WO1996014211A1 - Druckverfahren - Google Patents

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WO1996014211A1
WO1996014211A1 PCT/DE1995/001486 DE9501486W WO9614211A1 WO 1996014211 A1 WO1996014211 A1 WO 1996014211A1 DE 9501486 W DE9501486 W DE 9501486W WO 9614211 A1 WO9614211 A1 WO 9614211A1
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printing
ink
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inking unit
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PCT/DE1995/001486
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French (fr)
Inventor
Hans Bremer
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Druckfarbenfabrik Gebrueder Schmidt GmbH
Original Assignee
Druckfarbenfabrik Gebrueder Schmidt GmbH
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F31/00—Inking arrangements or devices
    • B41F31/002—Heating or cooling of ink or ink rollers

Definitions

  • the invention relates to a printing method for printing a printing material with high printing speed and high printing quality in flat or letterpress printing.
  • the printing material is preferably paper.
  • the method can also be used for other materials to be printed, such as suitable types of cardboard and foils.
  • the invention relates to printing processes in which the printing process takes place in a printing unit in the printing press.
  • the printing unit contains an inking unit and a machine element carrying the printing form and the counterpressure, for example a printing form cylinder and a counterpressure cylinder, and, in the case of indirect printing (offset printing), a rubber blanket cylinder arranged in between.
  • the printing ink is applied by means of an inking unit which comprises at least one soft-elastic inking roller, metered in a thin layer onto the surface of the rigid-hard printing form and from there directly or indirectly according to the printing motif mechanical pressure on the printing material passing through the printing unit. There it is immediately solidified to such an extent that it does not rub off during further processing or use of the print.
  • the print quality is generally higher, the sharper and more precise the details of the text and image are reproduced (sharpness, resolution), the more strongly colored areas of the surface stand out from the unprinted paper (optical density), the cleaner the motif printed areas remain (smearing, discoloration, discoloration on the back, dot gain, etc.) and the more accurately the requested hues are reproduced. Understandably, such an increased print quality is all the more difficult to achieve, the rougher, more uneven and less white a paper and the higher the printing speed.
  • the heatset process For high print quality with high printing speed, i.e. In order to produce printed products with smoothed, coated and / or particularly thin paper with not too scarce coloring and high printing performance, the heatset process, especially the heatset web offset printing, has been used with printing speeds of 8 to 14 or even 15 m / s enforced.
  • the heatset web printing process includes a conventional web printing press with a conventional inking unit, which is followed in particular by a system for drying, that is to say, for expelling heatset oil from the fresh ink layer, and a system for burning the expelled oil vapor.
  • the ink layer in the finished printed product is partially solidified by adsorption onto the fiber structure of the paper, and secondly it is so poor in oil due to heat drying that its consistency is sufficiently firm for further processing, shipping and use of the printed product . Details of the heatset process are described in the guideline VDI 2587 Sheet 1 "Emission reduction, web offset printing systems with hot air drying", green printing from September 1993.
  • This known printing process can thus be defined as a web printing process which works in offset printing, and sometimes also in high pressure, in which the solidification of a type of printing ink required for this purpose is accelerated by heat, preferably by hot air. It enables the production of demanding, high-quality prints with high printing speed.
  • the dryer and exhaust gas purifier consume a lot of energy, the usual combustion by-products and a lot of carbon dioxide being emitted.
  • there are protective measures against the risk of explosion and against the uncontrolled escape of exhaust gas as well as correspondingly complex peripheral systems, e.g. for indoor air technology and for the supply of heating gas and compressed air.
  • the invention has for its object to provide a printing process for the area of application of heatset printing, in particular web printing (high printing speeds, in particular in the case of higher demands on printing quality and large print runs), in which overall less effort regarding construction, energy supply requirement and construction volume are achieved and emissions are considerably reduced.
  • a printing method mentioned at the outset which has the following features in combination with one another: the printing ink is fed to the printing form with the aid of a short inking unit with an anilox roller (anilox roller) and an ink wiping device.
  • a printing ink which is solid at room temperature and can be liquefied by the application of heat (hereinafter: "enamel ruc stain") is used.
  • the short inking unit and the downstream parts of the printing unit that hold the printing ink, in particular the printing form are tempered to a temperature above the liquefaction temperature of the melt printing ink.
  • the printing takes place in flat printing or high pressure.
  • the ink solidifies by cooling it on the substrate.
  • melt printing inks are used. These are fed to the printing form by a short inking unit.
  • the short inking unit with anilox roller replaces the conventional roller inking units previously used in heatset printing.
  • the printing unit insofar as it includes the short inking unit and parts guiding the printing ink, is tempered to a temperature above the liquefaction temperature of the printing ink.
  • heating energy is only used to liquefy the pressure at room temperature. preparation of paints.
  • the printing ink is dosed in molten form and fed in a thin layer to the printing form and from there to the printing material.
  • the printed ink layer is immediately solidified by adsorption and by cooling to room temperature.
  • the direct printing process ie the path of the printing ink from the printing form to the printing material, remains basically unchanged.
  • Short inking units are known from flexographic printing inking units and from development work on newspaper printing started in the USA in the 1960s and have found their way into newspaper printing technology since the late 1980s. In addition, they are only used in flexographic printing.
  • the core of a short inking unit is a special anilox roller, which is also known as an anilox roller.
  • printing inks can be transported to the printing form in such an advantageous manner that the otherwise and previously required transfer and distributor roller systems and the ink metering and regulating devices can be dispensed with.
  • Short inking units are used in flexographic, letterpress and flat printing, and only with the usual printing inks which are liquid at room temperature. An overview of their use and properties is given in the publication by D.
  • a short inking unit can be defined as that part of the overall printing unit of a printing press which is used to meter the liquid ink supplied by means of an anilox roller and a device for Wiping off the portion of the quantity not taken up by the screen cups serves and the entire portion of the portion thus allocated for printing is transported in a thin layer in the shortest possible way to the printing form (to the plate cylinder).
  • the shortest possible route can be the direct contact of anilox roller and soft printing form in flexographic printing.
  • either a soft, elastic inking roller with the same diameter as that of the plate cylinder or two with a different, generally smaller diameter are interposed.
  • the application roller and / or plate cylinder can each be provided with a smaller inking roller for further equalization of the thin printing ink layer to be applied. If a system of several rollers and possibly grinders is provided for the transport of the printing ink from the screen roller to the printing form, a middle path is taken between an actual short inking unit and a conventional roller inking unit.
  • the good and uniform temperature control of the entire inking unit, preferably including the printing form, which is possible due to the compact design of a short inking unit, is a particular advantage in the context of the present invention.
  • Short folding systems with rollers and distributors connected between the anilox roller and the printing form are less advantageous in the context of the invention, the longer the transport path from the anilox roller to the printing form.
  • short inking units are particularly suitable for processing melt printing inks. Due to their compact design, they can be heated up and / or heated up to the optimal operating temperature relatively easily and precisely as a whole. temper.
  • the heating elements can be accommodated in a space-saving and energy-saving manner and with a high degree of efficiency.
  • a heat-insulating housing is also relatively easy to attach.
  • it should advantageously be installed in order to improve the uniformity of the temperature control and to further reduce the energy consumption. In a short inking unit, considerably stronger shear forces occur between the screen roller and the Fab stripping device than, for example, with jack or film inking units.
  • All printing inks basically consist of colorants (pigments, dyes), binders (resins, macromolecular compounds), diluents and auxiliaries (e.g. waxes, surfactants).
  • the theological behavior in the printing press, the solidification process and the mechanical qualities of the solidified ink layer depend essentially on the properties and proportions by mass of the binding agents and diluents.
  • solvents and / or oils i.e. materials that are liquid at room temperature, are used to adjust the theological properties of the printing ink preparations, which are usually thin to viscous, depending on the printing process.
  • a printing ink which is solid at room temperature is used, which is melted by the supply of heat and thus brought into the liquid state required for processing and is solidified again by cooling after the printing process.
  • the desired rapid processing is disadvantageous in that the macromolecular compounds which can be used as binders for such a printing ink have a broad melting range, ie they soften only relatively slowly when heated and solidify only slowly when they cool.
