[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten einer UV-härtenden Druckfarbe auf
einem Bedruckstoff, bei dem die Druckfarbe mit UV-Licht einer UV-Strahlungsquelle
bestrahlt wird. Ferner richtet sie sich auf eine entsprechende Vorrichtung zum Bestrahlen
der Druckfarbe mit UV-Licht.
[0002] UV-härtende Druckfarben sind lösemittelarme oder lösemittelfreie, strahlenhärtende
Druckfarben und haben in jüngerer Zeit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß die Energie der UV-Strahlung hoch ist und daher bei Druckverfahren
zum Bedrucken von Bedruckstoffen mit hoher Druckgeschwindigkeit, insbesondere im Flach-
oder Hochdruck, von Vorteil ist. Auch in der praktischen Anwendung, beispielsweise
in bezug auf die Topfzeit, die Lösemittelbelastung der Umwelt und die Entsorgung weisen
sie gegenüber lösemittelhaltigen Farben anwendungstechnische Vorteile auf.
[0003] UV-härtende Druckfarben weisen ein UV-härtbares Bindemittelsystem aus einem polymerisierenden
Bindemittel oder Bindemittelgemisch und einem oder mehreren zugehörigen Photoinitiatoren
auf. Durch UV-Bestrahlung kann die Polymerisation bzw. Vernetzung ausgelöst werden,
wodurch die Farbe härtet. Man unterscheidet zwischen der radikalischen und der kationischen
Polymerisation. Bekannte radikalisch polymerisierende Bindemittel bestehen auf Basis
von Acrylaten, wogegen sich die kationisch polymerisierenden durch eine bei der UV-Bestrahlung
freigesetzte Säure auszeichnen. Die Erfindung richtet sich unabhängig von dem speziellen
Bindemittelsystem allgemein auf die Härtung UV-härtbarer Druckfarben.
[0004] Bekannte Anwendungen UV-härtender Druckfarben sind beispielsweise folgende: Bogen-Offsetdruck
(z.B. Verpackungen), Endlos-Offsetdruck (z.B. Postwurf-Sendungen), Trocken-Offset
(indirekter Hochdruck, z.B. Becher und Tuben), Etiketten-Druck (Buch- und Flexodruck),
Flexodruck (z.B. Verpackungsfolien) und Siebdruck (z.B. technische Teile). Der Vorteil
der UV-Härtung, die oft auch als UV-Trocknung bezeichnet wird, liegt darin, daß die
lösemittelfreien bzw. lösemittelarmen Druckfarben durch UV-Strahlung auf dem Bedruckstoff
schnell trocknen, so daß dieser sofort weiterverarbeitet oder verpackt werden kann.
Die Erfindung richtet sich auf das Härten der verdruckten Druckfarbe und ist somit
unabhängig von einem speziellen Druckverfahren, mit dem die Druckfarbe auf den Bedruckstoff
aufgebracht wird.
[0005] Bei der industriellen Strahlungshärtung von Druckfarben werden erhebliche technische
Anforderungen gestellt. Um die Forderung nach immer höheren Produktionsgeschwindigkeiten
von 100 bis 400 m/min und mehr zu erfüllen, werden im Stand der Technik bisher sehr
hohe Ausgangsleistungen der eingesetzten UV-Strahlungsquellen gefordert. Beim Mehrfarbendruck
kommt hinzu, daß die Abstände der Druckwerke untereinander kurz sein müssen, um mit
vertretbarem technischen Aufwand die genaue Passung der nacheinander gedruckten Farben
zu gewährleisten. Aus diesen Maximalabständen in Verbindung mit der hohen Druckgeschwindigkeit
resultieren außerordentlich kurze Zeiten, innerhalb deren die Farbe soweit gehärtet
sein muß, daß sie bei der weiteren Handhabung nicht verschmieren kann. Gebräuchliche
Abstände zwischen den Druckwerken betragen ca. 0,3 m bis 1,0 m, was einer Produktionslaufzeit
von Druckstation zu Druckstation von ca. 0,1 sec entspricht.
[0006] Wenn man sich diese hohen Anforderungen vor Augen führt, wird deutlich, daß der UV-Intensität
der verwendeten Strahlungsquellen große Bedeutung zukommt. Um diese zu erzielen, wurden
bisher in der Praxis als UV-Strahlungsquelle bei den eingangs genannten Verfahren
in industriellen Anwendungen nahezu ausschließlich Quecksilberdampf-Hochdruck- und
Mitteldruckstrahler eingesetzt, weil diese eine besonders hohe UV-Intensität ermöglichen.
Beispiele hierfür sind die DE-3902643 C2 und DE 4301718 A1 .
[0007] Die Bogenlänge der konventionell eingesetzten Strahler variiert zwischen 10 cm und
220 cm und die spezifischen elektrischen Leistungen liegen im Bereich von 30 bis 250
Watt pro Zentimeter Bogenlänge. Die UV-Lichtleistung beträgt etwa 20 Watt pro Zentimeter
Bogenlänge. Das Leuchtrohrmaterial besteht wegen des Erfordernisses der UV-Lichtdurchlässigkeit
aus Quarz und die Lampen werden mit einem Gasdruck von 1 bis 2 atm betrieben. In besonderen
Anwendungsfällen werden auch Laser, insbesondere Excimer-Laser zur Erzeugung der UV-Strahlung
eingesetzt.
[0008] Die vorgenannten, konventionell verwendeten UV-Strahlungsquellen haben den Vorteil,
daß mit ihnen eine sehr hohe flächenbezogene UV-Intensität auf dem Bedruckstoff erzeugt
werden kann und somit sehr kurze Härtungszeiten realisierbar sind, die im Bereich
von Zehntelsekunden liegen können. Nachteilig bei Excimer-Lasern ist der hohe technische
Aufwand. Die Mitteldruck- und Hochdruck-Gasentladungslampen sind aus diesem Grund
mehr verbreitet. Sie haben jedoch den Nachteil, daß ihr Wirkungsgrad für die Emission
von UV-Licht in dem relevanten Spektralbereich nur etwa 20 % beträgt, so daß 80 %
der zugeführten Energie als Verlustleistung anfällt und durch Kühlen abgeführt werden
muß.
[0009] Aufgrund der hohen Leistungsaufnahme und der hohen Verlustleistung der Lampen liegt
ihre Oberflächentemperatur im Bereich von 800 bis 900 °C, was besondere technische
Maßnahmen zur Kühlung der Umgebung erfordert. Da die Lampen nach dem Abschalten nicht
sofort wieder gestartet werden können, sind auch Vorkehrungen dafür zu treffen, daß
bei Stillstand der Druckmaschine der Bedruckstoff bzw. die auf den Bedruckstoff aufgebrachte
Druckfarbe nicht verbrennen kann. Aus diesem Grund sind ferner Wärmeschutzgläser,
auch in gekühlter Form, sowie schwenkbare Reflektoren vorgesehen. Bei einer Druckmaschine
nach dem Stand der Technik, die eine Gesamtleistungsaufnahme von 100 kW hat, beträgt
der Anteil der Trocknereinheit mehr als 50 kW, typischerweise 80 kW.
[0010] Die konventionelle Verwendung von Mitteldruck- und Hochdrucklampen ist somit technisch
sehr aufwendig und bedingt einen hohen Energieverbrauch. Die damit verbundenen Nachteile
werden in der strahlenhärtenden Drucktechnik jedoch in Kauf genommen, da man bisher
davon ausgegangen ist, daß für die Realisierung kurzer Härtungszeiten sehr intensive
UV-Strahler mit einer hohen UV-Strahlungsleistung erforderlich sind.
[0011] In der Literaturstelle Industrie-Lackier-Betrieb, 1969, Seite 85-91 wurde für die
Härtung UV-härtbarer Lackfilme zur Verminderung der thermischen Belastung die Verwendung
sogenannter aktinischer bzw. superaktinischer Leuchtstofflampen vorgeschlagen. Dies
sind spezielle Niederdrucklampen, bei denen eine Leuchtstoffbeschichtung das Intensitätsmaximum
in Richtung von Rot verschiebt, um dadurch ein Spektrum zu erhalten, daß hohe Anteile
im UV-A-Bereich enthält. Der hohe UV-A-Anteil wurde von der Fachwelt für erforderlich
gehalten, um eine rasche Reaktion zu gewährleisten. Die gleiche Auffassung wird in
der Fachwelt hinsichtlich der Härtung pigmentierter Systeme, wie Druckfarben vertreten.
[0012] So wurde in der JP 59189340 A2 (Derwent-Referat Nr. 84-303796/49) eine als Druckfarbe
verwendbare Verbindung vorgeschlagen, die mit einer Vielzahl verschiedener UV-Strahlungsquellen,
darunter auch Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruck-Quecksilberlampen, härtbar
ist. Aus den in dieser Druckschrift beschriebenen Anwendungsmöglichkeiten geht hervor,
daß die Lampen überwiegend im UV-A-oder sichtbaren Spektralbereich emittieren und
zudem mit schnellen industriellen Produktionsprozessen nicht vergleichbare lange Bestrahlungszeiten
erforderlich sind.
[0013] Der Erfindung liegt unter Berücksichtigung dieses Standes der Technik die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Härten einer UV-härtenden
Druckfarbe auf einem Bedruckstoff zu schaffen, welche die mit der hohen Wärmeentwicklung
verbundenen Nachteile gebräuchlicher UV-Gasentladungslampen vermeidet.
[0014] Zur Lösung dieser Aufgabe werden Verfahren und Vorrichtungen gemäß den unabhängigen
Patentansprüchen vorgeschlagen.
[0015] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise festgestellt, daß
die außerordentlich schwierigen Anforderungen bei der Strahlungshärtung von Druckfarben
mit einer Niederdruck-Gasentladungslampe gelöst werden können, ohne daß deren Wellenlängenspektrum
- wie bisher für erforderlich gehalten - zu längeren Wellenlängen bzw. in einem hohen
Ausmaß zu längeren Wellenlängen verschoben wird.
