DE10207184A1

DE10207184A1 - Offsetdruckmaschine

Info

Publication number: DE10207184A1
Application number: DE2002107184
Authority: DE
Inventors: Bernd Heinrich
Original assignee: IRS LAB AG PFAEFFIKON
Current assignee: IRS LAB AG PFAEFFIKON
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-09-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine heatset-trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine mit Druckeinheiten (3) zum beidseitigen Bedrucken einer Bedruckstoffbahn (8) (Blanket-to-Blanket) insbesondere mit Bogenoffsetdruckfarbe, einer Abwickeleinrichtung (1) zum Abwickeln der Bedruckstoffbahn (8) von Papierbahnrollen, einem Einzugswerk (2) zum Einstellen einer Bahnspannung am Einlauf in eine erste Druckeinheit (3) und einer Vorrichtung hinter dem letzten Druckwerk (3) zum Aufbringen einer Schicht und/oder zum Bestäuben mit Puder und/oder zum Lackieren (Versiegeln) der Druckprodukte sowie einem Auslagesystem (7a, b, c) für die Druckprodukte.

Description

Die Erfindung betrifft eine Offsetdruckmaschine, insbesondere für den Illustrationsdruck, gemäß dem Patentanspruch 1.
Beim Offsetdruckverfahren wird allgemein zwischen dem Bogenoffsetdruck zum Bedrucken einzelner Papierbögen und dem Rollenoffsetdruck für - von Rollen abgewickelte - Papierbahnen unterschieden.

Der Bogenoffsetdruck ist mit sogenannten "Vier über Vier-Maschinen", welche mehrfarbigen Schön- und Widerdruck ermöglichen, in den Markt der 8-Seiten- und 16-Seiten-Rollenoffsetdruckmaschinen vorgestoßen. Durch Marktanforderungen wie zunehmende Mehrfarbigkeit bei sinkenden Auflagehöhen profitiert der Bogenoffset zunehmend gegenüber dem Rollenoffset mit seinen energieintensiven Aggregaten, wie beispielsweise Heatset-Trockner sowie Kühlwalzensystemen usw. Rollenoffsetdruckmaschinen für den Illustrationsdruck arbeiten im Geschwindigkeitsbereich von zur Zeit etwa 60.000 bis 100.000 Zylinderumdrehungen pro Stunde, was etwa einer Bahngeschwindigkeit von 15 bis 18 Metern pro Sekunde entspricht. Dementsprechend werden spezielle mineralölhaltige Druckfarben (z. B. sogenannte Heatsetfarben) verwendet, bei deren Verarbeitung ein Heißluft- bzw. Heatset-Trockner und Kühlwerke erforderlich sind.

In speziellen Fällen wurden Rollenoffsetdruckmaschinen auch für den Illustrationsdruck ohne Trockner sowie ohne Kühlwerk gebaut, z. B. im Buchdruck oder Telefonbuchdruck bei Verwendung von ungestrichenen Papieren - vergleichbar mit Zeitungsdruck in höherer Qualität. Unter der Bezeichnung "Dicoweb" ist eine - sich bereits im Druckeinsatz befindliche - Rollendruckmaschine der MAN Roland Druckmaschinen AG bekannt, die unter anderem nach dem Offsetdruckprinzip für den Bahndruck (Blanket-to-Blanket) konzipiert ist und ohne Trockner und Kühlwerk mit sogenannten Coldsetfarben arbeitet.

Die neben der Mehrfarbigkeit ebenfalls zunehmende Inlineveredelung der Druckprodukte wird vom Bogenoffsetbereich durch 10- und 12- Farbenmaschinen ermöglicht, welche Dispersionslacke, UV- sowie Speziallacke verarbeiten können.

Unter den Aspekten Wirtschaftlichkeit, Energie- bzw. Ökobilanz sowie der verschärften Umweltgesetzgebung werden die 16-Seiten- Rollenoffsetdruckmaschinen von solchen Bogenoffsetdruckmaschinen mehr und mehr verdrängt.

Diese Bogenoffsetdruckmaschinen mit Wendetechnik 4/4, 5/5 bzw. 6/6 müssen jedoch hohe maschinenbautechnische wie auch drucktechnische Anforderungen erfüllen, da die im ersten Maschinenabschnitt gedruckten Bogen nach ihrer Wendung mit der bedruckten, farbfrischen bzw. nassen Seite nach unten in Kontakt mit den Gegendruckzylindern der nachfolgenden Druckwerke kommen. Die daraus resultierenden Verschlechterungen, wie beispielsweise höhere Tonwertzunahme, Verschwärzlichung durch veränderte Bedingungen bei der Farbrückspaltung, welche sich durch die gegenseitige Beeinflussung der Bogenvorder- und Bogenrückseite ergeben, müssen durch aufwendige technische Maßnahmen minimiert werden. Weitere Probleme stellen die vielen Übergaben von Druckeinheit zu Druckeinheit dar, was zu Dublieren, Abklatschdublieren, Aufbauen der Farbe auf Gegendruck- wie Übergabezylindern, Abschmieren und daraus resultierenden langen Reinigungszeiten führt.