  • the invention preferably uses mixtures of diluents compatible with the binders, which are at least partially crystalline at room temperature, become thin when the temperature rises within a narrow melting range, and the entire printing ink preparation is flowable and printable make and then solidify to a solid ink layer when it cools to room temperature.
  • volatile ink components and a solidification mechanism caused or supported by their evaporation are not used here.
  • the function of the diluent to influence the melting and solidification behavior it can also be called a modifier.
  • melt printing inks can also be produced without a diluent of this type (or as an intermediate preparation with non-crystalline, relatively low-molecular-weight resins, condensation products or polymers) if the binders are of a suitable nature. In general, however, they are then too viscous for printing, and the transition from the solid to the liquid and then again solid state proceeds too slowly and in a temperature range that is too large.
  • a binder is combined with a crystalline or partially crystalline diluent, ie a substance with a significantly lower molecular weight, then that component acts in the melt. partially lower viscosity, which has the lower molecular weight and the narrower melting range.
  • the eutectic melting range of a mixture of a lower molecular substance with a higher molecular weight is shifted in the direction of the first.
  • the melt printing ink obtains a melt behavior which approximates the diluent, ie with a relatively narrow melting range and a rapid transition from a solid to a relatively low viscosity, suitable for processing in the printing press and solid again when it cools down.
  • the melt printing inks are particularly suitable for use in accordance with the invention.
  • the temperature and the span of the melting range and the flow behavior of the melt, including their speed can be adjusted empirically by the selection and the mass ratio of binders and diluents to the extent technically required.
  • the intended temperature must be maintained with narrow tolerances.
  • hot-melt adhesive application methods are also customary, in which the adhesive is applied over the entire area or limited to certain areas by means of a printing method.
  • Another important area of application of such substance mixtures are individual duplication processes, in particular thermal transfer printing and inkjet printing, and processes in which preparations of similar composition are used as toner powder in photocopiers or in laser printers.
  • melt printing inks within the scope of the invention, with regard to suitable substances and compositions for binders and (solid) diluents, as mentioned, the experiences from the mentioned fields of application, in particular the principles and publications mentioned above, be resorted to.
  • Resins, polymers, poly condensates and some (also modified) natural products can be used as binders, either individually or in combination.
  • the following boundary conditions should be taken into account: they must be meltable and sufficiently compatible with the diluents used with them, compared to low molecular weight diluents. Their melting range must be high enough that the entire printing ink produced with them does not fall below 30 ° C, preferably not below 40 ° C, melts. They have to be chemically so stable that they do not change in a disruptive manner when heated repeatedly to the required operating temperature, that is, do not decompose, are not degraded to a disruptive extent, and also do not thicken to an extent restricting practical use.
  • the function of the solid, crystalline or partially crystalline melt printing ink thinner at room temperature has been described above. They should preferably give the binder / diluent combination a sufficiently narrow, eutectic melting range close to that of the diluent.
  • the desired compatibility means that they do not react with the binder and that there is no disruptive phase separation at the required mixing ratio. As a rule, no water-soluble substances can be used because this makes the ink layer sensitive to water.
  • Suitable wax ink diluents are many waxes and paraffins. Waxes and paraffins generally belong to the low molecular weight crystalline substances. If they also contain relatively high molecular weight components, such as, for example, some polyolefin waxes, then, like also (depending on the temperature) some polymers and polycondensates, they are classified as partially crystalline, ie not entirely glassy / amorphous. There- In addition, many organic compounds can be used in principle, such as, for example, fatty acids, fatty acid esters, fatty alcohols, fatty acid amides, N-acyl compounds, urea derivatives and toluenesulfonamides. Of course, the diluents can also be used as mixtures of several substances.
  • a generally required diluent can be dispensed with, provided that the entire melt printing ink preparation does not become too viscous and reacts too slowly to the temperature differences used in accordance with the process.
  • This generally technically inadequate limit case illustrates, however, that intermediate stages can be set between it and the case of a very effectively diluted melt printing ink, which can be converted from a solid to a rather fluid state and back to a solid within a few degrees Celsius .
  • Such intermediate stages can e.g. help with the necessary speed in planographic printing. To reach them you can e.g. keep the mass fraction of diluents low. You can also e.g. use relatively low molecular weight resins, polymers or polycondensates as diluents.
  • oils ie relatively low molecular weight organic compounds that are liquid at room temperature and whose vapor pressure is sufficiently low. They then interfere just as little as in heatset web offset printing, where about 10 to 15% of the oils used remain in the dried ink layer, the absorption capacity of the paper and the pigments being sufficient for the ink layer to be mechanically strong enough.
  • dyes and fillers customarily used in printing inks which can in principle be used without restriction, those which are not stable enough in their chemical and application properties in the processing temperatures according to the process are of course to be excluded.
  • melt printing ink To produce a melt printing ink, they have to be dispersed or dissolved in the binder or in a melted binder-diluent combination at a correspondingly elevated temperature.
  • the invention also relates to unpigmented melt printing ink preparations, such as those that can be overprinted to increase the gloss or mixed in to reduce the color strength.
  • melt printing inks can be transferred from the short inking units to the printing material both in flat and in high pressure.
  • the rotary pressure is preferred.
  • These melt printing inks when they are composed appropriately and if the corresponding temperature is maintained, basically behave as a liquid melt in the inking and printing unit like a traditional printing ink which is liquid at room temperature.
  • the printing form is attached to a rotating cylinder, from which the printing ink is transferred directly or indirectly to a printing material guided through the printing unit in web form.
  • printing speeds of more than 3 m / s or even 5 m / s can be realized. According to the current state of knowledge, it can be assumed that printing speeds above 8 m / s can also be achieved in the course of the optimization of the method .
  • the melt printing inks are advantageously used by the printing company in the form of a pourable or free-flowing granule delivered lats.
  • other shapes are also possible, for example in heated liquid containers or as solidified barrel filling.
  • the melt printing ink is fed to the ink fountain or possibly the ink collecting trough of the short inking unit or an intermediate container upstream of the inking unit and is heated up and liquefied there at the latest at the required temperature.
  • An intermediate container is recommended, for example, if the anilox roller is sent directly with printing ink via a chamber doctor blade or a device described in DE 33 02 872 A1.
  • Melt printing inks can also be fed, for example, in molten form from a heated tank to the heated inking unit or the intermediate container via a suitable pipeline.
  • the remaining parts of the overall printing unit including the short inking unit, are heated in such a way that the printing ink remains liquid until it is transferred to the printing material and until its stripped (scraped off) portion is returned to the ink fountain, the ink collecting tray or the intermediate container.
  • Suitable heating devices are, on the one hand, cavities or heating elements or heating wires provided in the interior of metal parts, which are filled with heating fluid, and, on the other hand, convectors, radiators or warm air blowers acting from the outside, and combinations thereof.
  • the heating or tempering is advantageously supplemented by a heat-insulating housing and a device for controlling and regulating the temperature. This can improve the uniformity of temperature control and reduce energy consumption.
  • Such heating devices are much easier to install in the compact printing units with short inking units than in those with the larger-volume roller inking units previously used in heatset printing.
  • the operating temperature depends in particular on the mechanism of the actual printing process (planographic printing, letterpress printing), the printing form material, the printing machine-related specifications and the properties of the melt printing inks used in each case. It is between 30 ° C and 160 ° C, preferably between 50 ° C and 120 ° C, although in the case of wet offset printing the printing form (the plate cylinder) should not be warmer than 90 ° C. It can be provided that the temperature within this range in the region of the intermediate container (if present), the ink fountain or the ink collecting trough and the ink metering device (that is to say of the anilox roller and stripping device) is higher than on the subsequent path Printing ink, ie on application roller (s), printing form and possibly blanket.
  • Such a temperature difference of up to 35 ° C can be advantageous.
  • the operating temperatures which are optimal for the respective operating conditions are expediently set empirically within the ranges mentioned. They should advantageously be kept constant better than ⁇ 12 ° C, preferably better than ⁇ 6 ° C.
  • the printing material especially paper
  • the printing material is usually fed unheated to the printing unit, so that the melt printing ink is adsorbed and solidifies immediately after the printing process.
