert. Die darin enthaltenen Zusätze tragen erheblich zur Leitfähigkeit bei. Entsprechend führt diese Zudosierung zu einem Leitwert in der Größenordnung von 1.000 bis 1.200 μ8/α , abhängig von der Dosierung und vom verwendeten Zusatzmittel selbst. Dieser Leitwert wird vom Sensor 31 gemessen. Das so frisch aufbereitete Feuchtmittel wird dem
Feuchtmittelvorratsbehälter 15 zugeführt und dort in der Regel auf eine Temperatur im Bereich zwischen 10 und 14°C gekühlt.
Die bei der Erstbefüllung in die Anlage eingebrachte Flüssigkeitsmenge wird gemessen und ein Wert für das Gesamtvolumen des Feuchtmittels 12 im Behälter 15 vom Rechner 34 der Steuereinrichtung 33 gespeichert.
Wenn in einem Abfrageschritt 37 ausgegeben wird, dass die Neubefüllung abgeschlossen ist, dann wird in einem nachfolgenden Schritt 38 mit dem Sensor 32 die
Ausgangsleitfähigkeit (LFA) des Feuchtmittels (12) im Behälter 15 zur Kontrolle gegebenenfalls nochmals gemessen. Zu diesem Messwert (LFA) wird in einem Schritt 39 ein zugehöriger Härtewert (HA) bestimmt. Dazu wird die Härte nach der eingangs erwähnten Titrationsmethode ermittelt und abgespeichert. Auf diesen Schritt kann verzichtet werden, wenn die Härte des Frischwasserzulaufs 18 bekannt ist bzw. über den Sensor 30 verifiziert wurde und die Feuchtmittelzusätze, die über die Leitung 19 zugeführt werden, keine härtebildenden Ionen enthalten. Im nächsten Schritt 41 wird das Feuchtmittel 12 im Behälter 15 beispielsweise definiert um jeweils 1° dH aufgehärtet. Diese Aufhärtung geschieht durch definierte Zugabe von Kalziumcarbonat und gegebenenfalls anderen Bestandteilen des Papierstrichs zum Feuchtmittel 12.
Nachdem sich das zugegebene Kalziumcarbonat mit dem Feuchtmittel 12 im Behälter 15 gut vermischt hat, wird im nächsten Schritt 42 mit dem Sensor 32 die Leitfähigkeit ein zweites Mal gemessen. Die zugehörigen Härtewerte, entweder berechnet aus der
Kalziumcarbonatzugabe bezogen auf das Feuchtmittelvolumen oder gemessen durch Titration, werden ebenfalls bestimmt (Schritt 43) und mit den zugehörigen
Leitfähigkeitswerten (xi) als Wertepaare (xi, yi) in der Steuereinrichtung 33 gespeichert (Schritt 44). Nach typisch drei Aufhärtungen, deren Anzahl durch einen Abfrageschritt 45 verifiziert wird, kennt der Rechner 34 in der Steuereinrichtung 33 neben dem
Ausgangswertepaar (LFA und HA) drei weitere Wertepaare (xi, yi), aus denen sich dann der mathematische Zusammenhang für eine differenzielle Härtezunahme bei gemessener differenzieller Leitfähigkeitszunahme bestimmen lässt (Schritt 46).
Diese Methode kann mit einem gewissen Fehler dann behaftet sein, wenn der tatsächliche Anstieg der Härte des Feuchtwassers während des Druckprozesses von den Bedingungen bei der Aufhärtung abweicht, d. h. wenn über das Feuchtwerk zusätzlich zu den
Kalziumcarbonationen aus dem Papierstrich noch andere Ionen in das Feuchtwasser eingetragen werden, die zwar die Leitfähigkeit verändern, jedoch keinen Beitrag zur Härte liefern. Dieser Fehler lässt sich ausschließen, wenn nach dem Befüllen der Anlage wie folgt vorgegangen wird:
Zweite Alternative: Mit dem neu eingefüllten Feuchtwasser wird eine Zeit lang gedruckt, beispielsweise bis der erste Stapel im Anleger 6 der Druckmaschine abgearbeitet ist. Anschließend werden die Leitfähigkeit und die Härte des Feuchtmittels im Behälter 15 ermittelt, indem zum einen der Leitfähigkeitsmesswert des Sensors 32 abgefragt wird und zum anderen eine Probe des Feuchtmittels entnommen und die Härte durch Titration bestimmt wird. Durch Differenzbildung dieses zweiten Messwertepaares zu den
Ausgangsmesswerten LFA und HA lässt sich somit der differenzielle Zusammenhang zwischen tatsächlicher Härtezunahme und tatsächlicher Leitfähigkeitszunahme unter den Bedingungen dieses Druckauftrags exakt und zuverlässig berechnen.