Im Bogenoffset sind derzeit Produktionsleistungen von ca. 18.000 Bogen pro Stunde möglich - entsprechend etwa 5 bis 7 Metern pro Sekunde Druckgeschwindigkeit. Dafür sind entsprechende Bogenoffsetfarben notwendig, die nach dem Aufbringen auf das Papier mit Puder bestäubt werden müssen, bis sie vollständig aushärten bzw. trocknen können.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Offsetdruckmaschine zu schaffen, welche die Vorteile des Rollenoffset- und des Bogenoffsetdrucks in einer Drucklinie miteinander verbindet, d. h. einerseits eine einfache Führung des Bedruckstoffes als Bahn, und andererseits die direkte Weiterverarbeitung der Druckprodukte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Maschinenkonfiguration besitzt sowohl Vorteile der Rollen- als auch der Bogenoffsetdruckmaschine und erfüllt in vorteilhafter Weise die Forderungen der Praxis nach problemloser kostengünstiger Produktion hochwertiger Druckprodukte mit kleinen und mittleren Auflagen.

Durch den besonders vorteilhaften Wegfall eines Heatset-Trockners (Trockenofen), der die Druckfarbe mittels Heißluft trocknet und dabei auch die Feuchtigkeit aus dem Papier zieht, werden der Energieverbrauch sowie die Schadstoff-Emissionen der Gesamtanlage wesentlich reduziert. Auswirkungen auf das Druckprodukt wie Papierschrumpfung, Wellenbildung, Faserliftung treten nicht auf. In vorteilhafter Weise kann auf eine Rückbefeuchtung des Papiers ebenso verzichtet werden, wie auf Kühlwalzensysteme mit den dafür erforderlichen Kühltürmen. Durch den vorteilhaften Verzicht auf diese - die Umwelt belastenden - Aggregate kann eine erfindungsgemäße Druckmaschine die strengere gesetzliche Genehmigungspflicht für Sonderanlagen unterlaufen.

Mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Druckmaschine ist in vorteilhafter Weise eine große Variabilität gegeben, so daß ohne großen Aufwand alle Veredelungsarten möglich sind und die Einrichtung neuer Druckaufträge aufgrund der reduzierten Anzahl von Maschinenkomponenten sowie verbesserter Zugänglichkeit schnell und unkompliziert möglich ist.

Durch die nicht benötigten Maschinenkomponenten bzw. Anlagenelemente wie beispielsweise Heatset-Trockner oder Kühlwalzenständer reduzieren sich auch die Investitionskosten vorteilhaft.

Durch die Nutzung einer Papierbahn als Bedruckstoff entfallen die problematischen Übergaben von Druckwerk zu Druckwerk, die damit verbundenen negativen Einflüsse auf die Druckprodukte sowie die Einstellung und Probleme von Anlagepassern. Die Verwendung von Rollenpapier ermöglicht die Verarbeitung von Papiersorten mit geringeren Grammaturen bei günstigen Einkaufsbedingungen.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.