  • the paper can also be heated to a temperature shortly before it enters the printing unit, which temperature is below the operating temperature and above the room temperature, in order to give the adsorption a small advantage before solidification.
  • a cooling device for example a cooling roller stand, the fresh pressure can be further solidified if necessary.
  • the printing method according to the invention comprises both planographic printing and letterpress printing. At high pressure, it is generally advantageous that no dampening is required.
  • planographic printing is that screened areas are better reproduced and thinner layers of printing ink can be obtained, which are absorbed more evenly and to a greater extent by the printing material, so that the printing ink is already solidified to a greater extent by adsorption becomes.
  • the melting temperature of the printing ink and the corresponding temperature of the printing unit must be set so that the dampening agent does not dry away too quickly. Therefore, the printing form (the plate cylinder) should be tempered to a maximum of 90 ° C.
  • Known fountain solution additives which contain, for example, polyhydric alcohols (e.g. glycerin) can also be used.
  • the water vapor partial pressure can also be increased in a targeted manner within the printing unit, including a short inking unit, which is surrounded by a heat-insulating housing.
  • the increased application temperature compared to the prior art can be used to prevent too much water from accumulating in the printing ink.
  • the printing method according to the invention can also be used advantageously in waterless offset printing, which has gained a not insignificant market share in recent years. If heating of the rubber cylinder is to be avoided in planographic printing, direct planographic printing (di-litho) is to be used.
  • the process according to the invention largely avoids the disadvantages of heatset printing explained above, particularly in those fields of application in which work is predominantly carried out in heatset printing.
  • Heating energy is now only required for the limited volume of the part of the overall printing unit which carries the printing ink, including the short inking unit and, if appropriate, an upstream intermediate container. As a result, much less energy is required than with the previous heatset process.
  • the dryer is operated there with hot air at 130 to 300 ° C, the afterburning at 740 to 800 ° C. According to the invention only 30 to 160 ° C are used for much lower mass flows.
  • the systems for the dryer and post-combustion have so far been large-volume. They can be saved together with the likewise large-volume heat exchangers. There are practically no exhaust gases. The emission of carbon dioxide, heat and combustion by-products is also considerably reduced.

Landscapes

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Abstract

Es wird vorgeschlagen, das bekannte Heatset-Druckverfahren für den Flach- und Hochdruck in der Weise zu verbessern, daß ein Kurzfarbwerk mit Rasterwalze und Farbabstreifvorrichtung und eine bei Raumtemperatur feste, durch Wärmezufuhr verflüssigbare Druckfarbe verwendet und das Kurzfarbwerk und Druckfarbe führende Teile des Gesamtdruckwerks auf eine Temperatur oberhalb der Verflüssigungstemperatur der Druckfarbe temperiert werden. Dadurch entstehen kein Abgas und keine gesundheitsschädlichen und/oder explosionsfähigen Dampf-Luft-Gemische mehr, die Anlagenteile für die Druckfarbentrocknung und Abgasreinigung werden nicht mehr benötigt, es wird weniger Energie verbraucht, und die Emission von Kohlendioxid, Wärme und Verbrennungsnebenprodukten wird vermindert.

Description

Druckverfahren
Die Erfindung betrifft ein Druckverfahren zum Bedrucken eines Bedruckstoffs mit hoher Druckgeschwindigkeit und hoher Druckqualität im Flach- oder Hochdruck. Der Be- druckstoff ist vorzugsweise Papier. Das Verfahren ist je¬ doch auch für andere zu bedruckende Materialien, wie bei¬ spielsweise geeignete Kartonsorten und Folien, anwendbar.
Die Erfindung bezieht sich auf Druckverfahren, bei denen in der Druckmaschine der Druckvorgang in einem Druckwerk abläuft. Das Druckwerk beinhaltet ein Farbwerk und je ein die Druckform und den Gegendruck tragendes Maschinen¬ element, beispielsweise einen Druckformzylinder und einen Gegendruckzylinder, sowie beim indirekten Druck (Offset¬ druck) einen dazwischen angebrachten Gummituchzylinder. Beim Druckvorgang wird die Druckfarbe mittels Farbwerk, das mindestens eine weich-elastische Farbauftragswalze umfaßt, dosiert in dünner Schicht auf die Oberfläche der starr-harten Druckform aufgebracht und von dort dem Druckmotiv entsprechend direkt oder indirekt unter mechanischem Druck auf den das Druckwerk durchlaufenden Bedruckstoff übertragen. Dort wird sie sofort so weit verfestigt, daß sie bei der Weiterverarbeitung oder Be¬ nutzung des Drucks nicht abfärbt.
Beim traditionellen Flach- und Hochdruck (Coldset-Druck) werden zähfließende, ölige Druckfarben eingesetzt. Für ihre Verfestigung, die unmittelbar nach ihrer Übertragung auf das Papier zumindest beginnen muß, können drei Mecha¬ nismen kombiniert werden: 1. das Wegschlagen, d.h. die sofortige Adsorption der ganzen Druckfarbenzubereitung oder ihrer flüssig mobilen Bestandteile an das Papier- fasergefüge, 2. das unmittelbare Gelieren der an mobilen Bestandteilen verarmten Druckfarbenschicht und 3. eine anschließende oxidative Trocknung.
Alle drei Verfestigungsmechanismen werden vor allem beim Bogendruck kombiniert, wobei eine hohe Druckqualität er¬ reichbar ist und eine Druckzylinderumfangsgeschwindigkeit von maximal 3 bis 5 m/s erreicht wird.
Beim Zeitungsdruck wird auf die oxidative Trocknung gänz¬ lich und auf das Gelieren zumindest größtenteils verzich¬ tet. Eine hohe Druckgeschwindigkeit von 8 bis 13 m/s wird durch ein relativ lockeres Papierfasergefüge erreicht, auf dem die Druckfarbe sehr schnell adsorbiert wird. Mit einem derart locker gefügten und damit auch relativ rau¬ hen und unebenen Papier ist nur eine begrenzte Druck¬ qualität erreichbar.
Die Druckqualität ist allgemein um so höher, je schärfer und genauer Details von Schrift und Bild wiedergegeben werden (Punktschärfe, Auflösungsvermögen) , je farbstärker bedruckte Flächenanteile sich vom unbedruckten Papier ab¬ heben (optische Dichte) , je sauberer die motivgemäß unbe- druckten Flächenanteile bleiben (Schmieren, Abliegen, Rückseitenverfärbungen, Punktzuwachs usw.) und je genauer die verlangten Bunttöne wiedergegeben werden. Verständli¬ cherweise ist eine derart erhöhte Druckqualität um so schwieriger zu erreichen, je rauher, unebener und weniger weiß ein Papier und je höher die Druckgeschwindigkeit ist.
Für eine hohe Druckqualität bei zugleich hoher Druckge¬ schwindigkeit, d.h. um Druckerzeugnisse mit geglättetem, gestrichenem und/oder besonders dünnem Papier mit nicht zu knapper Farbgebung bei hoher Druckleistung zu produ¬ zieren, hat sich das Heatset-Verfahren, dabei vor allem der Heatset-Rollenoffsetdruck, mit Druckgeschwindigkeiten von 8 bis 14 oder gar 15 m/s durchgesetzt.