Eine dritte Möglichkeit zur exakten Bestimmung des Zusammenhangs zwischen der Härtezunahme und der Leitfähigkeitszunahme kann unter Zuhilfenahme des
Ionentauschers 28 und der Bypassleitung 29 erfolgen, ohne dass während des
Druckprozesses noch eine Härtebestimmung durch Titration durchgeführt werden muss. Diese Alternative sieht wie folgt aus: Dritte Alternative: Wir gehen aus von einem neu befüllten Feuchtmittelsystem, das auf z. B. 10° dH eingestellt ist. Der Anfangsleitwert LFA, den der Sensor 32 im Behälter 15 misst, lässt sich in zwei Komponenten aufteilen, in eine Komponente LFca, der von den härtebildenden z. B. Kalzium- und/oder Magensiumionen herrührt, und in einen
Leitwertanteil LF„H, herrührend aus Ionen, die nicht zur Härte beitragen, so dass für den Leitwert gilt:
LFA = LFCA + LF„H (1)
LFca besitzt bei 10° dH einen Wert von 300 μ8/αη, herrührend aus dem bekannten Zusammenhang von 30 μ8Λ;ιη pro 1 ° dH.
Jetzt wird das Feuchtmittel also über die Leitung 11 zur Druckmaschine gefördert, ein gewisser Teil des Feuchtmittels wird durch den Druckprozess verbraucht und das, was zu viel gefördert wurde, gelangt über den gestrichelt gezeichneten Rücklauf 16 zurück in den Behälter 15. In diesem rückgeförderten Teil des Feuchtmittels befinden sich jetzt aber zusätzliche härtebildende Ionen, vornehmlich Kalziumionen aus dem Papierstrich, die über die Feuchtmittelwalzen des Feuchtwerks 10 in die Tauchbäder der Feuchtwerke gelangen. Zusätzlich gelangen jedoch auch andere, nicht zur Härte beitragende, jedoch den Leitwert erhöhende Bestandteile aus dem Druckprozess zurück in den Behälter 15. Sobald nun eine Weile gedruckt worden ist, wird der Sensor 32 einen erhöhten Leitwert LF2 melden, für den gilt: LFA + ALFca + ALFSon = LF2 (2)
Hierbei sind ALFca die durch das Drucken hinzugekommenen Leitwertsanteile aus härtebildenden Ionen und ALFson die sonstigen, nicht zur Härte beitragenden, jedoch leitwerterhöhenden Anteile durch das Drucken.
Für die Härte gilt zu diesem Zeitpunkt:
HA + AdHca = H2 (3)
Unter der Annahme, dass ALFca vergleichbar oder größer als ALFson ist, wird nach einem Anstieg des Leitwerts um ca. 120 μ8/αη, was grob einer Erhöhung der Härte um ca. 4° dH entsprechen würde, eine bestimmte Menge 1/n, mit n = 4, also im nachfolgenden Beispiel ein Viertel der Feuchtmittelmenge im System, über den lonentauscher 28 geleitet.
Der lonentauscher enthärtet diese Menge, also ein Viertel der Füllmenge, auf 0° dH, so dass sich im System eine Härte einstellt, für die gilt:
H3 = 3Ä H2 (4)
Gleichzeitig ersetzt der lonentauscher 28 die härtebildenden Ionen durch z. B.
Natriumionen.
Direkt nach dieser Teilenthärtung im Behälter 15 gemessen gilt für den jetzt neu gemessenen Leitfähigkeitswert LF3:
LF3 = 3Λ LF2 + lÄ (LF2 - [LFca + ALFca] + LFion) (5)
Der Klammerterm berücksichtigt, dass zur gemessenen Leitfähigkeit LF2 vor der
Enthärtung zusätzliche Leitfähigkeitsbeiträge LFjon durch die getauschten Natriumionen hinzukommen, jedoch die Leitfähigkeitsbeiträge LFca aus dem Neuansatz des
Feuchtmittels und die durch das Drucken hinzugekommenen Leitfähigkeitsbeiträge der härtebildenden Ionen ALFca in diesem enthärteten Viertel des Feuchtwassers weggefallen sind.