[0016] Die Grenzen des UV-Spektrums sowie seine Einteilung in verschiedene Bereiche sind
in der Literatur nicht einheitlich. Im Rahmen der Erfindung wird das UV-Spektrum nach
DIN 5031, Teil 7, eingeteilt. Es umfaßt den Bereich von 100 bis 380 nm, wobei der
UV-C-Bereich von 100 bis 280 nm, der UV-B-Bereich von 280 bis 315 nm und der UV-A-Bereich
von 315 bis 380 nm reicht. Unter spektralem Strahlungsfluß wird die Strahlungsleistung
in Watt pro nm als Funktion der Wellenlänge verstanden. Der Strahlungsfluß ist ein
Maß für die Intensität der Strahlung. Durch Integration bzw. Summation des spektralen
Strahlungsflusses über ein Wellenlängenintervall erhält man den in diesem Wellenlängenintervall
abgestrahlten Strahlungsfluß.
[0017] Erfindungsgemäße Niederdruck-Gasentladungslampen sind Lampen, die in der Regel mit
einem Gasdruck zwischen 10 mbar und 50 mbar, bevorzugt zwischen 20 mbar und 30 mbar
betrieben werden. Ihre spezifische elektrische Leistungsaufnahme ist erheblich niedriger
als bei Mitteldruck- und Hochdrucklampen und liegt im Bereich zwischen 0,2 und 2,5,
bevorzugt zwischen 0,5 und 1,0 Watt pro Zentimeter ihrer Bogenlänge. Obwohl die Niederdruck-Gasentladungslampen
einen Wirkungsgrad für den relevanten UV-Bereich aufweisen, der höher als bei den
gebräuchlichen Lampen ist und zwischen 30 und 40 % liegt, ist der insgesamt erzielte
UV-Strahlungsfluß erheblich geringer als bei konventionell verwendeten Lampen. Er
beträgt ca. 0,2 Watt pro Zentimeter Bogenlänge und ist somit etwa einen Faktor 100
kleiner als bei zuvor üblichen Mittel- und Hochdrucklampen.
[0018] Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß auch mit Niederdruck-Gasentladungslampen
UV-härtende Druckfarben in befriedigender Weise gehärtet werden können, und zwar auch
dann, wenn die Druckfarbe mit einer UV-Beleuchtungsstärke zwischen 1 und 100 mW/cm
2, bevorzugt zwischen 10 und 50 mW/cm
2, bestrahlt wird. Bei Mittel- und Hochdrucklampen beträgt die UV-Bestrahlungsstärke
des Bedruckstoffs etwa 1 W/cm
2. Die auf den Bedruckstoff bezogene Bestrahlungsstärke gibt an, welcher Strahlungsfluß
auf ein, gegebenenfalls um einen Winkel gegen die Strahlungsrichtung geneigtes, Flächenelement
des Bedruckstoffs auftrifft. Die Bestrahlungsstärke hat die Einheit W/cm
2.
[0019] Die erfindungsgemäße Verwendung von Niederdruck-Gasentladungslampen hat verschiedene
für die praktische Anwendung bedeutsame Vorteile. Ihre Oberflächentemperatur ist erheblich
niedriger. Bei Quecksilberdampflampen liegt sie beim normalen und optimalen Betrieb
bei etwa 30 °C. Bei Amalgamstrahlern, die gegenüber Quecksilberdampflampen den Vorteil
einer etwas höheren UV-Lichtausbeute aufweisen, liegt die Temperatur im Normalbetrieb
bei ca. 120 °C. Diese niedrigere Oberflächentemperatur in Verbindung mit der geringeren
Leistungsaufnahme führt zu einer beträchtlich reduzierten Temperaturbelastung der
Umgebung der Lampe und des Bedruckstoffs.
[0020] Aber auch die reduzierte Erwärmung des Gegendruckzylinders ist technisch vorteilhaft,
insbesondere bei Mehrfarbdruckwerken. Bisher war ein sehr hoher technischer Aufwand
erforderlich, um den Gegendruckzylinder auf eine konstante Temperatur zu temperieren,
da dies wegen der thermischen Ausdehnung für die Qualität und die Durchführbarkeit
des Druckvorgangs von entscheidender Bedeutung ist. Aufgrund der verringerten Temperaturbelastung
ist es auch möglich, bisher nicht bedruckbare Bedruckstoffe mit UV-härtenden Druckfarben
zu bedrucken, beispielsweise temperaturempfindliche Kunststoffolien (z.B. Schrumpffolien).
[0021] Aufgrund des vergleichsweise geringen Energiebedarfs von Niederdruck-Gasentladungslampen
und des geringen apparativen Aufwandes, der zur Kühlung erforderlich ist, kann der
Anteil der Trocknereinheit an der Gesamtleistungsaufnahme von 100 kW einer Druckmaschine
auf etwa 10 bis 15 kW oder weniger reduziert werden. Die Leistungsaufnahme einer Mitteldruck-Gasentladungslampe
mit dem dazugehörigen Kühlgebläse beträgt typischerweise ca. 3,5 kW. Die Leistungsaufnahme
von 10 erfindungsgemäßen Niederdruck-Gasentladungslampen mit dem dazugehörigen Lüfter
liegt dagegen bei nur ca. 400 W.
[0022] Außer der reduzierten Temperaturbelastung und Verbrennungsgefahr sowie der verminderten
Verlustleistung bestehen weitere Vorteile der Niederdruck-Gasentladungslampen in einer
kürzeren Austauschzeit, da die Lampen nach einem Defekt kaum Zeit zum Erkalten benötigen
und daher schneller gewechselt werden können. Niederdruck-Gasentladungslampen haben
zudem gegenüber gebräuchlichen Lampen den Vorteil, daß sie nur eine kurze oder gar
keine Einlaufzeit bis zum Erreichen stabiler Betriebsbedingungen benötigen, nach dem
Abschalten sofort wiederstartbar sind, und daß die Intensität der Lampe regelbar ist.
Zudem besteht nicht wie bei Mitteldrucklampen die Gefahr des Einbrennens von Farbtröpfchen
oder Verschmutzungsteilchen auf dem Kolben, die zur Zerstörung der Lampe führen können.
Die Lebensdauer von Niederdruck-Gasentladungslampen ist mit etwa 8000 Stunden mindestens
vier mal so groß wie die von Mitteldrucklampen.
[0023] Auch die mit dem Betrieb von Niederdruck-Gasentladungslampen verbundene Erzeugung
von Ozon ist im Vergleich zu Mitteldrucklampen erheblich reduziert. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß Niederdruck-Gasentladungslampen bei der kritischen Wellenlänge
von 185 nm, bei deren Einwirken auf Luftsauerstoff Ozon entsteht, nicht oder nur sehr
gering emittieren. Mitteldrucklampen dagegen führen zu einer beträchtlichen Ozonbelastung.
[0024] Die Erfindung kann sich daher, im Gegensatz zu dem Dokument US 3,840,448, zu nutze
machen, daß sie bei Anwesenheit von Luftsanerstoff anwendbar ist.
[0025] Insgesamt gesehen werden mit der Erfindung somit Ziele erreicht, um die sich die
Fachwelt schon lange bemüht hat. Um dabei besonders gute Ergebnisse hinsichtlich Qualität
und Geschwindigkeit der Anordnung, sowie hinsichtlich der konstruktiven Erfordernisse
der Druckmaschine zu gewährleisten, werden bevorzugt die nachfolgenden Maßnahmen einzeln
oder in Kombination miteinander eingesetzt.
[0026] Es kann vorteilhaft sein, wenn der über den UV-B-Bereich integrierte spektrale Strahlungsfluß
mehr als 50 %, bevorzugt mehr als 75 % des UV-Strahlungsflusses beträgt. In diesem
Fall wird man die Lampe als UV-B-Strahler bezeichnen. Es kann ferner vorteilhaft sein,
wenn der über den UV-C-Bereich integrierte spektrale Strahlungsfluß mehr als 50 %,
bevorzugt mehr als 75 % des UV-Strahlungsflusses beträgt. In diesem Fall wird man
die Lampe als UV-C-Strahler bezeichnen.
[0027] Im Rahmen der Erfindung haben sich sowohl UV-C- als auch UV-B-Niederdruck-Gasentladungslampen
als vorteilhaft für den Härtungsprozeß herausgestellt. Bei einer UV-C-Niederdruck-Gasentladungslampe
kann der über den UV-C-Bereich integrierte spektrale Strahlungsfluß mehr als 50 %,
bevorzugt mehr als 75 % des UV-Strahlungsflusses betragen. Bei einer UV-B-Niederdruck-Gasentladungslampe
kann entsprechend der über den UV-B-Bereich integrierte spektrale Strahlungsfluß mehr
als 50 %, bevorzugt mehr als 75 % des UV-Strahlungsflusses betragen.
[0028] Das Maximum der spektralen Strahlungsflußverteilung, insbesondere des UV-Strahlungsflusses,
der Niederdruck-Gasentladungslampe kann vorteilhafterweise im UV-B- oder UV-C-Bereich
liegen. Bei einem Linienspektrum bezieht sich dies auf die Wellenlänge mit der höchsten
UV-Intensität. Bei einem kontinuierlichen Spektrum bezieht sich diese Angabe auf das
Maximum der spektralen Strahlungsflußverteilung. Sofern das UV-Spektrum sowohl Linien
als auch Kontinua aufweist, bezieht sich dieses Merkmal auf das Maximum hinsichtlich
der Linien und kontinuierlichen Emissionsbereiche.
[0029] Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal wird vorgeschlagen, daß eine Niederdruck-Gasentladungslampe
verwendet wird, deren oberhalb einer Wellenlänge von 190 nm, insbesondere oberhalb
von 240 nm integrierter spektraler UV-Strahlungsfluß mehr als 50 %, bevorzugt mehr
als 75 % ihres UV-Strahlungsflusses, insbesondere ihres UV-C-Strahlungsflusses, beträgt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der oberhalb einer Wellenlänge von 190 nm, insbesondere
oberhalb von 240 nm integrierte spektrale UV-C-Strahlungsfluß mehr als 50 %, bevorzugt
mehr als 75 % des UV-Strahlungsflusses beträgt.
[0030] Besonders bevorzugt ist es, wenn die Niederdruck-Gasentladungslampe mehr als 50 %,
bevorzugt mehr als 75 % des Strahlungsflusses ihres UV-Lichtes im UV-C-Bereich oberhalb
einer Wellenlänge von 240 nm emittiert. Sie unterscheidet sich damit erheblich von
den Mitteldrucklampen, bei denen der Hauptanteil des emittierten UV-Spektrums im UV-B-
oder UV-A-Bereich liegt. Da nicht nur die Gesamtintensität, sondern auch die Verteilung
der einzelnen Linien von Bedeutung sein kann, ist es vorteilhaft, wenn die vorgenannten
Bedingungen auf die Wellenlängen zutreffen, die eine Intensität von mehr als 20 %
der UV-Wellenlänge mit der höchsten Intensität haben. Das Intensitätsmaximum von UV-C-Niederdruck-Gasentladungslampen
liegt normalerweise im Wellenlängenbereich zwischen 249 und 259 nm, insbesondere bei
254 nm.