Bei diesem Verfahren wird die Verfestigung der frisch aufgedruckten Druckfarbenschicht durch Wärmezufuhr be¬ schleunigt. Entscheidend dafür erforderlich sind spe¬ zielle Heatset-Druckfarben. Bei dem ohne Zufuhr von Heiz¬ energie funktionierenden Coldset-Verfahren, also dem Bo¬ gendruck und dem Zeitungsdruck, werden die Fließeigen¬ schaften der Druckfarben durch Öle, d.h. durch Substan¬ zen, die bei Raumtemperatur flüssig sind und bei ihrer Anwendung nicht nennenswert verdampfen, also einen sehr niedrigen Dampfdruck haben, eingestellt. Flüchtige Löse¬ mittel werden dort nicht eingesetzt. Bei den Heatset- Druckfarben ersetzt man diese Öle gänzlich oder größten¬ teils durch spezielle Heatset-Öle. Das sind spezielle Mi¬ neralölprodukte, die sich u.a. dadurch auszeichnen, daß sie hoch genug sieden, um im Färb- und Druckwerk nicht vorzeitig zu verdampfen, und niedrig genug, daß sie aus der sehr dünnen, frischen Druckfarbenschicht zu einem er¬ heblichen Anteil durch Heißluft ausgetrieben werden kön¬ nen. Zum Heatset-Rollendruckverfahren gehört also prinzipiell eine konventionelle Rollendruckmaschine mit einem kon¬ ventionellen Farbwerk, der insbesondere eine Anlage zur Trocknung, also zum Austreiben von Heatset-Öl aus der frischen Druckfarbenschicht, und eine Anlage zur Ver¬ brennung des ausgetriebenen Öldunstes nachgeschaltet sind. Die Druckfarbenschicht im fertigen Druckerzeugnis ist teilweise durch Adsorption an das Fasergefüge des Pa¬ piers verfestigt, zum anderen ist sie durch die Hitze¬ trocknung so weit an Öl verarmt, daß ihre Konsistenz für die Weiterverarbeitung, den Versand und die Benutzung des Druckerzeugnisses hinreichend fest ist. Einzelheiten zu den Heatset-Verfahren sind in der Richtlinie VDI 2587 Blatt 1 "Emissionsminderung, Rollenoffsetdruckanlagen mit Heißlufttrocknung", Gründruck vom September 1993, be¬ schrieben.
Dieses bekannte Druckverfahren kann also als ein im Off¬ setdruck, daneben mitunter auch im Hochdruck, funktio¬ nierendes Rollendruckverfahren definiert werden, bei dem die Verfestigung einer dafür speziell erforderlichen Druckfarbenart durch Hitze, vorzugsweise durch Heißluft, beschleunigt wird. Es ermöglicht die Herstellung an¬ spruchsvoller, hochwertiger Drucke mit hoher Druckge¬ schwindigkeit.
Trotz ihrer technischen Vervollkommnung und weiten Ver¬ breitung haben die Heatset-Verfahren und auch der Heat¬ set-Rollenoffsetdruck erhebliche Nachteile. Die Anlagen, der Energiebedarf und die Maßnahmen zur Emissionsmin¬ derung sind sehr aufwendig. Dennoch wird die Atmosphäre durch Emissionen belastet. In dem erforderlichen, großvolumigen Trockner dient nur 1% der aufgewandten Energie zur Verdampfung des Heatset- Öls, 95% werden für die Aufheizung der Luft und des Pa¬ piers sowie für die Verdampfung von Wasser letztlich nutzlos verbraucht, wobei die Aufheizung und die damit verbundene Austrocknung des Papiers technisch nachteilig sind. Der Energieaufwand läßt sich dadurch vermindern, daß die Heißluft teilweise im Kreis geführt und durch eine offene Gasflamme unmittelbar aufgeheizt wird. Die erste Maßnahme erhöht den konstruktiven und räumlichen Aufwand, die zweite bedingt besondere Schutzmaßnahmen ge¬ gen eine Explosionsgefahr und verursacht eine unkontrol¬ lierbare teilweise Zersetzung der Heatset-Öl-Dämpfe. Aus diesem Grund kann das Öl nicht rückgewonnen werden, und das Abgas ist nach der Klasse I der TA Luft eingestuft. Die zur Abgasreinigung verwendeten Verbrennungsanlagen haben ein großes Bauvolumen. Da das den Trockner verlas¬ sende Rohgas zwangsläufig stark verdünnt ist, ist ein starkes Stützfeuer erforderlich.
Trotz aufwendiger Wärmeaustauscher verbrauchen Trockner und Abgasreiniger viel Energie, wobei die üblichen Ver¬ brennungsnebenprodukte und viel Kohlendioxid emittiert werden. Hinzu kommen Schutzmaßnahmen gegen die Explo¬ sionsgefahr und gegen den unkontrollierten Austritt von Abgas sowie entsprechend aufwendige periphere Anlagen, z.B. zur Raumlufttechnik und zur Versorgung mit Heizgas und Druckluft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckver¬ fahren für den Anwendungsbereich des Heatset-Drucks, ins¬ besondere des Rollendrucks (hohe Druckgeschwindigkeiten, insbesondere bei gehobenen Anforderungen an die Druckqua¬ lität und großen Auflagen) zu schaffen, bei dem insgesamt ein verminderter Aufwand hinsichtlich Konstruktion, Ener- giebedarf und Bauvolumen erreicht und Emissionen erheb¬ lich vermindert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein eingangs ge¬ nanntes Druckverfahren gelöst, welches folgende Merkmale in Kombination miteinander aufweist: Die Druckfarbe wird der Druckform mit Hilfe eines Kurzfarbwerkes mit einer Rasterwalze (Aniloxwalze) und einer FarbabstreifVorrich¬ tung zugeführt. Es wird eine bei Raumtemperatur feste, durch Wärmezufuhr verflüssigbare Druckfarbe (nachfolgend: "Schmelz ruc färbe") verwendet. Das Kurzfarbwerk und ihm nachgeschaltete, Druckfarbe führende Teile des Druck¬ werks, insbesondere die Druckform, werden auf eine Tempe¬ ratur oberhalb der Verflüssigungstemperatur der Schmelz¬ druckfarbe temperiert. Das Bedrucken erfolgt im Flach¬ druck oder Hochdruck. Die Verfestigung der Druckfarbe wird durch deren Abkühlung auf dem Bedruckstoff bewirkt.
Durch die Erfindung werden die genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden. Das Heatset-Druckverfahren - Flach- oder Hochdruck - wird durch eine Kombination von Maßnahmen geändert, die nachfolgend erläutert werden.
Anstelle der bisherigen, bei Raumptemperatur flüssigen Druckfarben werden Schmelzdruckfarben verwendet. Diese werden durch ein Kurzfarbwerk der Druckform zugeführt. Das Kurzfarbwerk mit Rasterwalze ersetzt die bisher im Heatset-Druck verwendeten konventionellen Walzenfarb¬ werke. Dabei ist das Druckwerk, soweit es das Kurzfarb¬ werk und Druckfarbe führende Teile einschließt, auf eine Temperatur oberhalb der Verflüssigungstemperatur der Druckfarbe temperiert.
Beim erfindungsgemäßen Druckverfahren wird Heizenergie nur zum Verflüssigen der bei Raumtemperatur festen Druck- farbenzubereitung aufgewandt. Dann wird die Druckfarbe in schmelzflüssiger Form dosiert und in dünner Schicht der Druckform und von dort dem Bedruckstoff zugeführt. An¬ schließend wird die aufgedruckte Druckfarbenschicht so¬ fort durch Adsorption und durch Abkühlung auf die Raum¬ temperatur verfestigt. Der unmittelbare Druckvorgang, d.h. der Weg der Druckfarbe von der Druckform zum Be¬ druckstoff, bleibt prinzipiell unverändert.
Kurzfarbwerke sind aus Flexodruck-Farbwerken und aus in den 60er Jahren dieses Jahrhunderts in den USA begonnenen Entwicklungsarbeiten zum Zeitungs-Hochdruck bekannt und haben seit Ende der 80er Jahre stark Eingang in die Zei¬ tungsdrucktechnik gefunden. Daneben sind sie nur noch im Flexodruck gebräuchlich. Kernstück eines Kurzfarbwerks ist eine spezielle Rasterwalze, die auch als Anilox-Walze bezeichnet wird. Mit ihrer Hilfe lassen sich Druckfarben so vorteilhaft dosiert zur Druckform transportieren, daß auf die sonst und bisher erforderlichen Übertragungs- und Verreiberwalzen-Systeme und die Farbdosier- und Regulier¬ vorrichtungen verzichtet werden kann. Kurzfarbwerke wer¬ den im Flexo-, Hoch- und Flachdruck verwendet, und zwar ausschließlich mit den üblichen, bei Raumtemperatur flüs¬ sigen Druckfarben. Ein Überblick über ihre Verwendung und Eigenschaften wird in der Publikation von D. Loibl "Kurz¬ farbwerke für den Zeitungsdruck" FOGRA-Forschungsbericht Nr. 3008, München 1991 gegeben. Für die Anwendung im Rah¬ men dieser Erfindung sind aber auch andere Bauprinzipien für Kurzfarbwerke geeignet, z.B. das in der Deutschen Offenlegungsschrift 33 02 872 AI beschriebene.