Zudem ist bekannt, dass sich die Leitfähigkeitsbeiträge der härtebildenden Kalziumionen und der vom lonentauscher abgegebenen Natriumionen aufgrund der unterschiedlichen molaren Grenzleitfähigkeiten unterscheiden und im Verhältnis a/b stehen. Es gilt also:
LFCC + ALFCC
LF,.„„ (6)
In Gleichung 5 eingesetzt und umgeformt ergibt sich daraus die Gleichung 7:
LF3 = LF2 - V ( 1 - -) x (LFca + ALFca) (7)
Die lässt sich nach ALFca auflösen und man erhält:
(8) aus der sich durch Einsetzen der Messwerte LF2 und LF3 sowie den 300 μ8/αη für LFca direkt der zum Leitwert beitragende Anteil der durch das Drucken hinzugekommenen härtebildenden Ionen ALFca ergibt. Für diesen, von den sonstigen veränderbaren
Leitwertbeiträgen abseparierten Anteil ALFca gilt wieder der bekannte Zusammenhang von 30 μ8/αη pro 1° dH, so dass sich daraus sehr genau der Anstieg der Härte bis zum Beginn des Enthärtungsvorgangs berechnen lässt. b
(1 )
Der Faktor a ist hingegen charakteristisch für den verwendeten lonentauscher. Für den Fall eines Ionentauschers, der die Ca2+ Ionen durch Natriumionen ersetzt, ist
S x cm S x cm ( b\
b = 50,1 —und a = 59,9 — und ( 1 somit 0 16
mol mol \ a/ Entsprechend lässt sich anschließend durch einfachen Dreisatz die durch den Enthärtungsvorgang für ein Viertel des Volumens des Feuchtmittels nun reduzierte Härte bestimmen. Nehmen wir an ALFca ergäbe sich zu 3° dH, die bis zum Start des
Enthärtungsvorgangs durch das Drucken zu den 10° dH hinzugekommen ist, dann besäße das Feuchtmittel nach dem Enthärtungsvorgang also eine Härte von % x 13° dH = 39/4° dH, also ungefähr wieder 10° dH. Landet man hingegen nach dem Enthärten oberhalb oder unterhalb dieses Wertes, dann lässt sich der nächste Enthärtungsvorgang früher oder später einleiten oder der Anteil der Feuchtmittelmenge, der über den Ionentauscher 28 geleitet wird, vergrößern oder verringern.
Diese Alternative 3 setzt eine Volumenmessung des über die Bypassleitung 29 geleiteten Feuchtmittelstroms voraus. Durch Einsatz entsprechender Dosierpumpen 25 oder
Durchflussmesser ist das allerdings ohne Weiteres möglich. Eine vierte alternative
Möglichkeit sieht vor, einen weiteren Leitfähigkeitssensor 132, in der Figur 1 gestrichelt gezeichnet, am Ausgang des Ionentauschers 28 anzubringen und die Leitfähigkeit direkt am Ausgang des Ionentauschers 28 zusätzlich zu messen, bevor sich der enthärtete
Volumenstrom mit dem übrigen Feuchtmittel im Behälter 15 mischt. Hier würde man folgendermaßen vorgehen: Vierte Alternative: Sobald wie im vorhergehenden dritten Beispiel dargestellt der
Leitfähigkeitssensor 32 einen Anstieg des Leitwerts um beispielsweise 120 8/αη signalisiert, der darauf hindeutet, dass sich die Härte des Feuchtmittels aus dem für das Drucken optimalen Bereich hinausbewegt, wird die Pumpe 25 betätigt und begonnen, Feuchtmittel durch den Filter 27 und den Ionentauscher 28 zu treiben. Nach einer kurzen Totzeit von wenigen Sekunden, während der das im Filter und im Ionentauscher noch vielleicht vom letzten Enthärtungsvorgang stehende Feuchtmittel am Sensor 132 vorbeigetrieben wurde, beginnt der Sensor 132 zu messen und misst jetzt eine Leitfähigkeit LF4 in der Strömung durch die Leitung 29. Hier gilt: LF4 = LF2 - (LFca + ALFca) + LFion (9) Der Messwert LF4 unterscheidet sich von dem vorher diskutierten Messwert LF3, den der Sensor 32 sieht, da dieser letztere den Effekt des lonentauschers 28 ja erst bemerkt, wenn bereits signifikante Teile des Feuchtmittels durch den Ionentauscher 28 enthärtet wurden. Für den Leitwert in der Leitung 29 gilt also nach Umformung und Einsetzen des bereits in Beispiel 3 erläuterten Zusammenhangs zwischen LFjon und (LFca + ALFca) in Gleichung 6 somit für die härteabhängigen Leitwertbeiträge ALFca:
Figure imgf000018_0001
Auch hier kann ALFca direkt ausgerechnet werden, nämlich durch einsetzen der Messwerte LF4 vom Sensor 132 und LF2, d. h. dem Messwert des Sensors 32 kurz vor Beginn des Enthärtungsvorgangs. Eine Volumenbetrachtung ist an dieser Stelle nicht erforderlich.