[0031] Die ebenfalls vorteilhaften UV-B-Niederdruck-Gasentladungslampen werden auch als
UV-B-Leuchtstofflampen bezeichnet. Sie weisen einen Phosphorbeschichtung auf, durch
die das Maximum des Strahlungsflusses in den UV-B-Bereich verschoben wird. Es liegt
vorteilhafterweise oberhalb von 305 nm. Die jeweilige Lage des Intensitätsmaximums
und der emittierten Linien sowie insbesondere deren Linienbreite kann durch den Phosphor
bzw. die Phosphormischung beeinflußt werden. Die mögliche Bandbreite reicht dabei
von sehr schmalbandiger, fast monochromatischer UV-B-Strahlung bis zu einer fast den
ganzen UV-B-Bereich abdeckenden Emission. Vorteilhafterweise emittieren UV-B-Niederdruck-Gasentladungslampen
mehr als 50 %, bevorzugt mehr als 75 % ihres UV-Lichtes im UV-B-Bereich.
[0032] Im allgemeinen sind im Rahmen der Erfindung Niederdruck-Gasentladungslampen bevorzugt,
deren Emissionsspektrum nicht durch Zusatz von Leuchtstoffen in Richtung auf längere
Wellenlängen verschoben wird. Dies bedeutet, daß weder eine aktinische noch eine superaktinische
Gasentladungslampe zum Einsatz kommt. Die UV-B-Lampen sind zwar nicht ganz so vorteilhaft,
wie UV-C-Strahler, da ihre Lichtausbeute, bedingt durch den Lichtumwandlungsschritt,
geringer ist und die Druckfarbe in dem von ihnen emittierten Spektralbereich möglicherweise
weniger reaktiv als im UV-C-Bereich ist; sie stellen jedoch gegenüber den vorbekannten
Mitteldruck- und Hochdruckstrahlern ebenfalls eine wirtschaftlich interessante Verbesserung
dar.
[0033] Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal kann vorgesehen sein, daß mehrere Niederdruck-Gasentladungslampen
mit sich unterscheidenden Emissionsspektren verwendet werden, insbesondere eine Kombination
einer UV-C- mit einer UV-B-Niederdruck-Gasentladungslampe.
[0034] Die gegebenenfalls vorteilhafte Verwendung von Niederdruck-Gasentladungslampen mit
sich unterscheidenden Emissionsspektren zur Erzeugung von Mischlicht kann sowohl durch
die Verwendung unterschiedlicher Lampen als auch durch die Verwendung von Lampen,
die nur bereichsweise mit Leuchtstoff beschichtet sind, realisiert werden. Das Verhältnis
des integrierten UV-B- zu dem integrierten UV-C-Strahlungsfluß kann zwischen 0:1 und
1:0 liegen, wobei aus den vorstehend genannten Gründen in der Regel ein höherer UV-C-Anteil
bevorzugt sein wird.
[0035] Konventionelle UV-härtende Druckfarben sind in ihrem Bindemittelsystem auf die jeweilige
Strahlung der UV-Strahlungsquelle abgestimmt. Man sollte daher erwarten, daß konventionelle
Druckfarben nicht im Rahmen der Erfindung geeignet sind und spezielle Bindemittelsysteme
oder insbesondere spezielle Photoinitiatoren erforderlich sind, die auf das UV-Spektrum
der erfindungsgemäß verwendeten Niederdruck-Gasentladungslampen abgestimmt sind.
[0036] Zweifellos trifft es zu, daß es für den Fachmann möglich ist, optimierte und speziell
auf Niederdruck-Gasentladungslampen abgestimmte Druckfarbenzusammensetzungen und Photoinitiatoren
zu entwickeln. Überraschenderweise hat sich im Rahmen der Erfindung jedoch herausgestellt,
daß auch mit konventionellen Druckfarben gute Härtungsergebnisse erzielt werden können.
Dies gilt beispielsweise für die UV-Flex Farben der XKC-Serie der Gebrüder Schmidt
Druckfarben, Frankfurt, insbesondere des Typs 80 XKC 1004-1.
[0037] Für das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielsweise eine Druckfarbe geeignet, die
ein Bindemittelsystem mit folgenden Komponenten enthält: a) Ein oder mehrere cycloaliphatische
Epoxidharze als härtbares Bindemittel und b) ein oder mehrere Arylsulfoniumsalze als
Photoinitiatoren. Ein cycloaliphatisches Epoxidharz ist ein kationisch härtbares Bindemittel.
Selbstverständlich kann die Farbe noch weitere übliche Bestandteile wie weitere Photoinitiatoren,
Lösemittel, Pigmente, Farbstoffe, Verdünnungsmittel, Reaktivverdünner, Wachse, Verlaufsmittel,
Netzmittel oder andere Zusatzstoffe enthalten.
[0038] Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmale wird vorgeschlagen, daß die Komponente
b) ein Triarylsulfoniumsalz enthält. Dabei ist es bevorzugt, wenn das Triarylsulfoniumsalz
eine Triarylsulfoniumantimonat, insbesondere ein Triarylsulfoniumhexafluorantimonat
enthält. Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, daß die Komponente b) eine
Mischung aus verschiedenen Arylsulfoniumsalzen enthält. Neben dem cycloaliphatischen
Epoxidharz können auch weitere Bindemittel in der Druckfarbe enthalten sein.
[0039] In der Drucktechnik werden überwiegend radikalisch härtende Druckfarben verwendet,
da bei ihnen im Vergleich zu einer kationisch härtenden Druckfarbe bei Bestrahlung
mit einer konventionellen Mitteldruck-Lampe eine kürzere Trocknungszeit erzielt wird.
Die radikalisch härtenden Farben haben ferner den Vorteil, daß sich ihre chemische
Zusammensetzung sehr weit variieren läßt. Die hierbei meist verwendeten Bindemittel
absorbieren jedoch zumeist im UV-C-Bereich erheblich, so daß selbst bei Verwendung
von im UV-C-Bereich absorbierenden Photoinitiatoren nur eine geringe Reaktivität der
Druckfarbe erzielt werden kann. Im Gegensatz hierzu sind die bei kationisch härtbaren
Druckfarben verwendeten Bindemittel im UV-C-Bereich in einem hohen Maße transparent,
so daß auch mit einer UV-C- oder UV-B-Niederdruck-Gasentladungslampe eine hohe Reaktivität
erreicht werden kann. Aus den vorstehend genannten Gründen sind im erfindungsgemäßen
Zusammenhang kationisch härtende Farben auf Basis von Epoxiden bevorzugt. Radikalisch
härtende Farben sind jedoch auch verwendbar.
[0040] Allgemein ist es von Vorteil, wenn eine Druckfarbe mittels des erfindungsgemäßen
Druckverfahrens gehärtet wird, deren Bindemittelkomponente für das von der Niederdruck-Gasentladungslampe
im UV-C- bzw. UV-B-Bereich emittierte UV-Licht in einem hohen Maße transparent ist,
so daß tieferliegende Schichten noch in ausreichendem Umfang von UV-Licht erreicht
werden. Dies bedeutet, daß die Absorptionskurve des Bindemittels entsprechend den
bei Hoch- und Mitteldrucklampen verwendeten Standard-Bindemitteln, verschoben zu kürzeren
Wellenlängen, entsprechen soll. Übliche Schichtdicken liegen beim Offset zwischen
1 und 3 µm und beim Flexodruck zwischen 3 und 8 µm. Hinzu kommen jeweils die Quetschränder
von maximal 20 µm Dicke, so daß das Bindemittel bis zu einer Dicke von 20 µm hinreichend
transparent sein soll. Dies bedeutet vorzugsweise, daß die Transparenz des Bindemittels
bis zu dieser Schichtdicke so hoch ist, daß es nicht mehr als die Hälfte der einfallenden
UV-Intensität der Niederdruck-Gasentladungslampe absorbiert. Entsprechend gilt für
das System aus Bindemittel und Photoinitiator, daß bis zu der Schichtdicke von 20
µm vorzugsweise mehr als 10 % des UV-Lichtes absorbiert wird.
[0041] Für die Verwendbarkeit einer Druckfarbe im erfindungsgemäßen Zusammenhang sind insbesondere
die Eigenschaften des Bindemittels, nämlich seine Transparenz für das eingesetzte
UV-Licht, und die Reaktivität des Bindemittel-Photoinitiator-Systems von Bedeutung.
Ferner sollen, wie üblich, die einzelnen Komponenten mischbar und untereinander verträglich
sein, also keine Spontanreaktionen auslösen. Die Füllstoffe und Zusatzstoffe können
in flüssiger oder fester Form vorliegen und unterliegen den gleichen Erfordernissen
hinsichtlich der Transparenz für UV-Licht wie die Bindemittel.
[0042] Die Pigmente können anorganischer oder organischer Art sein. Anorganische sind in
der Regel Feststoffe, organische können fest oder flüssig sein. Bei flüssigen Pigmenten
sind die Konzentration und Absorptionseigenschaften in geeigneter Weise einzustellen.
Das gilt auch für feste Pigmente, bei denen zusätzlich von der jeweiligen Korngröße
abhängige Streueffekte hinzukommen.
[0043] Die Druckfarbe sollte für das UV-Licht hinreichend reaktiv und durch dieses aktivierbar
sein. Dies gilt insbesondere für die Photoinitiatoren, die in dem eingesetzten Wellenlängenbereich
hinreichend reaktiv sein sollen. Die Reaktivität bedeutet dabei zweierlei. Einerseits
muß die Absorption des UV-Lichtes hinreichend hoch sein. Andererseits sollen die Photoinitiatoren
die absorbierte Energie auch gut auf die entsprechenden Radikale (radikalische Polymerisation)
oder Säuren (kationische Polymerisation) zur Auslösung der Kettenreaktion für die
Polymerisation übertragen bzw. umsetzen. Der Photoinitiator sollte daher in ausreichend
hohem Maße absorbieren und in geeigneter Konzentration vorliegen. Ferner muß er in
der Lage sein, die Energie des absorbierten UV-Lichtes auf die Monomere zu übertragen.