Zusammenfassend läßt sich ein Kurzfarbwerk als derjenige Teil des Gesamt-Druckwerks einer Druckmaschine definie¬ ren, welcher der Dosierung der flüssig zugeführten Druck¬ farbe mittels einer Rasterwalze und einer Vorrichtung zum Abstreifen des von den Rasternäpfchen nicht aufgenommenen Mengenanteils dient und der den so für den Druck zugemes¬ senen Mengenanteil in dünner Schicht auf kürzest mög¬ lichem Wege vollfächig zur Druckform (zum Plattenzylin¬ der) weitertransportiert. Der kürzest mögliche Weg kann beim Flexodruck der unmittelbare Kontakt von Rasterwalze und weicher Druckform sein. Beim Flach- und Hochdruck mit ihren starr-harten Druckformen sind entweder eine weich¬ elastische Farbauftragswalze mit gleichem Durchmesser wie dem des Plattenzylinders oder zwei mit abweichendem, im allgemeinen kleinerem Durchmesser zwischengeschaltet. Auftragswalze und/oder Plattenzylinder können bei Bedarf mit je einer kleineren Farbwalze zur weiteren Egalisie¬ rung der aufzutragenden, dünnen Druckfarbenschicht verse¬ hen sein. Soweit ein System mehrerer Walzen und eventuell Verreiber für den Transport der Druckfarbe von der Ra¬ sterwalze zur Druckform vorgesehen ist, wird ein Mittel¬ weg zwischen einem eigentlichen Kurzfarbwerk und einem konventionellen Walzenfarbwerk eingeschlagen.
Die durch die kompakte Bauform eines Kurzfarbwerkes mög¬ liche gute und gleichmäßige Temperierung des gesamten Farbwerkes, vorzugsweise einschließlich der Druckform, stellt im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen beson¬ deren Vorzug dar. Kurzfabwerk-Systeme mit zwischen die Rasterwalze und die Druckform geschalteten Walzen und Verreibern sind im Rahmen der Erfindung umso weniger vor¬ teilhaft, je länger der Transportweg von der Rasterwalze zur Druckform ist.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, daß sich Kurz¬ farbwerke in besonderem Maße zur Verarbeitung von Schmelzdruckfarben eignen. Wegen ihrer kompakten Bauform lassen sie sich relativ leicht und genau im Ganzen auf die jeweils optimale Betriebstemperatur aufheizen bzw. temperieren. Die Heizelemente können platz- und energie¬ sparend und mit einem hohen Wirkungsgrad untergebracht werden. Auch ist ein wärmeisolierendes Gehäuse relativ leicht anzubringen. Im Rahmen dieser Erfindung sollte es vorteilhafterweise installiert werden, um die Gleich¬ mäßigkeit der Temperierung zu verbessern und den Ener¬ gieverbrauch weiterhin zu vermindern. Zwischen der Ra¬ sterwalze und der Fababstreifvorrichtung treten in einem Kurzfarbwerk erheblich stärkere Scherkräfte auf als bei¬ spielsweise bei Heber- oder Filmfarbwerken. Dies ist von positivem Einfluß auf die Zuführung und Dosierung der Schmelzdruckfarbe zu der Farbauftragswalze und der Druck¬ form. Ein weiterer und bei der Verwendung von Schmelz¬ druckfarben wichtiger Vorteil ist in der Tatsache zu se¬ hen, daß mit Kurzfarbwerken die Farbgebung nicht speziell gesteuert werden muß.
Alle Druckfarben bestehen grundsätzlich aus Farbmitteln (Pigmente, Farbstoffe) , Bindemitteln (Harze, makromole¬ kulare Verbindungen) , Verdünnungsmitteln und Hilfsstoffen (z.B. Wachse, Tenside) . Das Theologische Verhalten in der Druckmaschine, der Verfestigungsvorgang und die mechani¬ schen Qualitäten der verfestigten Druckfarbenschicht hän¬ gen im wesentlichen von den Eigenschaften und Massenan¬ teilen der Binde- und Verdünnungsmittel ab. Traditionell dienen Lösemittel und/oder Öle, also bei Raumtemperatur flüssige Materialien, zur Einstellung der Theologischen Eigenschaften der üblicherweise je nach Druckverfahren dünn- bis zähflüssigen Druckfarbenzubereitungen.
Bei der Erfindung wird eine bei Raumtemperatur feste Druckfarbe eingesetzt, die durch Zufuhr von Wärme ge¬ schmolzen und damit in den für die Verarbeitung erforder¬ lichen flüssigen Zustand gebracht und nach dem Bedruk- kungsvorgang durch Kühlen wieder verfestigt wird. Für die gewünschte schnelle Verarbeitung ist es dabei nachteilig, daß die als Bindemittel für eine solche Druckfarbe ein¬ setzbaren makromolekularen Verbindungen einen breiten Schmelzbereich aufweisen, also beim Erwärmen nur relativ langsam erweichen und sich beim Abkühlen nur langsam ver¬ festigen. Aus diesem Grund werden bei der Erfindung vor¬ zugsweise Mischungen von mit den Bindemitteln verträg¬ lichen Verdünnungsmitteln eingesetzt, die bei Raumtempe¬ ratur zumindest teilweise kristallin sind, bei Tempera¬ turerhöhung innerhalb eines engen Schmelzbereichs dünn¬ flüssig werden, dabei die gesamte Druckfarbenzubereitung fließfähig verdruckbar machen und sie danach bei Abküh¬ lung auf die Raumtemperatur zu einer festen Druckfarben¬ schicht erstarren lassen. Flüchtige Druckfarbenbestand¬ teile und ein durch deren Verdampfung bedingter oder ge¬ stützter Verfestigungsmechanismus werden hier prinzipiell nicht gebraucht. Im Hinblick auf die Funktion des Verdün¬ nungsmittels, das Schmelz- und Erstarrungsverhalten zu beeinflussen, kann man es auch als Modifikationsmittel bezeichnen.
Grundsätzlich kann man Schmelzdruckfarben bei geeigneter Beschaffenheit der Bindemittel auch ohne derartige Ver¬ dünnungsmittel herstellen (oder als dazwischenliegende Zubereitungsform mit nichtkristallinen, relativ nieder- ermolekularen Harzen, Kondensationsprodukten oder Poly¬ meren) . Im allgemeinen sind sie dann aber zum Verdrucken zu zäh, und der Übergang vom festen zum flüssigen und dann wieder festen Zustand verläuft zu langsam und in ei¬ ner zu großen Temperaturspanne.
Wenn ein Bindemittel mit einem kristallinen oder teilwei¬ se kristallinen Verdünnungsmittel, d.h. einer Substanz mit einem wesentlich niedrigeren Molekulargewicht, kombi¬ niert wird, dann wirkt in der Schmelze derjenige Bestand- teil stärker viskositätserniedrigend, der das niedrigere Molekulargewicht und den engeren Schmelzbereich hat. Da außerdem die gegenseitige Erniedrigung des Schmelzpunkts bzw. Schmelzbereichs zweier miteinander verträglicher Substanzen stets von deren molarer Massenrelation ab¬ hängt, ist der eutektische Schmelzbereich einer Mischung von einer niederermolekularen Substanz mit einer höher¬ molekularen in die Richtung der ersten verschoben. Da¬ durch erhält also die Schmelzdruckfarbe ein Schmelzver¬ halten, welches dem Verdünnungsmittel angenähert ist, d.h. mit einem verhältnismäßig engen Schmelzbereich und schnellen Übergang vom festen in einen verhältnismäßig dünnflüssigen, zur Verarbeitung in der Druckmaschine ge¬ eigneten und beim Abkühlen wieder festen Zustand. Durch den Zusatz solcher Verdünnungsmittel werden die Schmelz¬ druckfarben in besonderem Maße für den erfindungsgemäßen Einsatz geeignet.