Nachfolgend wird die Erfindung näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt den anlagentechnischen Aufbau anhand eines Ausführungsbeispieles der Erfindung.
Die Bedruckstoffbahn 8 wird durch eine Abwickeleinrichtung 1 von einer Vorratspapierbahnrolle abgerollt und einem Einzugswerk 2 zugeführt. Das Einzugswerk 2 sorgt für die seitliche Ausrichtung der Bedruckstoffbahn 8 und regelt eine konstante Bahnspannung ein, welche für hohe Druckqualität und geringe Fortlaufmakulatur erforderlich ist.
Die Bedruckstoffbahn 8 läuft nach dem Einzugswerk 2 in eine erste Druckeinheit 3 ein und wird dort beidseitig mit einer ersten Farbe bedruckt. Für den Mehrfarbendruck schließen sich für jede weitere Mischfarbe eine weitere Druckeinheit 3 daran an. Für Sonderfarben, die sich nicht mit den standardisierten Mischsystemen erzeugen lassen, muß ebenfalls jeweils eine zusätzliche Druckeinheit 3 vorgesehen werden. Die passergenaue Bedruckung, d. h. das exakte Aufeinanderliegen der verschiedenen Druckbilder kann selbstverständlich von einem Leitstand aus eingestellt werden. Vorzugsweise werden Standard-Druckeinheiten aus dem Rollenoffset, beispielsweise sogenannte 4-Zylinder- Drucksysteme mit horizontaler Durchführung der Bedruckstoffbahn 8, eingesetzt. Bei solchen nach dem Gummi/Gummi-Prinzip (Blanket-to- Blanket) arbeitenden Druckwerken bilden die Übertragungszylinder, welche die Druckfarbe vom Formzylinder auf die Bedruckstoffbahn 8 auftragen, jeweils gleichzeitig den Gegendruckzylinder. Selbstverständlich sind diese Druckeinheiten auch mit allen weiteren - hier nicht erwähnten - Einrichtungen zum Einfärben der Druckzylinder ausgestattet.
Zum Inlineveredeln der Bedruckstoffbahn 8 können auch weitere Druckeinheiten 3 angeordnet werden, beispielsweise zum Aufbringen von Matt-, Metallic- und/oder Glanzlack.
Ein wesentlicher Kern der Erfindung ist der Verzicht auf sogenannte "Heatset-Farben", wie sie üblicherweise beim herkömmlichen Akzidenzdruck verwendet werden und eine energie-intensive Trocknung in einem Heißluftofen - auch Heatset-Trockner genannt - bei Temperaturen über 100° Celsius erfordern. Um die Produkte nach dem Bedrucken weiterbehandeln zu können, ohne die Farbe zu verwischen, wird üblicherweise mit einer Trocknungszeit von einer Sekunde gerechnet. Bei einer Bahngeschwindigkeit von beispielsweise 15 Metern pro Sekunde muß ein Heatsettrockner 15 Meter lang sein, um die notwendige Verweildauer der Bedruckstoffbahn im Ofen zu erreichen. Neben der teueren Beheizung, z. B. mittels Gas oder Öl als Energieträger, baut eine derartige Druckanlage entsprechend lang, und es muß weiteres Bauvolumen für Anlagen zur Entsorgung und Nachverbrennung der lösungsmittelbelasteten Abluft sowie ggf. für die Wärmerückgewinnung eingeplant werden. Weiterer Bauraum muß auch für ein Kühlwerk zum Abkühlen der Bahn vorgesehen werden, beispielsweise einen Kühlwalzenständer, in welchem die Bedruckstoffbahn mehrere wassergekühlte Walzen umschlingt. Für das Kühlwasser müssen Kühltürme gebaut werden, welche weitere Investitionskosten mit sich bringen. Bei Temperaturen von beispielsweise 160° Celsius bis 220° Celsius im Heißluft- bzw. Heatsettrockner wird der Papierbahn Feuchtigkeit entzogen, wodurch sie quer zur Faser- bzw. Transportrichtung schrumpft. Die schockartige Abkühlung der Bedruckstoffbahn im Kühlwerk läßt die Druckfarbe hart und glänzend auftrocknen.
Die nachteilhaften Heatsetfarben werden deshalb in einer erfindungsgemäßen Druckmaschine durch Farben ersetzt, welche auf der Bedruckstoffbahn 8 - ohne die Einwirkung von großer Hitze - schnell eine ausreichende Wischfestigkeit für die Weiterverarbeitung erreichen. Es werden vorzugsweise Druckfarben aus dem Bogenoffset verwendet, deren Trocknungssystem durch eine Kombination aus Wegschlagen und oxidativer Trocknung gekennzeichnet ist. Durch neuartige Verfahrensoptimierung und spezielle Rezepturkomponenten kann ein superschnelles Wegschlagen und Trocknen der Farbe erreicht werden, was sich vorteilhaft auf das erfindungsgemäße Druckverfahren auswirken kann. Zudem können Coldsetfarben sowie wasserbasierte Farben verwendet werden, welche im wesentlichen kalt trocknen, d. h. nach dem Auftrag der Farbe auf das Papier dringt die Druckfarbe bzw. deren Lösungsmittel in das Fasergefüge des Papiers ein oder wird aufgesaugt bzw. diffundiert ein - ohne unterstützende Wärmeeinwirkung. Dieser physikalische Vorgang wird in der Fachsprache auch als Wegschlagen bezeichnet.
Weiterhin können auch wasserlösliche Farben, Hybridfarben in Verbindung mit UV-Lackierung oder UV-Farben zum Einsatz kommen.
Zur Unterstützung der physikalischen bzw. chemischen Trocknung kann ein Infrarot (IR)-Trockner vorgesehen werden, der die Temperatur der Druckfarbe bzw. der Bedruckstoffbahn 8 nur geringfügig über die Raumtemperatur anhebt.
Weitere Ausführungsvarianten sehen bei Verwendung von UV-Farben bzw. Hybridfarben den Einsatz von Ultraviolett (UV)-Trocknern zur strahlungshärtenden Trocknung vor. Dabei werden die Bindemittel, beispielsweise zusammengesetzt aus Expodiden, durch die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht polymerisiert, wobei die Druckfarbe aushärtet.