Dies gilt sowohl für die radikalische, als auch für die kationische Härtung.
[0044] Es ist auch möglich, mehrere Photoinitiatoren in einer Druckfarbe zu verwenden. Diese
weisen dann ein unterschiedliches Absorptionsverhalten auf, so daß die Initiatoren
der Kettenreaktion von den Aktivatoren der Lichtabsorption verschieden sind.
[0045] Allgemein ist es vorteilhaft, wenn eine Druckfarbe gehärtet wird, deren Bindemittelkomponente
für das von der Niederdruck-Gasentladungslampe emittierte UV-Licht in einem hohen
Maß transparent ist und deren Photoinitiatorkomponente das von der Niederdruck-Gasentladungslampe
emittierte UV-Licht sowohl in einem hohen Maß absorbiert, als auch bei diesen Wellenlängen
aktivierbar und reaktiv ist. Im allgemeinen wird es daher vorteilhaft sein, wenn die
Bindemittel-und Photoinitiatorkomponente der Druckfarbe derart zusammengesetzt und
aufeinander abgestimmt sind, daß die Druckfarbe mit dem von der Niederdruck-Gasentladungslampe
emittierten UV-Licht bis zu einer Schichtdicke von 20 µm härtbar ist.
[0046] Ein weiteres bevorzugtes Merkmal besteht darin, daß die Druckfarbe auch bei Raumtemperatur
eine hohe Reaktivität aufweist. Die Druckfarbe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
kaum oder gar nicht erwärmt; die Temperatur beträgt während der UV-Härtung vorteilhafterweise
nicht mehr als 40°C. Bei konventionellen Hoch- und Mitteldrucklampen treten erheblich
höhere Temperaturen auf, was auch anwendungstechnische Nachteile zur Folge hat.
[0047] Nach einem anderen vorteilhaften Merkmal wird vorgeschlagen, daß die Dauer der UV-Bestrahlung
zur Härtung der Druckfarbe weniger als 2 Sekunden, bevorzugt weniger als 1 Sekunde
beträgt. Die kurze Reaktionszeit der Druckfarbe ist von Vorteil für die Verwirklichung
hoher Produktionsgeschwindigkeiten oder kurzer Abstände zwischen den einzelnen Druckstationen.
Unter der Reaktionszeit wird dabei die Zeit verstanden, die verstreicht, bis die Oberfläche
der Druckfarbe klebfrei wird, so daß der Bedruckstoff in weiteren Druckstationen bedruckt
oder anderweitig verarbeitet werden kann. Die Durchhärtezeit kann erheblich länger
sein. Bei radikalisch härtenden Druckfarben ist die Durchhärtezeit nur unwesentlich
länger als die Reaktionszeit. Bei kationisch härtenden Druckfarben bewirkt die UV-Bestrahlung
in der Regel nur eine Initiierung bzw. Vorhärtung, wobei die Nachhärtung sehr kurz
sein oder auch im Bereich bis zu 24 Stunden liegen kann. Die kurze Bestrahlungszeit
bzw. Reaktionszeit ist, wie geschildert, nicht nur von Bedeutung für das Bedrucken
einer hohen Stückzahl pro Zeiteinheit, sondern auch beim Mehrfarbendruck. Das dort
bestehende Passerproblem erfordert kurze Strecken zwischen den Druckstationen und
demzufolge auch eine rasche Zwischentrocknung zur Verhinderung der Farbverschleppung.
[0048] Die Dauer, während der die Druckfarbe mit UV-Licht bestrahlt wird, hängt von der
Geschwindigkeit ab, mit welcher der Bedruckstoff mit der Druckfarbe während der UV-Härtung
relativ zu der Niederdruck-Gasentladungslampe bewegt wird, sowie von der von Niederdruck-Gasentladungslampe
bestrahlten Fläche ab. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können vorteilhafterweise
Druckverfahren durchgeführt werden, bei denen der Bedruckstoff mit einer Bahngeschwindigkeit
von mehr als 20 m/min., bevorzugt mehr als 40 m/min. und besonders bevorzugt mehr
als 50 m/min. bewegt wird.
[0049] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Härten einer UV-härtenden Druckfarbe auf einem
Bedruckstoff, mittels der die Druckfarbe mit UV-Licht einer UV-Strahlungsquelle bestrahlt
wird, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, weist die
Besonderheiten gemäß den unabhängigen Vorrichtungsansprüchen auf. Eine solche Vorrichtung
wird im folgenden mit dem gebräuchlichen Begriff "Trockner" bezeichnet.
[0050] Je nach Anwendungsfall kann der Trockner eine oder mehrere UV-Strahlungsquellen umfassen.
Wenn mehrere UV-Strahlungsquellen vorgesehen sind, können diese gleichen oder unterschiedlichen
Typs sein. In besonderen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, wenn neben einer Niederdruck-Gasentladungslampe
auch andere, bisher gebräuchliche Strahlungsquellen vorhanden sind. Bevorzugt ist
die ausschließliche Verwendung von Niederdruck-Gasentladungslampen. Nach einem vorteilhaften
Merkmal wird vorgeschlagen, daß der Trockner mehr als vier, bevorzugt mehr als acht
Niederdruck-Gasentladungslampen aufweist.
[0051] Eine vorteilhafte Ausbildung kann insbesondere darin bestehen, daß der Trockner mehrere,
nebeneinander angeordnete Niederdruck-Gasentladungslampen aufweist. Auf diese Weise
kann eine hohe flächenbezogene UV-Beleuchtungsstärke des Bedruckstoffs oder eine räumlich
gleichmäßige Ausleuchtung realisiert oder eine relativ große Fläche ausgeleuchtet
werden. Die Niederdruck-Gasentladungslampen können dabei stabförmig ausgebildet sein.
Bevorzugt ist jedoch, wenn der Trockner mehrere U-förmig ausgebildete Niederdruck-Gasentladungslampen
aufweist, die mit den Längsseiten der U-Form nebeneinanderliegend angeordnet sind.
U-förmig ausgebildete Niederdruck-Gasentladungslampen haben den Vorteil, daß mit ihnen
eine relativ hohe Beleuchtungsstärke erreicht werden kann. Wenn die Niederdruck-Gasentladungslampen
dabei wechselweise entgegengerichtet angeordnet sind, lassen sie sich besonders dicht
aneinanderreihen, da die offenen und die geschlossenen Enden der U-Formen eine alternierende
Folge bilden und die mit den elektrischen Anschlußkontakten versehenen offenen Enden
mit elektrischen Anschlußelementen kontaktierbar sind, ohne daß der Abstand der Niederdruck-Gasentladungslampen
durch die Anschlußelemente begrenzt wird.
[0052] Der Abstand der Lampen untereinander und der Lampen zu dem Bedruckstoff unterliegt
vorteilhafterweise der Forderung, daß die Bestrahlungsstärke in der Ebene des Bedruckstoffs,
bezogen auf den hauptsächlich wirksamen Bereich, d.h. zum Beispiel ohne Berücksichtigung
der Einlauf- und Auslaufzone, möglichst homogen ist. Bei einem längs einer Transportrichtung
bewegten und/oder in der Härtungszone rotierenden Bedruckstoff gilt dies für die beim
Durchlauf durch den Trockner zeitlich aufintegrierte Intensität.
[0053] Zur Erzielung einer kompakten Bauweise und/oder zur Realisierung einer homogenen
Bestrahlungsstärke, die um weniger als 30 %, bevorzugt um weniger als 20 % von einem
mittleren Wert abweicht, können die Niederdruck-Gasentladungslampen in einem engen
Abstand zueinander angeordnet sein. Die Kolben der Niederdruck-Gasentladungslampen
können sogar ohne Abstand zueinander angeordnet sein und aneinander anstoßen. Der
Abstand zwischen der Niederdruck-Gasentladungslampen, gemessen zwischen ihren Kolben,
beträgt vorteilhafterweise nicht mehr als 30 %, bevorzugt nicht mehr als 20 % als
der Durchmesser der Kolben der Niederdruck-Gasentladungslampen.
[0054] Der Abstand der Niederdruck-Gasentladungslampe zum Bedruckstoff sollte mindestens
so groß sein, daß durch Schwankungen der Lage des Bedruckstoffs kein Kontakt zu der
Lampe hergestellt wird. Ein unter praktischen Gesichtspunkten vernünftiger Mindestabstand
beträgt 1 cm. Die Obergrenze des Abstandes zwischen der Oberfläche der Niederdruck-Gasentladungslampe
und dem Bedruckstoff kann vorteilhafterweise weniger als 5 cm betragen.
[0055] Eine weitere bevorzugte Besonderheit besteht darin, daß die Vorrichtung einen Reflektor
aufweist, mit dem von der Niederdruck-Gasentladungslampe emittiertes UV-Licht auf
die zu härtende Druckfarbe reflektiert wird. Mittels eines Reflektors kann sowohl
UV-Licht für die UV-Härtung genutzt werden, das von der Niederdruck-Gasentladungslampe
nicht in Richtung auf den Bedruckstoff emittiert wird, als auch eine gleichmäßigere
Ausleuchtung des Bedruckstoffs erzielt werden. Bei ausgedehnten Bedruckstoffen ist
der Reflektor vorteilhafterweise auf der von den Bedruckstoff abgewandten Seite der
Niederdruck-Gasentladungslampe angeordnet, so daß er das von der Niederdruck-Gasentladungslampe
in diese Richtung emittierte UV-Licht zu dem Bedruckstoff reflektiert. Bei nicht bahnenförmigen
Bedruckstoffen kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn auf der von der Beleuchtungsquelle
abgewandten Seite des Bedruckstoffs ein Reflektor angeordnet ist, um den Bedruckstoff
allseitig gleichmäßiger auszuleuchten.
[0056] Auf der von dem Bedruckstoff abgewandten Seite der Niederdruck-Gasentladungslampe
angeordnete Reflektoren sind auch im Stand der Technik in Verbindung mit Mittel- und
Hochdrucklampen bekannt. Sie bestehen meist aus Metallplatten und sind schwenkbar,
um in Stillstandspausen der Anlage die Wärmebelastung des Bedruckstoffs verringern
zu können. Ein erfindungsgemäßer Reflektor kann dagegen bevorzugt feststehend sein,
da die Wärmebelastung des Bedruckstoffs durch die Niederdruck-Gasentladungslampe nicht
kritisch ist und diese wegen ihrer sofortigen Wiederstartbarkeit erforderlichenfalls
abgeschaltet werden kann. Der Reflektor ist somit technisch weniger aufwendig und
kostengünstiger.