Um die Härte im Feuchtmittelsystem auf die Eingangshärte zurückzuführen, ist lediglich der Härtebeitrag ALFca zu kompensieren. Das erfolgt durch Abfragen des Messwertes des Sensors 32, der während des dann weiterlaufenden Enthärtungsvorgangs permanent fallende oder steigende Leitwerte meldet, je nachdem, durch welche Ionen der
Ionentauscher die härtebildenden Ionen ersetzt. Die Steuerung 33 wird die Pumpe 25 in diesem Falle so lange laufen lassen, bis der Rechner 34 meldet, dass die Messwerte des Sensors 32 gerade um ALFca unter oder über dem letzten vor der Enthärtung gemessenen Leitwert ALF2 liegen. Sobald dieser Zustand erreicht ist, wird die Pumpe 25 von der Steuerung 33 abgeschaltet, der letztgemessene Leitwert LF2 - ALFca wird als neuer Startwert LFAneu mit der jetzt wieder erreichten Sollhärte von 10° dH korreliert und während des Fortdrucks wird der Sensor 32 aufs Neue daraufhin abgefragt, wann die weiter fortschreitende Leitwerterhöhung aufgrund des Eintrags von härtebildenden Ionen einen neuen Enthärtezyklus erfordert.
Das vorstehend beschriebene Beispiel mit dem zusätzlichen Leitfähigkeitssensor 132 eignet sich in besonderer Weise dazu, die Standzeit des lonentauschers 28 wesentlich zu verlängern, indem folgendermaßen vorgegangen wird: Beispiel 5: Zu Beginn des Fortdrucks wird über das Ventil 123 der Zulauf von
Frischwasser auf Osmosewasser umgestellt, d. h. nachlaufendes frisches Feuchtwasser wird erzeugt, indem das Osmosewasser aus der Leitung 122 über das Dosiergerät 100 mit Feuchtmittelzusätzen versehen und danach über die Leitung 17 dem Behälter 15 zugeführt wird. In diesem frisch nachfließenden Feuchtmittel befinden sich keine härtebildenden Ionen. Entsprechend wird die Härte des Feuchtmittels im Behälter 15 allein durch die über die Rückleitung 16 von den Tauchbädern der Feuchtwerke 10 kommenden härtebildenden z. B. Kalziumionen aufrecht erhalten, die in das Feuchtwasser migriert sind. Durch kurzzeitiges Betätigen der Pumpe 25 bei gleichzeitigem Abfragen der Sensoren 32 und 132 wird nun in gewissen Zeitabständen durch den Rechner 34 festgestellt, wie sich die Leitfähigkeitsmesswerte LF2 und LF4 der beiden Sensoren 32 und 132 (vgl. Gleichung 10) entwickelt haben und daraus abgeleitet, ob der daraus berechnete Wert für ALFca zwar geringere, aber weiter positive Werte zeigt oder ob ALFca zu Null wird oder gar das Vorzeichen wechselt. Im letzteren Falle deutet das auf einen negativen Eintrag von härtebildenden Ionen hin, d. h. es wird mehr Kalzium über das Feuchtmittel verbraucht bzw. verdruckt, als über die Leitungen 17 und 16 nachgeliefert wird. In dem Falle würde die Steuerung 33 das Mischventil 124 betätigen und zusätzlich zum Osmose wasser über die Leitung 122 nun auch härteres Wasser über die Leitung 123 zumischen.