Statt der UV-Strahlung kann auch eine energiesparende, umweltschonende Elektronenstrahl-Trocknung vorgesehen werden, welche die Druckfarben auf der Basis von Acrylbindemitteln mittels schneller Elektronen härtet.
Bei einer weiteren Variante kann im Anschluß an das letzte Druckwerk 3 eine weitere Druckeinheit 4 angeordnet werden, welche auf die bedruckten Oberflächen der Bedruckstoffbahn 8 eine Versiegelung aufträgt. Diese schnelltrocknende Versiegelung stellt entweder eine vollflächige oder auch nur partielle Beschichtung dar, welche die - noch nicht vollständig getrocknete oder ausgehärtete - Druckfarbe auf der Bedruckstoffbahn 8 frisch hält bzw. vor Verwischen, Abschmieren etc. schützt und nach außen, d. h. gegenüber den Kontaktstellen an nachfolgenden Bahnführungseinrichtungen oder bei der Ablage von Druckprodukten aufeinander, verhindert, daß sich die Druckfarbe ablegt oder die Druckprodukte miteinander verkleben. Für diese Versiegelung werden beispielsweise Dispersionslacke oder auf das jeweilige Druck- und Farbsystem angepaßte Primer als Haftvermittler, Grundierung oder Oberflächenschutz verwendet.
Selbstverständlich sind auch andere Lack- oder Oberflächenschutzsysteme möglich.
In der Druckeinheit 4 oder an einer danach angeordneten Einrichtung kann auch noch ein Gleitmittel, beispielsweise eine wässrige Silikonölemulsion, auf die Bedruckstoffbahn 8 aufgebraucht werden. Durch die damit verringerte Reibung wird die Bahnführung und die Weiterverarbeitung der Produkte verbessert. Das Auftreten von Bruch- und Rißverletzungen der Papierbahnoberfläche läßt sich beispielsweise vorteilhaft verringern, oder bei Verwendung eines Querschneiders ergibt sich eine störungsarme Bogenauslage.
Die Druckeinheit 4 zum Auftragen der Versiegelung kann mit einem Kammerrakelsystem ausgestattet sein, bei dem die Dispersion durch ein Pumpensystem über eine Vorratskammer in die Näpfchen der Rasterwalze gefördert wird und die überschüssige Suspension durch eine Arbeitsrakel abgeschabt wird. Eine Schließrakel riegelt die Kammer ab, so daß sich ein kleiner Überdruck aufbaut. Ebenso kann aber für den Auftrag der Versiegelung ein herkömmliches Walzensystem vorgesehen werden.
Je nachdem, was für ein Lack oder Primer verwendet wird, kann nach der Druckeinheit 4 ein IR-, UV- oder Elektronenstrahl-Trockner 5 angeordnet werden, der das Abbinden der Versiegelung beschleunigt bzw. verbessert. Der Trockner 5 kann mit einer Thermorakel (Luftrakel) 5a versehen sein.
Im Anschluß an den Trockner 5 kann eine Bestäubungseinheit 6 angeordnet werden, die auf beiden Seiten der Bedruckstoffbahn 8 eine gesteuerte und geregelte Menge Puder auftragen kann. Wie im Bogenoffset üblich, kann dadurch ein Ablegen sowie die Sauerstoffzufuhr zwischen aufeinander liegenden Druckprodukten verbessert werden, wodurch die endgültige Trocknung bzw. Aushärtung der Druckfarbe durch Polymerisation und Oxidation günstig beeinflußt werden kann.
Die beidseitig bedruckte Bedruckstoffbahn 8 kann abschließend über ein weiteres - nicht dargestelltes - Einzugswerk zu einem Aufrollsystem 7a geführt werden, wo sie wieder zu einer Rolle aufgewickelt wird und beispielsweise an separaten Falzeinrichtungen oder sonstigen Konfektioniervorrichtungen weiterverarbeitet werden kann.
Statt des Aufspulens auf eine Rolle kann auch ein Querschneider 7b vorgesehen werden, welcher die Bedruckstoffbahn 8 zu Papierbögen verarbeitet und auf Stapel ablegt.
Ebenso ist es möglich, die Bedruckstoffbahn 8 abschließend über einen Falzaufbau 7c zu führen, die Bedruckstoffbahn 8 längszufalzen, querzuschneiden und auch noch einen Querfalz anzubringen.
Vorzugsweise werden die Elemente zur Führung der bedruckten Bedruckstoffbahn 8 mit farbabweisenden Beschichtungen versehen.
Eine erfindungsgemäß ausgeführte Druckmaschine arbeitet vorzugsweise bei einer Geschwindigkeit von 25.000 Zylinderumdrehungen pro Stunde, wobei sie die hohe Druckqualität des Illustrationsdrucks bei wesentlich höherer Produktionsleistung gegenüber den Bogenoffsetdruckmaschinen erbringt. Da die Drucklinie insbesondere für kleinere und mittlere Auflagen konzipiert ist, bei welchen die Umrüstzeit wesentlich mehr Einfluß auf die Produktionsleistung nimmt als die Druckgeschwindigkeit, ist eine erfindungsgemäße Anordnung auch gegenüber dem herkömmlichen Rollenillustrationsdruck wirtschaftlicher bzw. produktiver, da nicht notwendigerweise ein Falzapparat einzurichten ist und sich daher kurze Rüstzeiten realisieren lassen.
Eine erfindungsgemäß ausgeführte Druckmaschine kann in einem Geschwindigkeitsbereich zwischen 10.000 und 40.000 Zylinderumdrehungen pro Stunde betrieben werden. Liste der Bezugszeichen 1 Abwickeleinrichtung
2 Einzugswerk
3 Druckeinheit
4 Druckeinheit
5 Trockner
5a Rakel
6 Bestäubungseinheit
7a Aufrollsystem
7b Querschneider
7c Falzaufbau
8 Bedruckstoffbahn