[0057] Die Reflexionsschicht des Reflektors kann aus planen Teilflächen zusammengesetzt
sein. Eine fertigungstechnisch besonders vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß
der Reflektor eine einzige plane Reflexionsschicht aufweist. Wenn der Reflektor zudem
feststehend ist, ist der technische Aufwand besonders niedrig.
[0058] In anderen Ausbildungen kann es zur Verbesserung der Lichtführung aber auch vorteilhaft
sein, wenn die Reflexionsschicht des Reflektors in Bezug auf die Niederdruck-Gasentladungslampe
konkav gekrümmte Teilflächen aufweist. Ferner kann der Reflektor in konventioneller
Weise mit einem Abstand zu der Niederdruck-Gasentladungslampe angeordnet sein. Durch
die reduzierte Oberflächentemperatur der Niederdruck-Gasentladungslampe ist es jedoch
auch möglich, daß der Reflektor in einem Linienkontakt oder in einem Flächenkontakt
zu der Niederdruck-Gasentladungslampe steht. Auf diese Weise kann eine sehr kompakte
Bauform des Trockners bei dennoch hoher Lichtausbeute realisiert werden. Der Flächenkontakt
kann vorteilhafterweise auf 30 % bis 60 % der Fläche des Kolbens bzw. des Umfangs
eines Querschnitts der Niederdruck-Gasentladungslampe bestehen. Der jeweils optimale
Wert bestimmt sich nach der Ausdehnung des Bedruckstoffs und dessen Abstand zu der
Niederdruck-Gasentladungslampe.
[0059] Um eine räumlich gleichmäßige Beleuchtungsstärke des Bedruckstoffs zu erzielen, ist
der Reflektor vorteilhafterweise diffus reflektierend, d.h. der Reflektor weist eine
Reflexionsschicht aus einem optisch diffus reflektierenden Material auf. Optisch diffus
reflektierende Materialien sind Stoffe, die aufgrund ihrer Zusammensetzung auftreffende
optische Strahlung diffus reflektieren bzw. durchdringende Strahlung diffus austreten
lassen. Damit können sie als Lambertsche Oberfläche bzw. als Lambertsche Strahler
bezeichnet werden. In der Regel sind sie mattweiß.
[0060] Das optisch diffus reflektierende Material kann in bekannter Weise aus Keramikplatten
oder aus Metallreflektoren, die eine aufgerauhte, metallische, reflektierende Oberfläche
aufweisen (z.B. Aluminiumplatten), bestehen. Auch eine Beschichtung aus einem Lack,
insbesondere einem Transparentlack, der mit diffus reflektierenden Partikeln wie Bariumsulphat,
Titanoxid oder Magnesiumoxid versetzt ist, kommt in Betracht.
[0061] Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal wird vorgeschlagen, daß das optisch diffus
reflektierende Material der Reflexionsschicht des Reflektors eine Matrix aus einem
transparenten, im wesentlichen aus einem härtbaren Silikonkautschuk bestehenden Matrixmaterial,
in das diffus reflektierende Partikel eingebettet sind, aufweist.
[0062] Als diffus reflektierende Partikel sind im Rahmen der Erfindung prinzipiell alle
bekannten diffus reflektierenden Substanzen geeignet. Solche diffus reflektierenden
Substanzen sind beispielsweise Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Polytetrafluorethylen
(Teflon (R)) oder Siliziumdioxid (Aerosil (R)). Als besonders vorteilhaft hat sich
im Rahmen der Erfindung Bariumsulphat erwiesen.
[0063] Die folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen weitere vorteilhafte Merkmale
und Besonderheiten erkennen, die anhand der schematischen Darstellungen in den Zeichnungen
im folgenden näher beschrieben und erläutert werden.
[0064] Es zeigen:
- Fig. 1
- einen schematischen Querschnitt durch einen Trockner nach dem Stand der Technik im
Betriebszustand,
- Fig. 2
- einen schematischen Querschnitt durch einen Trockner nach dem Stand der Technik im
Stillstand,
- Fig. 3
- eine Abwandlung zu Figur 1,
- Fig. 4
- eine Abwandlung zu Figur 2,
- Fig. 5
- einen schematischen Querschnitt durch einen ersten erfindungsgemäßen Trockner,
- Fig. 6
- eine erste Abwandlung zu Figur 5,
- Fig. 7
- eine zweite Abwandlung zu Figur 5,
- Fig. 8
- eine perspektivische Ansicht zu Figur 5,
- Fig. 9
- eine perspektivische Ansicht zu Figur 6,
- Fig. 10
- eine perspektivische Ansicht zu Figur 7,
- Fig. 11
- eine Abwandlung zu Figur 8,
- Fig. 12
- eine Abwandlung zu Figur 9,
- Fig. 13
- eine Abwandlung zu Figur 10,
- Fig. 14
- eine schematische Aufsicht auf mehrere Lampen,
- Fig. 15
- eine Abwandlung zu Figur 14,
- Fig. 16
- einen schematischen Querschnitt durch einen Trockner und eine Druckmaschine,
- Fig. 17
- einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Trockner,
- Fig. 18
- eine Einzelheit zur Fig. 17,
- Fig. 19
- einen relativen spektralen Strahlungsfluß einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe,
- Fig. 20
- einen relativen spektralen Strahlungsfluß einer Quecksilberdampf-Niederdruck-Gasentladungslampe
und
- Fig. 21
- einen spektralen Strahlungsfluß einer UV-B-Niederdruck-Gasentladungslampe.
[0065] In Figur 1 ist ein schematischer Querschnitt durch einen Trockner 20 nach dem Stand
der Technik dargestellt, und zwar im Betriebszustand, d.h. während des Härtens von
daran vorbeigeführtem Bedruckstoff 9, der mit einer UV-härtenden Druckfarbe 14 bedruckt
ist. Eine UV-Strahlungsquelle 8, bei der es sich um eine Mitteldruck-Gasentladungslampe
handelt, erzeugt UV-Licht, das die Polymerisation der Druckfarbe 14 auslöst. Der Bedruckstoff
9 wird in der Transportrichtung 10 an der UV-Strahlungsquelle 8 vorbeigeführt. Zur
Erhöhung der Lichtausbeute und zur Vergleichmäßigung der Beleuchtungsstärke auf der
Druckfarbe 14 sind Schwenkreflektoren 21 vorgesehen. Sie sind jeweils mittels einer
Drehvorrichtung 11 von dem in der Figur 1 dargestellten Betriebszustand in die in
der Figur 2 dargestellten Position bei Stillstand schwenkbar. Das Schwenken der Reflektoren
21 ist erforderlich, da die Mitteldrucklampe eine sehr hohe Oberflächentemperatur
aufweist und der Bedruckstoff 9 verbrennen würde, wenn er sich nicht relativ zu der
Lampe 8 bewegt.
[0066] Aufgrund der hohen Wärmebelastung, die von der Mitteldrucklampe ausgeht, ist zum
Schutz des Bedruckstoffs 9 und der Druckfarbe 14 ein Wärmeschutzglas 22 zwischen der
UV-Strahlungsquelle 8 und dem Bedruckstoff 9, vorgesehen. In den Figuren 3 und 4 sind
Abwandlungen zu den Figuren 1 und 2 dargestellt, die sich dadurch unterscheiden, daß
anstelle des Wärmeschutzglases 22 wasserdurchflossene Kühlrohre 35 zur Abfuhr der
Verlustwärme vorgesehen sind.
[0067] Die Figur 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Trockner
20. Bei diesem sind die UV-Strahlungsquellen 8, an denen der mit Druckfarbe 14 bedruckte
Bedruckstoff 9 in der Transportrichtung 10 zum Härten der Druckfarbe 14 vorbeigeführt
wird, mehrere nebeneinander angeordnete Niederdruck-Gasentladungslampen 7. Als Niederdruck-Gasentladungslampen
haben sich insbesondere die UV-C-Strahler vom Typ TUV von Philips mit einer Hauptemission
bei 254 nm und die UV-B-Strahler vom Typ TL/01 mit einer Hauptemission bei 311 bis
312 nm bzw. vom Typ TL/12 mit einer Hauptemission bei 306 nm als vorteilhaft erwiesen.
Sie weisen einen hohen Wirkungsgrad für UV-Licht auf, und sind praktisch ohne Ozonerzeugung
betreibbar. Wegen der geringen Wärmeentwicklung der Niederdruck-Gasentladungslampen
kann der Reflektor 5 feststehend sein, und zwar in einem kurzen Abstand zu den Lampen.
Der Abstand zwischen Reflektor 5 und UV-Strahlungsquelle 8 kann kleiner als der doppelte,
bevorzugt kleiner als der einfache Durchmesser des Kolbens 16 der UV-Strahlungsquelle
8 sein.
[0068] Der Reflektor 5 umfaßt in dem dargestellten Beispiel jeweils drei plane Reflektoren
5, und zwar einen großen, auf der von dem Bedruckstoff 9 abgewandten Seite der Lampen
8 angeordneten Reflektor 5a, sowie zwei seitlich angeordnete, kleinere Reflektoren
5b. Die Reflektoren umfassen eine Reflexionsschicht aus einem reflektierenden Material
1. Das reflektierende Material 1 kann in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, beispielsweise
als Keramikplatte oder als Metallreflektor. Der Metallreflektor kann eine aufgerauhte,
metallische, reflektierende Oberfläche aufweisen und beispielsweise aus Aluminium
bestehen.
[0069] Bevorzugt besteht die Reflexionsschicht des Reflektors 5 aus einem erfindungsgemäßen,
optisch diffus reflektierenden Material mit einem Matrixmaterial aus härtbarem Silikonkautschuk
und darin in homogener Verteilung eingebetteten Partikeln.
[0070] Die Partikel bestehen aus pulverisiertem Bariumsulphat, das eine Korngröße von etwa
50 µm aufweist. Die Partikel sind aufgrund ihrer Kleinheit in der Figur 5 nicht sichtbar.