Im anderen Falle, was nach den Erfahrungswerten der häufigere Fall sein wird, werden immer noch mehr härtebildende Ionen von der Druckmaschine in das Feuchtmittelsystem zugeführt als verdruckt werden können. Dann sind zwar weiterhin die im vorstehend beschriebenen Beispiel 4 genannten Enthärtezyklen durchzuführen, jedoch in größeren Abständen, wodurch die Standzeit des Ionentauschers 28 erheblich verlängert werden kann. Bezugszeichenliste
1 Anleger
2 - 5 Druckwerk
6 Ausleger
7 Plattenzylinder
8 Übertragungszylinder
9 Druckzylinder
10 Feuchtwerke
11 Vorlaufleitung
12 Feuchtmittel
13 Druckform
14 Pumpe
15 Behälter
16 Rücklaufleitung
17 - 19 Leitung
20, 21 Ventil
23 Pumpe
24 Behälter
25 Pumpe
26 Ionentauscherkreis
27 Filter
28 Ionentauscher
29 Rücklaufleitung
30 - 32, 132 Sensor
33 Steuereinrichtung
34 Rechner
35 - 45 Abfrage/Programmschritte
100 Dosiergerät
122 Frischwasserleitung
123 Osmosewasserleitung
124 Mischventil

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Aufbereiten eines Feuchtmittels einer Nassoffsetdruckmaschine, bei dem während des Abarbeitens eines Druckauftrags die Härte des in einen Behälter (15) gegebenen Feuchtmittels (12) konstant gehalten oder verändert wird, wobei die Härte des Feuchtmittels ermittelt wird, indem die Leitfähigkeit des
Feuchtmittels gemessen und gemäß einem ermittelten formelmäßigen oder tabellarischen Zusammenhang zwischen der Härte und der Leitfähigkeit des Feuchtmittels in einen Härtewert umgerechnet wird und die Änderung der Härte des Feuchtmittels während des Druckens kompensiert wird, indem verbrauchtes oder entnommenes Feuchtmittel durch Feuchtmittel ersetzt wird, das eine geringere oder höhere Härte besitzt, wobei die Menge und/oder der Härtegrad des
zugeführten Feuchtmittels mit geringerer oder höherer Härte aus den
Leitfähigkeitsmessungen und dem formelmäßigen oder tabellarischen
Zusammenhang bestimmt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass dann, wenn der Eintrag von härtebildenden Ionen in das Feuchtwasser aus dem verdruckten Papier oder der verdruckten Farbe geringer ist, als der Eintrag von härtebildenden Ionen aus dem Feuchtwasserzulauf bei dem Sollwert der Härte, die in dem Behälter (15) einzustellen ist, die Härte des zulaufenden Frischwassers unter den Sollwert vermindert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Einstellung der Härte des zulaufenden Wassers Frischwasser mit
Osmosewasser in einem vorgegebenen Verhältnis gemischt wird, oder
Osmosewasser nicht oder nur teilweise aufgehärtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass für den Fall, dass der Anteil der härtebildenden Ionen aus dem verdruckten Papier oder der Druckfarbe größer ist als der Anteil der härtebildenden Ionen im Frischwasserzulauf bei dem Sollwert der Härte, die in dem Behälter (15) einzustellen ist, Feuchtmittel aus dem Behälter (15) entnommen, über einen Ionentauscher (28) geführt und dann dem Behälter (15) wieder zugeleitet wird, wobei die Menge des zu entnehmenden Feuchtmittels aus der gemessenen Zunahme der Leitfähigkeit und dem formelmäßigen oder tabellarischen
Zusammenhang ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass sowohl Feuchtmittel aus dem Behälter (15) entnommen, über den
Ionentauscher (28) geleitet und dem Behälter (15) wieder zugeführt wird, als auch zusätzlich die Härte des zulaufenden Frischwassers unter den Sollwert vermindert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 5,
wobei die Leitfähigkeit des Feuchtmittels an mehreren Stellen gemessen wird, nämlich mindestens im Behälter (15) oder im Zulauf vom Behälter (15) zum Feuchtwerk der Druckmaschine und in der Rückflussleitung vom Ionentauscher (28) zum Behälter (15), und gegebenenfalls in der Leitung (18) für die
Frischwasserzufuhr.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
wobei der Anteil ALFca der aus dem verdruckten Papier oder der Druckfarbe stammenden härtebildenden Ionen aus einem Vergleich der
Leitfähigkeitsmesswerte (LF2, LF4) an den verschiedenen Stellen (32, 132) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4,
wobei zur Berechnung der Härte des Feuchtmittels im Behälter (15) nach einem Enthärtungszyklus die Messwerte (LF2, LF3) des Sensors (32), der die Leitfähigkeit des Feuchtmittels im Behälter (15) misst, und die Volumina des über den lonentauscher (28) geleiteten Feuchtmittels (1/n) und des gesamten im Behälter (15) und im Feuchtmittelkreislauf (1 1, 16) enthaltenen Feuchtmittels (n - l)/h berücksichtigt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine vorbestimmte Menge des Feuchtmittels über einen lonentauscher geleitet wird und aus den gemessenen Leitwerten (L2, L3) vor Abnahme der
Feuchtmittelmenge und nach Wiederzugabe der enthärteten Feuchtmittelmenge ein differenzieller Zusammenhang zwischen Leitfähigkeitszu-/-abnahme (ALFca) und Härtezu-/-abnahme (ÄdHca) ermittelt und gespeichert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anteile (b/a), die der lonentauscher zum Leitwert liefert,
ionentauscherspezifisch ermittelt werden und zur Berechnung der Leitwertanteile (ALFca) benutzt werden, die durch den Eintrag von härtebildenden Ionen aus dem verdruckten Papier und/oder der Farbe herrühren.