Claims

1. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine mit Druckeinheiten (3) zum beidseitigen Bedrucken einer Bedruckstoffbahn (8) (Blanket-to-Blanket) insbesondere mit Bogenoffsetdruckfarbe, einer Abwickeleinrichtung (1) zum Abwickeln der Bedruckstoffbahn (8) von Papierbahnrollen, einem Einzugswerk (2) zum Einstellen einer Bahnspannung am Einlauf in eine erste Druckeinheit (3) und einer Vorrichtung hinter dem letzten Druckwerk (3) zum Aufbringen einer Schicht und/oder zum Bestäuben mit Puder und/oder zum Lackieren (Versiegeln) der Druckprodukte sowie einem Auslagesystem (7a, b, c) für die Druckprodukte.

2. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Bedruckstoffbahn (8) nach dem Bedrucken in einer weiteren Druckeinheit (4) versiegelbar sind, und ein Strahlungstrockner (5) zum Abbinden der Versiegelung vorgesehen ist.

3. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckeinheit (4) zur Versiegelung der Oberflächen der Bedruckstoffbahn (8) ein Kammerrakel- oder ein Walzensystem vorgesehen ist.

4. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versiegelung Dispersionslack/Primer oder UV-Lack vorgesehen ist.

5. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungstrockner (5) ein IR-, UV- oder Elektronenstrahl-Trockner vorgesehen sind.

6. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der weiteren Druckeinheit (4) oder an einer danach angeordneten Einrichtung ein Gleitmittel auf die Bedruckstoffbahn (8) aufbringbar ist.

7. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bestäubungseinheit (6) vorgesehen ist, durch welche die Oberflächen der Bedruckstoffbahn (8) mit Puder bestäubbar sind.

8. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Druckfarbe - im Gummi/Gummi-Prinzip arbeitende - Doppeldruckwerke (3, 4) vorgesehen sind.

9. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Abwickeleinrichtung (1) zum Abwickeln von Papierbahnrollen ein Mehrfachrollenwechselsystem vorgesehen ist, welches Rollenwechsel während der laufenden Produktion ermöglicht.

10. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslagesystem ein Bogenquerschneider (7b), ein Aufrollsystem (7a) zum Wiederaufwickeln auf eine Rolle oder ein Falzapparat (7c) vorgesehen ist.

11. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckfarbe Coldset-Farben, wasserlösliche Farben, Hybridfarben in Verbindung mit UV-Lackierung oder UV-Farben vorgesehen sind.

12. Heatset-Trocknerlose und kühlwerklose Offsetdruckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmaschine im Geschwindigkeitsbereich zwischen 10.000 und 40.000, insbesondere bei 25.000 Zylinderumdrehungen pro Stunde arbeitet.