Das Gewichtsverhältnis der Partikel zu dem Matrixmaterial beträgt etwa 1:10. Wenn
das Verhältnis kleiner als 1:100 ist, ist die Reflexion in der Regel zu gering. Bei
Gewichtsverhältnissen oberhalb von 1:1 wird der Füllgrad des Matrixmaterials durch
die Partikel im allgemeinen so hoch sein, daß das Silikon brüchig wird oder nicht
mehr fehlerfrei vulkanisiert.
[0071] Der Reflexionsgrad des Reflektors 5 liegt über 90 %. Die Stärke der reflektierenden
Schicht, also des Materials 1 beträgt einige Millimeter. Sie kann vorteilhafterweise
im Bereich zwischen 0,1 und 10 mm liegen. Der Reflektor 5 kann somit ein sogenannter
Volumenreflektor sein, der sich von einem reinen Oberflächenreflektor dadurch unterscheidet,
daß die Reflexion auch in tieferen Materialschichten erfolgt.
[0072] Das reflektierende Material 1 bzw. die Reflektorbleche sind auf eine Trägerplatte
6 oder einem Teil des Gehäuses 27 aufgebracht.
[0073] Die Figur 6 zeigt einen abgewandelten Reflektor 5. Die Reflexionsschicht aus reflektierendem
Material 1 besteht aus einem erfindungsgemäßen Matrixmaterial aus Silikonkautschuk
mit diffus reflektierenden Partikeln. Sie ist an einer Trägerplatte 6 oder an einem
Gehäuseteil 27 befestigt. Die Reflexionsschicht weist die Besonderheit auf, daß ihre
den UV-Strahlungsquellen 8 zugewandte Oberfläche in Bezug auf die Strahlungsquellen
konkav gekrümmte Teilbereiche aufweist. Diese sind mit einem geringen Abstand, der
weniger als die Hälfte des Durchmessers des Kolbens 16 der UV-Strahlungsquelle 8 betragen
kann, zu der Oberfläche des Kolbens 16 der jeweiligen UV-Strahlungsquelle 8 angeordnet.
Dabei kann der Mittelpunkt der jeweiligen Krümmung des Reflektors 5 im Inneren der
zugeordneten Niederdruck-Gasentladungslampe liegen, insbesondere in deren Zentrum.
Auf diese Weise wird eine sehr kompakte Bauweise bei gleichzeitig gleichmäßiger Ausleuchtung
des Bedruckstoffs 9 erzielt. In manchen Ausbildungen kann es auch vorteilhaft sein,
wenn die Reflexionsschicht aus diffus reflektierendem Material 1 unmittelbar an dem
Kolben 16 der UV-Strahlungsquellen 8 anliegt, was insbesondere bei Quecksilberdampf-Niederdruck-Gasentladungslampen
möglich ist.
[0074] In Figur 7 ist ein schematischer Querschnitt durch einen Trockner 20 dargestellt,
der sich von den Trocknern gemäß Figuren 5 und 6 dadurch unterscheidet, daß der Reflektor
5 aus einem oder mehreren Reflektorblechen besteht, die nicht plan, sondern in Bezug
auf die UV-Strahlungsquellen 8 konkav gekrümmt sind. Auch dieser Reflektor 5 kann
wegen der geringen Wärmeerzeugung der erfindungsgemäß verwendeten Niederdruck-Gasentladungslampen
feststehend und in einem kurzen Abstand zu den Lampen angeordnet sein.
[0075] Die Figuren 8 bis 10 zeigen perspektivische Ansichten, und zwar Figur 8 zu Figur
5, Figur 9 zu Figur 6 und Figur 10 zu Figur 7. In allen Figuren sind Konstruktionselemente
wie elektrische Leitungen, Kühleinrichtungen und mechanische Halterungen der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
[0076] Die Figuren 11 bis 13 zeigen Abwandlungen zu den Figuren 8 bis 10, die sich in der
Transportrichtung 10 des Bedruckstoffs 9 unterscheiden. Bei den Figuren 8 bis 10 wird
der Bedruckstoff 9 senkrecht zu der axialen Richtung der UV-Strahlungsquellen 8 transportiert.
Bei den Trocknern 20 der Figuren 11 bis 13 erfolgt der Transport in axialer Richtung
der UV-Strahlungsquellen 8. Prinzipiell kann die Transportrichtung 10 jeden beliebigen
Winkel zu der Achse der Niederdruck-Gasentladungslampen bilden. Unter dem Gesichtspunkt
der Optimierung der Nutzung des emittierten UV-Lichtes und zur Erzielung einer über
den Bedruckstoff verteilt gleichmäßigen Belichtungszeit sind die dargestellten Transportrichtungen
10 bevorzugt.
[0077] Die Figuren 14 und 15 zeigen schematische Aufsichten auf mehrere UV-Strahlungsquellen
8, bei denen es sich um U-förmig ausgebildete Niederdruck-Gasentladungslampen 7 handelt.
Die im dargestellten Beispielsfall insgesamt neun Lampen sind zur gleichmäßigen Ausleuchtung
der Trocknungsfläche des Bedruckstoffs 9 mit ihren Längsseiten nebeneinanderliegend
angeordnet. Um eine möglichst kompakte Bauweise und eine hohe Beleuchtungsstärke zu
erzielen, sind die Lampen ferner wechselweise entgegengerichtet angeordnet. Die elektrischen
Anschlußelemente 13 bilden daher mit den geschlossenen Enden der U-förmigen Lampen
auf beiden Seiten der Anordnung eine alternierende Folge, so daß zwischen den elektrischen
Anschlußelementen 13 jeweils genügend Platz verbleibt und der Abstand der Lampen nicht
durch die elektrischen Anschlußelemente 13 begrenzt wird. Die Figuren 14 und 15 unterscheiden
sich in der Transportrichtung 10 des Bedruckstoffs 9, dessen mit zu härtender UV-Druckfarbe
14 versehene Trocknungsfläche an den Lampen vorbeigeführt wird. Die Reflektoren sind
in den Figuren 14 und 15 nicht dargestellt.
[0078] Die Figur 16 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Trockner 20 und eine
Druckmaschine. Er umfaßt in konventioneller Bauweise als UV-Strahlungsquelle 8 eine
im UV-Bereich emittierende Hochdruck-Gasentladungslampe. In dem Gehäuse 27 befinden
sich außer der Lampe noch Schwenkreflektoren 21, mittels denen das Licht auf den Bedruckstoff
9 gerichtet wird, und die bei Stillstand der Anlage zum Schutz des Bedruckstoffs 9
vor Überhitzung verschwenkt werden können. Da die bekannnten UV-Beleuchtungsquellen
8 eine sehr hohe Wärmeentwicklung verursachen, ist ferner ein Wärmeschutzglas 22 vorgesehen.
Erfindungsgemäß sollen daher als UV-Strahlungsquelle 8 eine oder mehrere Niederdruck-Gasentladungslampen
verwendet werden. Der Schwenkreflektor 21 kann dann in der oben beschriebenen Weise
als feststehender Reflektor ausgebildet werden und das Wärmeschutzglas 22 kann entfallen.
Auf diese Weise kann der Trockner 20 kompakt gebaut sein und den Bedruckstoff 9 gleichmäßig
ausleuchten, wobei gleichzeitig die Wärmebelastung erheblich reduziert ist.
[0079] Die Bedruckstoffe 9 sind im dargestellten Beispielsfall Tuben oder Becher, die auf
sich drehenden Tubendornen 26 eines Tubentellers 25 angeordnet sind. Mittels einer
nicht dargestellten Rakelkammer bzw. Farbkammer wird dem die Rasterwalze 23 und die
Klischeewalze 24 umfassenden Druckwerk die UV-härtbare Druckfarbe 14 zugeführt. Von
der Klischeewalze 24 wird das Motiv auf die Tuben übertragen, und der sich drehende
Tubenteller 25 führt die Tuben durch die Härtungszone des Trockners 20, wo die Härtung
mittels UV-Bestrahlung erfolgt. Nach dem Austritt aus der Härtungszone werden die
Tuben von den Tubendornen 26 abgenommen und die Tubendorne 26 mit neuen, unbedruckten
bestückt. Die Auf spann- und Abnahmevorrichtungen sind nicht dargestellt.
[0080] Um eine homogene Ausleuchtung des Bedruckstoffs 9 in der Härtungszone und eine hohe
Lichtausbeute zu erzielen, ist diese mit erfindungsgemäßem, optisch diffus reflektierendem
Material 1 umgeben. Das reflektierende Material 1 kann dabei an gesonderten Trägerplatten
6 oder an dem Gehäuse 27 angebracht sein. Insbesondere mittels auf der von der Beleuchtungsquelle
8 abgewandten Seite des Bedruckstoffs 9 angeordneten Reflektoren 5 kann die Gleichmäßigkeit
der Ausleuchtung und die Lichtausbeute verbessert werden. Wenn die Wärmeentwicklung
der Beleuchtungsquelle 8 nicht zu hoch ist, können auch die Schwenkreflektoren 21
mit erfindungsgemäßem Material 1 versehen sein, oder es kann ein auf der von dem Bedruckstoff
9 abgewandten Seite der Beleuchtungsquelle 8 angeordneter feststehender erfindungsgemäßer
Reflektor vorgesehen sein.
[0081] Die Figur 17 zeigt den Trockner der Figur 16 in einer erfindungsgemäßen Ausführung
mit Niederdruck-Gasentladungslampen 7. Die Bedruckstoffe 9 sind auch in diesem Fall
auf sich drehenden Tubendornen 26 eines Tubentellers 25 angeordnete Tuben oder Becher.
Sie werden mit einer Bahngeschwindigkeit von ca. 50 m/min durch den Trockner 20 gefördert.
Zusätzlich zu dieser Bahnbewegung drehen sich die Tubendorne 26. Der Trockner 20 umfaßt
ein Gehäuse 27, in dem auf Trägerplatten 6 das reflektierende Material 1 zur Erzielung
einer homogenen Ausleuchtung des Bedruckstoffs in der Härtungszone angeordnet ist.
Der Reflektor 5 sorgt, in Verbindung mit den 12 Niederdruck-Gasentladungslampen 7,
für eine homogene Ausleuchtung. Die Niederdruck-Gasentladungslampen 7 sind in einem
engen Abstand zueinander angeordnet und der Bedruckstoff 9 wird in einem geringen
Abstand an den Niederdruck-Gasentladungslampen 7 vorbeigeführt. Aufgrund der geringen
Wärmeentwicklung der Niederdruck-Gasentladungslampen 7 ist keine aufwendige Kühlvorrichtung
und kein Wärmeschutzglas erforderlich. Der Reflektor 5 ist feststehend ausgebildet
und weist keine schwenkbaren Teile auf. Die Figur 18 zeigt ein Detail zu Figur 17.