Bei den bei Raumtemperatur festen Schmelzdruckfarben las¬ sen sich die Temperatur und die Spanne des Schmelzbe¬ reichs sowie das Fließverhalten der Schmelze einschlie߬ lich ihrer Zügigkeit empirisch durch die Auswahl und die Massenrelation von Binde- und Verdünnungsmitteln im tech¬ nisch erforderlichen Umfang einstellen. In der prakti¬ schen Anwendung muß, wie im Rahmen der Erfindung festge¬ stellt wurde, die vorgesehene Temperatur mit engen Tole¬ ranzen eingehalten werden.
Praktische Erfahrung mit einer solchen Steuerung des Schmelzverhaltens und der technischen Bindemitteleigen¬ schaften von bei Raumtemperatur festen und bei höherer Temperatur fließfähigen Kombinationen aus relativ hö¬ hermolekularen Bindemitteln mit kristallinen oder teil¬ weise kristallinen, auf jeden Fall aber relativ niederer- molekularen Verdünnungsmitteln existieren vor allem aus deren Anwendung als Schmelzkleber (Hotmelts, Klebwachse) .
Dabei sind u.a. auch Schmelzkleber-Applikationsverfahren gebräuchlich, bei denen der Kleber mit einem Druckver¬ fahren vollflächig oder auf bestimmte Flächenanteile be¬ grenzt aufgebracht wird. Ein weiteres wichtiges Anwen¬ dungsgebiet solcher Substanzmischungen sind Individual- Vervielfältigungsverfahren, insbesondere der Thermotrans- ferdruck und der Tintenstrahldruck (Ink-Jet) , sowie Ver¬ fahren, bei denen ähnlich zusammengesetzte Zubereitungen als Tonerpulver in Fotokopierern oder in Laserdruckern eingesetzt werden.
Auch für das Druckereiwesen sind gelegentlich schon Ver¬ fahren vorgeschlagen worden, bei denen mit einer bei Raumtemperatur festen, zur Verarbeitung durch Schmelzen verflüssigten Druckfarbe gearbeitet wird. Solche Verfah¬ ren sind in den Druckschriften DE 26 35 226 AI, DE 31 38 881 AI, DE 42 05 713 AI und DE 42 05 636 AI be¬ schrieben. Insbesondere die letztgenannte Druckschrift befaßt sich auch mit Verfahren zur Verarbeitung solcher Druckfarben. Einerseits sollen sie im konventionellen Tiefdruck eingesetzt werden; andererseits wird ein spe¬ zielles Flachdruckverfahren vorgeschlagen, bei dem die zu einer Folie geformte Schmelzdruckfarbe einem Druckzylin¬ der mit einer ebenen Oberfläche zugeführt wird. Dort soll sie gemäß dem Druckmotiv pixelweise selektiv erwärmt wer¬ den, wobei die erwärmten und somit geschmolzenen Pixel unmittelbar auf den Bedruckstoff übertragen werden.
Dem praktischen Einsatz solcher Verfahren stehen aller¬ dings erhebliche Schwierigkeiten entgegen. Beim Tiefdruck ist z.B. die Näpfchenentleerung bei einer Schmelzdruck¬ farbe sehr problematisch. Der komplizierte Verfahrensgang des Flachdruckverfahrens ist wahrscheinlich vorgeschlagen worden, weil es mit Schmelzdruckfarben im konventionellen Flachdruck unmöglich erscheint, die erforderlichen Tempe¬ raturen einzuhalten und hinreichend dünne Druckfarben¬ schichten zu bilden. Bei der bisher vorgeschlagenen Ver¬ wendung von Schmelzdruckfarben an Stelle von flüssigen Druckfarben im Tief- und Flachdruckverfahren stellt sich weiterhin das Problem, wie die Farbgebung gesteuert, d.h. die optische Dichte, das optische Auflösungsvermögen, die Balance der drei Grundfarben und das punktscharfe Aus¬ drucken erreicht bzw. den jeweiligen Bedingungen des Druckmotivs, des Bedruckstoffs sowie der Druckmaschine angepaßt werden soll. Aus diesen und weiteren Gründen ist es verständlich, daß Schmelzdruckfarben, möglicherweise abgesehen von sehr wenigen Spezialfallen, bisher nicht zur Herstellung üblicher Druckereierzeugnisse eingesetzt werden.
Bei den sehr verschiedenartig zusammengesetzten Schmelz¬ druckfarben im Rahmen der Erfindung kann hinsichtlich ge¬ eigneter Substanzen und Zusammensetzungen für Bindemittel und (festes) Verdünnungsmittel wie erwähnt auf die Erfah¬ rungen aus den genannten Anwendungsgebieten, insbesondere auf die vorstehend genannten Grundsätze und Publikatio¬ nen, zurückgegriffen werden.
Als Bindemittel können vor allem Harze, Polymerisate, Po- lykondensate und manche (auch abgewandelte) Naturstoffe einzeln oder kombiniert eingesetzt werden. Bei ihrer Aus¬ wahl sollten die folgenden Randbedingungen beachtet wer¬ den: Sie müssen schmelzbar und mit den mit ihnen zusammen eingesetzten, ihnen gegenüber niedermolekulareren Verdün¬ nungsmitteln ausreichend verträglich sein. Ihr Schmelzbe¬ reich muß hoch genug liegen, daß die gesamte, mit ihnen hergestellte Druckfarbe nicht unterhalb 30 °C, Vorzugs- weise nicht unterhalb 40 °C, schmilzt. Sie müssen che¬ misch so stabil sein, daß sie sich bei wiederholter und auch längerzeitiger Erwärmung auf die erforderliche Betriebstemperatur nicht in störender Weise verändern, d.h. nicht zersetzen, nicht in störendem Umfang abgebaut werden und auch nicht in einem die praktische Anwendung einschränkenden Umfang nachdicken. Weiter sollen sie (wie auch sonst bei der Druckfarbenherstellung) die verwende¬ ten Pigmente und Füllstoffe gut netzen und - im Falle bunter Farben - eine möglichst geringe Eigenfärbung ha¬ ben. Schließlich sollen sie einen guten Glanz ermöglichen und in möglichst gleichbleibender Qualität kostengünstig erhältlich sein.
Die Funktion der bei Raumtemperatur festen, kristallinen oder teilweise kristallinen Schmelzdruckfarben-Verdün¬ nungsmittel ist oben beschrieben worden. Vorzugsweise sollen sie der Kombination Bindemittel/Verdünnungsmittel einen nahe dem des Verdünnungsmittels liegenden hinrei¬ chend engen, eutektischen Schmelzbereich geben. Die ge¬ wünschte Verträglichkeit bedeutet, daß sie mit dem Binde¬ mittel nicht reagieren, und daß bei dem erforderlichen Mischungsverhältnis keine störende Phasentrennung auf¬ tritt. Im Regelfall können keine wasserlöslichen Substan¬ zen verwendet werden, weil dadurch die Druckfarbenschicht wasserempfindlich wird.
Geeignete Schmelzdruckfarben-Verdünnungsmittel sind viele Wachse und Paraffine. Wachse und Paraffine gehören all¬ gemein zu den niedermolekularen kristallinen Substanzen. Wenn sie auch relativ höhermolekulare Anteile enthalten, wie z.B. manche Polyolefinwachse, dann werden sie, wie auch (temperaturabhängig) manche Polymerisate und Poly- kondensate, den teilweise kristallinen, d.h. den nicht gänzlich glasartig/amorphen Substanzen, zugerechnet. Da- neben sind viele organische Verbindungen grundsätzlich verwendbar, wie z.B. Fettsäuren, Fettsäureester, Fett¬ alkohole, Fettsäureamide, N-Acylverbindungen, Harn¬ stoffderivate und Toluolsulfonamide. Selbstverständlich können auch die Verdünnungsmittel als Gemische mehrerer Substanzen eingesetzt werden.