1 1. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Berechnung des formelmäßigen Zusammenhangs zwischen der Härte und der Leitfähigkeit die Änderung der Härte des Feuchtmittels im Behälter (15) entweder vor einem Druckauftrag bestimmt wird, indem Wertepaare von
Leitfähigkeit und Härte durch gezieltes Aulhärten oder Enthärten ermittelt und gespeichert oder während eines laufenden Druckauftrags in festgelegten
Zeitabständen ermittelt und gespeichert werden.
12. Vorrichtung zum Aufbereiten des Feuchtmittels einer Nassoffsetdruckmaschine mit einem Feuchtmittelbehälter (15), einem Zulauf (17) für frisches Feuchtmittel zum Ersatz des verdruckten Feuchtmittels und einem lonentauscher (28), der über eine Zu- und Ablaufleitung (29) mit dem Behälter (15) verbunden ist,
wobei ein oder mehrere Leitfähigkeitssensor(en) (30 - 32, 132) zur Messung der Leitfähigkeit des Feuchtwassers (12) mit der Recheneinheit (34) einer Steuerung (33) verbunden ist/sind, welche Recheneinheit aus den Leitfähigkeitsmesswerten (LF2, LF3, LF4) gemäß einem formelmäßigen oder tabellarischen Zusammenhang die Härte des den Feuchtwerken zugeführten Feuchtmittels bestimmt und daraus Stellgrößen generiert, mit denen das Verhältnis von Frischwasser zu Osmosewasser und/oder die Menge des über den lonentauscher geleiteten Feuchtwassers einstellbar ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12,
wobei in der Frischwasserzulaufleitung (17) ein Dosiergerät (100) eingesetzt ist, das die Zugabe von Feuchtmittelzusätzen zum Frischwasser dosiert und wobei je ein Leitfähigkeitssensor (30/31) vor und/oder nach der Dosiereinrichtung (100) angeordnet ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
wobei die Steuerung (33) Ventile in der Frischwasser- und der
Osmosewasserzuleitung ansteuert und/oder eine Pumpe (25) im
Feuchtmittelkreislauf des Ionentauschers (28).
15. Vorrichtung zum Aufbereiten eines Feuchtmittels (12) einer
Nassoffsetdruckmaschine, mit einem Behälter (15) für das Feuchtmittel (12), von dem aus die Feuchtwerke (10) der Druckmaschine versorgt werden, einem
Frischwasserzulauf (18), einem Dosiergerät (100) für Feuchtmittelzusätze, einem oder mehreren Leitfähigkeitssensoren (30 - 32, 132) zur Messung der Leitfähigkeit des Feuchtmittels (12), einer oder mehreren Pumpen (25) und/oder einem oder mehreren (Misch-) Ventilen (20, 124) zur Entnahme von Feuchtmittel (12) aus dem Behälter (15) und Rückführung (29) des Feuchtmittels nach einer Änderung der Härte des Feuchtmittels oder Zuleitung von Feuchtmittel mit gegenüber der Feuchtmittelhärte in dem Behälter (15) veränderten Härte, einer Steuereinrichtung (33) zur Steuerung der Pumpe(n) und Ventil(e) sowie einer Recheneinheit (34), der die Leitfähigkeitsmesswerte des bzw. der Leitfähigkeitssensor(en) zugeführt sind und die aus den Leitfähigkeitsmesswerten (LF2, LF3, LF4) die Isthärte des
Feuchtmittels (12) während des Druckens gemäß einem formelmäßigen oder tabellarischen Zusammenhang berechnet,
wobei die Pumpen (25) und/oder Ventile (20, 124) von der Steuereinrichtung (33) gemäß dem berechneten Härtewert bzw. seiner Abweichung von einem
Sollhärtewert betätigbar sind.
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