[0082] Die Figuren 19, 20 und 21 zeigen typische relative spektrale Strahlungsflüsse von
Quecksilberdampflampen. Dargestellt ist in Fig. 19 und 20 jeweils der spektrale Strahlungsfluß
E in willkürlichen Einheiten als Funktion der Wellenlänge w und in Fig. 21 in absoluten
Einheiten als Funktion der Wellenlänge w. Die Figur 19 zeigt das Spektrum eines Hochdruck-
und die Figur 20 das eines UV-C-Niederdruckstrahlers. Man erkennt, daß die UV-C-Niederdruck-Gasentladungslampe
überwiegend im UV-C-Bereich emittiert, wogegen der Hauptemissionsbereich der Hochdrucklampe
bei größeren Wellenlängen liegt.
[0083] Die UV-C-Niederdruck-Gasentladungslampe der Fig. 20 ist eine Niederdrucklampe ohne
Zusatz von Leuchtstoffen, d.h. eine nichtaktinische Niederdrucklampe. In Fig. 21 ist
das Spektrum einer UV-B-Niederdruck-Gasentladungslampe dargestellt. Es handelt sich
hierbei um eine Leuchtstofflampe, deren Hauptemissionsbereich durch Zusatz von Leuchtstoffen
in den Bereich bei 305 nm verschoben ist. Zusätzlich treten im UV-A- und sichtbaren
Bereich Nebenintensitäten auf.
1. Verfahren zum Härten einer UV-härtenden Druckfarbe (14) auf einem Bedruckstoff (9),
bei dem die Druckfarbe (14) mit UV-Licht einer UV-Strahlungsquelle (8) bestrahlt wird,
wobei
als UV-Strahlungsquelle (8) eine Niederdruck-Gasentladungslampe (7) verwendet wird,
deren über den UV-B- und UV-C-Bereich integrierter spektraler Strahlungsfluß mehr
als 50%, bevorzugt mehr als 75% des UV-Strahlungsflusses beträgt,
die Dauer der Bestrahlung zur Härtung der Druckfarbe (14) weniger als zwei Sekunden,
bevorzugt weniger als eine Sekunde beträgt und
die Reaktionszeit der Druckfarbe (14) bis zum Erreichen eines Härtungsgrades, bei
dem der Bedruckstoff (9) klebfrei in einer weiteren Druckstation bedruckbar oder anderweitig
verarbeitbar ist, weniger als 2 Sekunden, bevorzugt weniger als 1 Sekunde beträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckfarbe (14) ein oder mehrere cycloaliphatische Epoxidharze als härtbares Bindemittel
und ein oder mehrere Arylsulfoniumsalze als Photoinitiator enthält und
die Bestrahlung unter Anwesenheit von Luftsauerstoff erfolgt.
2. Verfahren zum Härten einer UV-härtenden Druckfarbe (14) auf einem Bedruckstoff (9),
bei dem die Druckfarbe (14) mit UV-Licht einer UV-Strahlungsquelle (8) bestrahlt wird,
wobei
als UV-Strahlungsquelle (8) eine Niederdruck-Gasentladungslampe (7) verwendet wird,
deren über den UV-B- und UV-C-Bereich integrierter spektraler Strahlungsfluß mehr
als 50%, bevorzugt mehr als 75% des UV-Strahlungsflusses beträgt,
die Druckfarbe (14) eine Druckfarbe ist, die durch radikalische Polymerisation härtet,
die Dauer der Bestrahlung zur Härtung der Druckfarbe (14) weniger als zwei Sekunden,
bevorzugt weniger als eine Sekunde beträgt und
die Reaktionszeit der Druckfarbe (14) bis zum Erreichen eines Härtungsgrades, bei
dem der Bedruckstoff (9) klebfrei in einer weiteren Druckstation bedruckbar oder anderweitig
verarbeitbar ist, weniger als 2 Sekunden, bevorzugt weniger als 1 Sekunde beträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bestrahlung unter Anwesenheit von Luftsauerstoff erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als UV-Strahlungsquelle (8) eine Niederdruck-Gasentladungslampe (7) verwendet
wird, deren über den UV-B-Bereich integrierter spektraler Strahlungsfluß mehr als
50%, bevorzugt mehr als 75% des UV-Strahlungsflusses beträgt.
4. Verfahren zum Härten einer UV-härtenden Druckfarbe (14) auf einem Bedruckstoff (9),
bei dem die Druckfarbe (14) mit UV-Licht einer UV-Strahlungsquelle (8) bestrahlt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
als UV-Strahlungsquelle (8) eine Niederdruck-Gasentladungslampe (7) verwendet wird,
deren über den UV-B-Bereich integrierter spektraler Strahlungsfluß mehr als 50 %,
bevorzugt mehr als 75 % des UV-Strahlungsflusses beträgt
und die integrierte UV-, insbesondere die integrierte UV-B- und UV-C-Bestrahlungsstärke
zwischen 1 und 100 mW/cm2, bevorzugt zwischen 10 und 50 mW/cm2 beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximum der spektralen Strahlungsflußverteilung der Niederdruck-Gasentladungslampe
(7) im UV-B- oder UV-C-Bereich liegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfarbe (14) während der UV-Härtung nicht über 40 °C erwärmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfarbe eine Mischung aus verschiedenen Arylsulfoniumsalzen enthält.
8. Vorrichtung zum Härten einer UV-härtenden Druckfarbe (14) auf einem Bedruckstoff (9),
mittels der die Druckfarbe (14) mit UV-Licht einer UV-Strahlungsquelle (8) bestrahlbar
ist, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die UV-Strahlungsquellen (8) im wesentlichen Niederdruck-Gasentladungslampen (7) sind,
der über den UV-B- und UV-C-Bereich integrierte spektrale Strahlungsfluß der Niederdruck-Gasentladungslampen
(7) mehr als 50%, bevorzugt mehr als 75% des UV-Strahlungsflusses beträgt, die integrierte
UV-, insbesondere die integrierte UV-B- und UV-C- oder insbesondere die UV-C-Bestrahlungsstärke
zwischen 1 und 100 mW/cm2, bevorzugt zwischen 10 und 50 mW/cm2 beträgt und die Vorrichtung zum Bestrahlen des Bedruckstoffs (9) unter Anwesenheit
von Luftsauerstoff ausgebildet ist.
9. Vorrichtung zum Härten einer UV-härtenden Druckfarbe (14) auf einem Bedruckstoff (9),
mittels der die Druckfarbe (14) mit UV-Licht einer UV-Strahlungsquelle (8) bestrahlbar
ist, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die UV-Strahlungsquellen (8) im wesentlichen Niederdruck-Gasentladungslampen (7) sind,
der über den UV-B-Bereich integrierte spektrale Strahlungsfluß der Niederdruck-Gasentladungslampen
(7) mehr als 50%, bevorzugt mehr als 75% des UV-Strahlungsflusses beträgt und die
integrierte UV-, insbesondere die integrierte UV-B- und UV-C-Bestrahlungsstärke zwischen
1 und 100 mW/cm2, bevorzugt zwischen 10 und 50 mW/cm2 beträgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Bestrahlen des Bedruckstoffs (9) unter Anwesenheit von Luftsauerstoff
ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfarbe (14) während der UV-Härtung nicht über 40 °C erwärmt wird.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedruckstoff (9) während der UV-Härtung nicht über 40 °C erwärmt wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximum der spektralen Strahlungsflußverteilung der Niederdruck-Gasentladungslampe
(7) im UV-B- oder UV-C-Bereich liegt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere, insbesondere mehr als vier und bevorzugt mehr als acht Niederdruck-Gasentladungslampen
(7) aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Niederdruck-Gasentladungslampe (7) aufweist, deren Emissionsspektrum
sich von demjenigen einer anderen Niederdruck-Gasentladungslampe unterscheidet.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere U-förmig ausgebildete Niederdruck-Gasentladungslampen (7) aufweist,
die mit parallel verlaufenden Längsseiten der U-Form nebeneinanderliegend angeordnet
sind, wobei die Niederdruck-Gasentladungslampen (7) wechselweise entgegengerichtet
angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Niederdruck-Gasentladungslampe (7) und dem Bedruckstoff
(9) weniger als 5 cm beträgt.
1. Process for curing a UV curing printing ink (14) on a printed material (9), wherein
the printing ink (14) is irradiated with UV light from a UV radiation source (8),
wherein
a low pressure gas discharge lamp (7) is utilized as the UV radiation source (8) which
has a spectral radiation flux integrated over the UV-B and UB-C region of more that
50% of the UV radiation flux, preferentially more than 75% of the UV radiation flux,
the time duration of irradiation for curing the printing ink (14) is less than two
seconds, preferentially less than one second and
the reaction time of the printing ink (14) for reaching a grade of hardness at which
the printed material (9) can without sticking be printed in an additional printing
station or otherwise processed is less than two seconds, preferentially less than
one second,
characterized in that
the printing ink (14) comprises one or more cycloaliphatic epoxy resins as curable
fixing agent, and one or more arylsulfonium salts as photoinitiator and
the irradiation is performed in the presence of atmospheric oxygen.
2. Process for curing a UV curing printing ink (14) on a printed material (9), wherein
the printing ink (14) is irradiated with UV light from a UV radiation source (8),
wherein
a low pressure gas discharge lamp (7) is utilized as the UV radiation source (8) which
has a spectral radiation flux integrated over the UV-B and UB-C region of more that
50% of the UV radiation flux, preferentially more than 75% of the UV radiation flux,
the printing ink (14) is a printing ink which can be cured by radical-induced polymerization,
the time duration of irradiation for curing the printing ink (14) is less than two
seconds, preferentially less than one second and
the reaction time of the printing ink (14) for reaching a grade of hardness at which
the printed material (9) can without sticking be printed in an additional printing
station or otherwise processed is less than two seconds, preferentially less than
one second,
characterized in that
the irradiation is performed in the presence of atmospheric oxygen.