Wie oben angedeutet, kann in manchen Fällen bei geeig¬ neten Bindemitteleigenschaften auf ein im allgemeinen er¬ forderliches Verdünnungsmittel verzichtet werden, sofern die ganze Schmelzdruckfarbenzubereitung dann nicht zu zähflüssig wird und auf die verfahrensgemäß angewandten Temperaturunterschiede zu träge reagiert. Dieser im all¬ gemeinen technisch unzulängliche Grenzfall veranschau¬ licht aber, daß zwischen ihm und dem Fall einer sehr wirksam verdünnten Schmelzdruckfarbe, die innerhalb weni¬ ger Celsiusgrade vom festen zum recht dünnflüssigen Zu¬ stand und zurück zum festen wandelbar ist, Zwischenstufen eingestellt werden können. Solche Zwischenstufen können z.B. beim Flachdruck zur erforderlichen Zügigkeit verhel¬ fen. Um sie zu erreichen, kann man z.B. den Massenanteil an Verdünnungsmitteln niedrig halten. Man kann auch z.B. relativ niedermolekulare Harze, Polymerisate oder Poly- kondensate als Verdünnungsmittel (mit-) einsetzen.
Bei entsprechender Druckfarbenzusammensetzung kann man sogar eine begrenzte Menge von Ölen miteinsetzen, d.h. von relativ niedermolekularen organischen Verbindungen, die bei Raumtemperatur flüssig sind und deren Dampfdruck hinreichend niedrig ist. Sie stören dann ebenso wenig wie beim Heatset-Rollenoffsetdruck, wo etwa 10 bis 15% der eingesetzten Öle in der getrockneten Druckfarbenschicht verbleiben, wobei das Aufnahmevermögen des Papiers und der Pigmente dazu ausreicht, daß die Druckfarbenschicht mechanisch fest genug wird. Bei den grundsätzlich uneingeschränkt einsetzbaren, in Druckfarben üblichen Pigmenten, Farbstoffen und Füll¬ stoffen sind selbstverständlich diejenigen auszuschlie¬ ßen, die bei den verfahrensgemäßen Verarbeitungstempe¬ raturen in ihren chemischen und anwendungstechnischen Ei¬ genschaften nicht stabil genug sind. Zur Herstellung ei¬ ner Schmelzdruckfarbe müssen sie bei entsprechend erhöh¬ ter Temperatur im Bindemittel bzw. in einer geschmolzenen Bindemittel-Verdünnungsmittel-Kombination dispergiert bzw. gelöst werden. Die Erfindung bezieht sich auch auf unpigmentierte Schmelzdruckfarbenzubereitungen, wie sie beispielsweise zur Erhöhung des Glanzes übergedruckt oder zur Verminderung der Farbstärke zugemischt werden können.
Schmelzdruckfarben sind im Rahmen der Erfindung sowohl im Flach- als auch im Hochdruck von den Kurzfarbwerken her auf den Bedruckstoff übertragbar. Bevorzugt wird der Ro¬ tationsdruck. Als flüssige Schmelze verhalten sich diese Schmelzdruckfarben, wenn sie entsprechend zusammengesetzt sind und wenn die entsprechende Temperatur eingehalten wird, im Färb- und Druckwerk grundsätzlich wie eine tra¬ ditionelle, bei Raumtemperatur flüssige Druckfarbe. Bei dem bevorzugten Rotationsdruck ist die Druckform auf ei¬ nem rotierenden Zylinder angebracht, von dem die Druck¬ farbe direkt oder indirekt auf einen bahnförmig durch das Druckwerk geführten Bedruckstoff übertragen wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Druckgeschwin¬ digkeiten von mehr als 3 m/s oder sogar 5 m/s realisie¬ ren. Nach dem gegenwärtigen Erkenntnisstand ist davon auszugehen, daß im Zuge der Optimierung des Verfahrens auch Druckgeschwindigkeiten über 8 m/s erreichbar sind.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Druckverfahrens werden die Schmelzdruckfarben vorteilhafterweise der Druckerei in Form eines schütt- oder rieselfähigen Granu- lats angeliefert. Daneben sind auch andere Formen mög¬ lich, beispielsweise in geheizten Flüssigkeitscontainern oder als erstarrte Faßabfüllung.
Zum Drucken wird die Schmelzdruckfarbe dem Farbkasten bzw. eventuell der Farbauffangwanne des Kurzfarbwerks oder einem dem Farbwerk vorgeschalteten Zwischenbehälter zugeführt und spätestens dort auf die erforderliche Tem¬ peratur aufgeheizt und verflüssigt. Ein Zwischenbehälter empfiehlt sich beispielsweise, wenn die Rasterwalze über eine Kammerrakel oder eine in der DE 33 02 872 AI be¬ schriebene Vorrichtung unmittelbar mit Druckfarbe be¬ schickt wird. Schmelzdruckfarben können beispielsweise auch in geschmolzener Form aus einem geheizten Tank über eine geeignete Rohrleitung dem geheizten Farbwerk bzw. dem Zwischenbehälter zugeführt werden.
Auch die übrigen Teile des Gesamt-Druckwerks einschlie߬ lich des Kurzfarbwerks werden so aufgeheizt, daß die Druckfarbe bis zur Übertragung auf den Bedruckstoff und bis zur Rückführung ihres abgestreiften (abgerakelten) Anteils in den Farbkasten, die Farbauffangwanne oder den Zwischenbehälter flüssig bleibt. Als Heizvorrichtungen sind einerseits im Inneren von Metallteilen vorgesehene, mit Heizflüssigkeit beschickte Hohlräume oder auch Heiz¬ körper oder Heizdrähte geeignet und andererseits von au¬ ßen her wirkende Konvektoren, Strahler oder Warmluft¬ gebläse, sowie deren Kombinationen. Vorteilhafterweise wird das Beheizen bzw. Temperieren durch ein wärmeisolie¬ rendes Gehäuse sowie eine Vorrichtung zur Steuerung und Regulierung der Temperatur ergänzt. Damit können die Gleichmäßigkeit der Temperierung verbessert und der Energieverbrauch vermindert werden. Solche Heizvorrich¬ tungen lassen sich bei den kompakten Druckwerken mit Kurzfarbwerken wesentlich leichter installieren als bei denjenigen mit den größervolumigen, bisher im Heatset- Druck verwendeten Walzenfarbwerken.
Die Betriebstemperatur richtet sich insbesondere nach dem Mechanismus des eigentlichen Druckvorgangs (Flachdruck, Hochdruck) , dem Druckformenmaterial, den druckmaschinen¬ bedingten Vorgaben und den Eigenschaften der jeweils ver¬ wendeten Schmelzdruckfarben. Sie liegt zwischen 30 °C und 160 °C, vorzugsweise zwischen 50 °C und 120 °C, wobei je¬ doch im Falle des Naß-Offsetdrucks die Druckform (der Plattenzylinder) nicht wärmer als 90 °C werden sollte. Dabei kann vorgesehen werden, daß die Temperatur inner¬ halb dieser Spanne im Bereich des Zwischenbehälters (falls vorhanden) , des Farbkastens bzw. der Farbauffang¬ wanne und der Farbdosiervorrichtung (also von Rasterwalze und Abstreifvorrichtung) höher ist als auf dem anschlie¬ ßenden Weg der Druckfarbe, d.h. an Auftragwalze(n) , Druckform und gegebenenfalls Gummituch. Ein derartiger Temperaturunterschied von bis zu 35 °C kann vorteilhaft sein. Innerhalb der genannten Spannen sind die für die jeweiligen Betriebsbedingungen optimalen Betriebstem¬ peraturen zweckmäßigerweise empirisch einzustellen. Sie sollen vorteilhafterweise besser als ± 12 °C, bevorzugt besser als ± 6 °C konstant gehalten werden.
Der Bedruckstoff, vor allem Papier, wird in der Regel un¬ geheizt dem Druckwerk zugeführt, so daß die Schmelzdruck¬ farbe sofort nach dem Druckvorgang zugleich adsorbiert wird und erstarrt. Unter besonderen Bedingungen kann das Papier kurz vor dem Einlauf ins Druckwerk auch auf eine Temperatur erwärmt werden, die unterhalb der Betriebs¬ temperatur und oberhalb der Raumtemperatur liegt, um der Adsorption einen kleinen Vorsprung vor dem Erstarren zu geben. Mittels einer Kühlvorrichtung, beispielsweise einem Kühl¬ walzenständer, kann der frische Druck bei Bedarf noch weiter verfestigt werden.
Das erfindungsgemäße Druckverfahren umfaßt sowohl den Flachdruck als auch den Hochdruck. Allgemein vorteilhaft ist es beim Hochdruck, daß keine Feuchtung erforderlich ist. Der Flachdruck hat den Vorteil, daß gerasterte Flä¬ chen besser wiedergegeben und dünnere Druckfarbenschich¬ ten erzielbar sind, die gleichmäßiger und zu einem höhe¬ ren Anteil vom Bedruckstoff aufgenommen werden, so daß die Druckfarbe zu einem zuverlässig größeren Anteil be¬ reits per Adsorption verfestigt wird.
Wenn im Naß-Offset gedruckt wird, müssen die Schmelztem¬ peratur der Druckfarbe und die entsprechende Temperatur des Druckwerks so eingestellt werden, daß das Feuchtmit¬ tel nicht zu schnell wegtrocknet. Deshalb sollte die Druckform (der Plattenzylinder) auf maximal 90 °C tempe¬ riert sein. Außerdem können bekannte Feuchtmittelzusätze, welche beispielsweise mehrwertige Alkohole (z.B. Glyze¬ rin) enthalten, verwendet werden. Auch kann man innerhalb des mit einem wärmeisolierenden Gehäuse umgebenen Druck¬ werks einschließlich Kurzfarbwerk den Wasserdampfpartial- druck gezielt erhöhen. Andererseits kann die gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Anwendungstemperatur dazu genutzt werden, daß sich nicht zu viel Wasser in der Druckfarbe ansammelt.
Das erfindungsgemäße Druckverfahren läßt sich auch im wasserlosen Offsetdruck vorteilhaft anwenden, der seit einigen Jahren einen nicht mehr unbedeutenden Marktanteil gewonnen hat. Soweit im Flachdruck ein Aufheizen des Gum¬ mituchzylinders vermieden werden soll, ist der direkte Flachdruck (Di-Litho) anzuwenden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden vor allem in denjenigen Anwendungsbereichen, in denen in heutiger Zeit überwiegend im Heatset-Druck gearbeitet wird, die ein¬ gangs erläuterten Nachteile des Heatset-Drucks weitgehend vermieden.
Heizenergie ist nur noch für das begrenzte Volumen des Druckfarbe führenden Teils des Gesamt-Druckwerks ein¬ schließlich des Kurzfarbwerks und gegebenenfalls einen vorgeschalteten Zwischenbehälter erforderlich. Demzufolge wird sehr viel weniger Energie benötigt als bei dem bis¬ herigen Heatset-Verfahren. Der Trockner wird dort mit 130 bis 300 °C heißer Luft betrieben, die NachVerbrennung bei 740 bis 800 °C. Erfindungsgemäß werden nur 30 bis 160 °C für viel geringere Massenströme gebraucht. Die Anlagen für den Trockner und die Nachverbrennung sind bisher großvolumig. Sie können zusammen mit den ebenfalls groß- volumigen Wärmeaustauschern eingespart werden. Es entste¬ hen praktisch keine Abgase. Auch die Emission von Kohlen¬ dioxid, Wärme und Verbrennungsnebenprodukten wird erheb¬ lich vermindert. Bei dem Verfahren werden keine gesund¬ heitsschädlichen oder explosionsfähigen Dampf-Luft-Gemi¬ sche erzeugt, so daß keine besonderen Sicherheitsinstal- lationen und Vorsichtsmaßnahmen erforderlich sind. Die peripheren Anlagen zur Raumlufttechnik und zur Versorgung mit Druckluft bzw. strömender (Heiß-)Luft können viel kleiner sein als bei dem Heatset-Verfahren. Eine Versor¬ gung mit Heizgas kann gegebenenfalls gänzlich entfallen, weil der relativ kleine Bedarf an Heizenergie anderweitig gedeckt werden kann. Schließlich muß mengenmäßig weniger Druckfarbe angeliefert werden, weil sie keine bei der Trocknung entweichenden flüchtigen Anteile enthält. Ins¬ besondere bei Verwendung schütt- oder rieselfähig granu¬ lierter Formen sind Handhabung, Verpackung, Lagerung und Transport weniger aufwendig als bei den bisherigen flüs¬ sigen Druckfarben.

Claims

Ansprüche
Druckverfahren zum Bedrucken eines Bedruckstoffs mit hoher Druckgeschwindigkeit und hoher Druckqualität im Flach- oder Hochdruck, bei welchem in einem Druckwerk eine Druckfarbe durch ein Farb¬ werk, das mindestens eine weich-elastische Farb¬ auftragswalze umfaßt, auf die Oberfläche einer starr¬ harten Druckform aufgebracht, von dort auf den Be¬ druckstoff übertragen und anschließend verfestigt wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Ma߬ nahmen:
- das Farbwerk ist ein Kurzfarbwerk, das eine Raster¬ walze mit einer FarbabstreifVorrichtung aufweist,
- es wird eine bei Raumtemperatur fes;e, durch Wärme¬ zufuhr verflüssigbare Druckfarbe eingesetzt,
- das Kurzfarbwerk und ihm nachgeschaltete, Druck¬ farbe führende Teile des Druckwerks werden auf eine Temperatur oberhalb der Verflüssigungstemperatur der Druckfarbe temperiert,
- die auf den Bedruckstoff aufgedruckte Druckfarbe wird durch Abkühlen verfestigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckform auf eine Temperatur oberhalb der Verflüssigungstemperatur der Druckfarbe temperiert wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Farbwerk vorgeschalteter Zwischenbehälter auf eine Temperatur oberhalb der Verflüssigungstempe- ratur der Druckfarbe temperiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegebenenfalls dem Farbwerk vorgeschalteter Zwischenbehälter, das Farbwerk und Druckfarbe füh¬ rende Teile des Druckwerks auf 30 °C bis 160 °C, be¬ vorzug 50 °C bis 120 °C temperiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbwerk, insbesondere die Rasterwalze mit der zugehörigen AbstreifVorrichtung, auf eine Temperatur temperiert wird, die höher ist als die Temperatur der nachgeschalteten, Druckfarbe führenden Teile des Druckwerks.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbwerk, insbesondere die Rasterwalze mit der zugehörigen AbstreifVorrichtung, auf eine Temperatur temperiert wird, die um mehr als 10 K höher ist als die Temperatur der Druckform.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Farbwerk vorgeschaltete, ihm Druckfarbe in schmelzflüssigem Zustand zuführende Farbzuführungsvorrichtung auf eine Temperatur tempe¬ riert wird, die höher ist als die von denjenigen Druckfarbe führenden Teilen des Druckwerks, die der Rasterwalze und der AbstreifVorrichtung nachgeschal¬ tet sind. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbzuführungsvorrichtung auf eine Temperatur temperiert wird, die um mehr als 10 K höher ist als die Temperatur der Druckform.
9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedrucken im Naßoffset-Verfahren erfolgt und die Druckform auf maximal 90 °C temperiert wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierung des Farbwerks oder dem Farbwerk nachgeschalteter, Druckfarbe führender Teile des Druckwerks durch eine umgebende Wärmeisolierung unterstützt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des wärmeisolierten Raums ein erhöhter Wasserdampfpartialdruck eingestellt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abkühlen der aufge¬ druckten Druckfarbe eine Kühlvorrichtung verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfarbe verdruckt wird, deren Bindemittel mit einem Verdünnungsmittel vermischt ist, welches ein niedrigeres Molekular¬ gewicht als das Bindemittel hat.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfarbe verdruckt wird, deren Ver¬ dünnungsmittel bei Raumtemperatur kristallin oder teilweise kristallin ist. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverfahren im Ro¬ tationsdruck durchgeführt wird, wobei die Druckform auf einem rotierenden Zylinder angebracht ist, von dem die Druckfarbe direkt oder indirekt auf einen bahnförmig durch das Druckwerk geführten Bedruckstoff übertragen wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Druckgeschwin¬ digkeit gedruckt wird, die größer als 3 m/s, bevor¬ zugt größer als 5 m/s und besonders bevorzugt größer als 8 m/s ist.
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