3. The process of claim 1 or 2, characterized in that a low pressure gas discharge lamp (7) is utilized as the UV radiation source (8)
which has a spectral radiation flux integrated over the UV-B region of more that 50%
of the UV radiation flux, preferentially more than 75% of the UV radiation flux.
4. Process for curing a UV curing printing ink (14) on a printed material (9), wherein
the printing ink (14) is irradiated with UV light from a UV radiation source (8),
characterized in that
a low pressure gas discharge lamp (7) is utilized as the UV radiation source (8) which
has a spectral radiation flux integrated over the UV-B region of more that 50% of
the UV radiation flux, preferentially more than 75% of the UV radiation flux,
and the integrated UV radiation intensity, in particular the integrated UV-B and UV-C
radiation intensity is between 1 and 100 mW/cm2, preferentially between 10 and 50 mW/cm2.
5. The process of one of the preceding claims,
characterized in that the maximum of the spectral radiation distribution of the low pressure gas discharge
lamp (7) lies in the UV-B or UV-C region.
6. The process of one of the preceding claims, characterized in that the printing ink (14) is not heated above 40 °C during the UV curing.
7. The process of one of the claims 1 or 4,
characterized in that the printing ink contains a mixture of differing arylsulfonium salts.
8. Device for curing a UV curing printing ink (14) on a printed material (9), by means
of which the printing ink (14) is irradiated with UV light from a UV radiation source
(8), in particular for carrying out the process according to one of the claims 1 through
7,
characterized in that
the UV radiation sources (8) essentially comprise low pressure gas discharge lamps
(7) having a spectral radiation flux integrated over the UV-B and UV-C region of more
that 50% of the UV radiation flux, preferentially more than 75% of the UV radiation
flux, the integrated UV radiation intensity, in particular the integrated UV-B and
UV-C radiation intensity or, in particular, the UV-C radiation intensity, is between
1 and 100 mW/cm2, preferentially between 10 and 50 mW/cm2, and the device is designed for irradiating the printed material (9) in the presence
of atmospheric oxygen.
9. Device for curing a UV curing printing ink (14) on a printed material (9), by means
of which the printing ink (14) is irradiated with UV light from a UV radiation source
(8), in particular for carrying out the process according to one of the claims 1 through
7,
characterized in that
the UV radiation sources (8) essentially comprise low pressure gas discharge lamps
(7) having a spectral radiation flux integrated over the UV-B region of more that
50% of the UV radiation flux,
preferentially more than 75% of the UV radiation flux, and the integrated UV radiation
intensity, in particular the integrated UV-B and UV-C radiation intensity is between
1 and 100 mW/cm2, preferentially between 10 and 50 mW/cm2.
10. The device of claim 9, characterized in that it is designed for irradiating the printed
material (9) in the presence of atmospheric oxygen.
11. The device of one of the claims 8 through 10, characterized in that the printing ink (14) is not heated above 40 °C during the UV curing.
12. The device of one of the claims 8 through 11, characterized in that the printed matter (9) is not heated above 40 °C during the curing.
13. The device of one of the claims 8 through 12, characterized in that the maximum of the spectral radiation distribution of the low pressure gas discharge
lamp (7) lies in the UV-B or UV-C region.
14. The device of one of the claims 8 through 13, characterized in that it comprises a plurality, in particular more than four and preferentially more than
eight, of low pressure gas discharge lamps (7).
15. The device of claim 14, characterized in that it comprises at least one low pressure gas discharge lamp (7) having an emission
spectrum which is different from the emission spectrum of another low pressure gas
discharge lamp.
16. The device of one of the preceding claims, characterized in that it comprises a plurality of U-shaped low pressure gas discharge lamps (7) disposed
in mutual adjacency at the parallel lengthwise sides of the U-shape, wherein the low
pressure gas discharge lamps (7) are disposed in alternating opposite directions.
17. The device of one of the preceding claims, characterized in that the separation between the low pressure gas discharge lamps (7) and the printed material
(9) is less than 5 cm and/or more than 1 cm.
1. Procédé permettant de durcir une encre d'impression (14) durcissant aux rayons ultraviolets
sur un support d'impression (9), dans lequel l'encre d'impression (14) est exposée
à la lumière UV d'une source de rayonnement UV (8),
utilisant en tant que source de rayonnement UV (8) une lampe luminescente à gaz à
basse pression (7) dont le flux de radiation spectral intégré des domaines UV-B et
UV-C s'élève à plus de 50%, de préférence à plus de 75% du flux de radiation UV,
la durée d'exposition pour durcir l'encre d'impression (14) étant inférieure à deux
secondes, de préférence inférieure à une seconde, et
le temps de réaction de l'encre (14) jusqu'à l'obtention d'un degré de durcissement
qui, sans coller, permet au support d'impression (9) d'être imprimé ou soumis à un
autre traitement dans un poste d'impression ultérieur, étant inférieur à deux secondes,
de préférence inférieur à une seconde,
caractérisé en ce que
l'encre d'impression (14) contient une ou plusieurs résines époxy cycloaliphatiques
comme liant durcissable et un ou plusieurs sels de sulfonium d'aryle en tant que photo-initiateur
et que l'exposition s'effectue en présence d'oxygène atmosphérique.
2. Procédé permettant de durcir une encre d'impression (14) durcissant aux rayons ultraviolets
sur un support d'impression (9), dans lequel l'encre d'impression (14) est exposée
à la lumière UV d'une source de rayonnement UV (8),
utilisant en tant que source de rayonnement UV (8) une lampe luminescente à gaz à
basse pression (7) dont le flux de radiation spectral intégré des domaines UV-B et
UV-C s'élève à plus de 50%, de préférence à plus de 75% du flux de radiation UV,
l'encre d'impression (14) étant une encre durcissant par polymérisation radicalaire,
la durée d'exposition pour durcir l'encre d'impression (14) étant inférieure à deux
secondes, de préférence inférieure à une seconde, et le temps de réaction de l'encre
(14) jusqu'à l'obtention d'un degré de durcissement qui, sans coller, permet au support
d'impression (9) d'être imprimé ou soumis à un autre traitement dans un poste d'impression
ultérieur, inférieur à deux secondes, de préférence inférieur à une seconde,
caractérisé en ce que
l'exposition s'effectue en présence d'oxygène atmosphérique.
3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une lampe luminescente à gaz a basse pression (7) est utilisée en tant que source
de rayonnement UV, dont le flux de radiation spectral intégré du domaine UV-B s'élève
à plus de 50%, de préférence à plus de 75% du flux de radiation UV.
4. Procédé permettant de durcir une encre d'impression (14) durcissant aux rayons ultraviolets
sur un support d'impression (9) dans lequel l'encre d'impression (14) est exposée
à la lumière UV d'une source de rayonnement UV (8)
caractérisé en ce que
on utilise une lampe luminescente à gaz à basse pression (7) en tant que source de
rayonnement UV (8), dont le flux de radiation spectral intégré du domaine UV-B s'élève
à plus de 50%, de préférence à plus de 75% du flux de radiation UV
et que l'intensité d'irradiation UV intégrée, notamment l'intensité d'irradiation
UV-B et UV-C intégrée est comprise entre 1 et 100 mw/cm2, de préférence entre 10 et 50 mw/cm2.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le maximum de la distribution du flux de radiation de la lampe luminescente à
gaz à basse pression (7) est situé dans le domaine UV-B ou UV-C.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors du durcissement au rayons UV, l'encre d'impression (14) n'est pas chauffée
à une température supérieure à 40°C.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que l'encre d'impression contient un mélange de différents sels de sulfonium d'aryle.
8. Dispositif destiné à durcir une encre d'impression (14) durcissant aux rayons UV sur
un support d'impression (9) et qui permet d'exposer l'encre d'impression (14) à la
lumière UV d'une source de rayonnement UV (8), en particulier pour la mise en oeuvre
d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que
les sources de rayonnement UV (8) sont notamment des lampes luminescentes à gaz à
basse pression (7), que le flux de radiation spectral intégré des domaines UV-B et
UV-C des lampes luminescentes à gaz à basse pression (7) s'élève à plus de 50%, de
préférence à plus de 75% du flux de radiation, que l'intensité d'irradiation UV intégrée,
notamment l'intensité d'irradiation UV-B et UV-C intégrée ou en particulier l'intensité
d'irradiation UV-C intégrée est comprise entre 1 et 100 mw/cm2, de préférence entre 10 et 50 mw/cm2 et que le dispositif d'irradiation du support d'impression (9) est conçu de façon
à opérer en présence d'oxygène atmosphérique.
9. Dispositif destiné à durcir une encre d'impression (14) durcissant aux rayons UV sur
un support d'impression (9) et qui permet d'exposer l'encre d'impression (14) à la
lumière UV d'une source de rayonnement UV (8), en particulier pour la mise en oeuvre
d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que
les sources de rayonnement UV (8) sont notamment des lampes luminescentes à gaz à
basse pression (7), que le flux de radiation spectral intégré du domaine UV-B des
lampes luminescentes à gaz à basse pression (7) s'élève à plus de 50%, de préférence
à plus de 75% du flux de radiation UV, et que l'intensité d'irradiation UV intégrée,
notamment l'intensité d'irradiation UV-B et UV-C intégrée est comprise entre 1 et
100 mw/cm2, de préférence entre 10 et 50 mw/cm2.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est conçu de façon à irradier le support d'impression (9) en présence d'oxygène
atmosphérique.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que, lors du durcissement aux rayons UV, l'encre d'impression (14) n'est pas chauffée
à une température supérieure à 40°C.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que, lors du durcissement aux rayons UV, le support d'impression (9) n'est pas chauffé
à une température supérieure à 40°C.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que le maximum de la distribution du flux de radiation spectral de la lampe luminescente
à gaz à basse pression (7) est situé dans le domaine UV-B ou UV-C.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'il présente plusieurs, en particulier plus de quatre et de préférence plus de
huit lampes luminescentes à gaz à basse pression (7).
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une lampe luminescente à gaz à basse pression (7) dont le
spectre d'émission se distingue de celui d'une autre lampe luminescente à gaz à basse
pression.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs lampes luminescentes à gaz à basse pression (7) en forme
d'U dont les faces longitudinales sont disposées parallèlement l'une à côté de l'autre,
lesdites lampes luminescentes à gaz à basse pression (7) étant disposées de façon
alternante en sens opposé.
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écartement entre la lampe luminescente à gaz à basse pression (7) et le support
d'impression (9) est inférieur à 5 cm.