Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vor¬ richtung zur kontinuierlichen Messung und Regelung der Zusairirnensetzung einer Feuchtmittellόsung für den Off¬ setdruck, bestehend aus Wasser und wenigstens einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel, wie insbesondere kurzkettigen Alkoholen, Glykolen oder Gly- koläthern.

Beim Offsetdruckverfahren besteht die Druckform aus ei¬ ner dünnen Metallplatte, die mit einer lichtempfindli- chen Schicht überzogen ist. Diese Schicht kann bildπiä- ßig gehärtet werden, so daß eine flache Druckform ent¬ steht. Die druckenden und nicht druckenden Teile liegen praktisch in einer Ebene und unterscheiden sich nur in ihrem Benetzungsvermόgen. Die nicht druckenden, hydro- philen Bereiche sind besonders gut mit Wasser bzw. ei¬ nem Gemisch aus Wasser und wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln, der sogenannten Feuchtmittellόsung, und sehr schlecht mit öligen Flüssigkeiten benetzbar. Im Regelfall wird als organische Hauptkomponente 2-Propa- nol in Konzentrationen zwischen 3 und 15 Volumenprozen¬ ten in diesen Feuchtmittellόsungen eingesetzt.

Beim Druckvorgang wird die Feuchtmittellόsung aus einem sogenannten Feuchtwerk als dünner Flüssigkeitsfilm an die Druckplatte transportiert. Dort nehmen die nicht druckenden Bereiche der Druckform einen Teil der Feuchtmittellösung ab, während an den oleophilen druk- kenden Bereichen der Druckform die Feuchtmittellösung abgestoßen wird und somit auf den sogenannten Feucht-

auftragswalzen verbleibt und sich im sogenannten Feuchtmittelkasten der Druckmaschine wieder mit der dort befindlichen Feuchtmittellösung vermischt.

Die Feuchtmittellόsung muß somit ständig um die Menge ergänzt werden, die von der Druckplatte abgenommen wird. Diese Volumenergänzung erfolgt im Regelfall mit einer sogenannten Feuchtmittelaufbereitungsanlage. In dieser Anlage wird die Feuchtmittellösung gekühlt, im Volumen ergänzt und im Kreislauf wieder dem Feuchtmit- telkasten zugeführt. Zusätzlich hat diese Anlage die Aufgabe, den Anteil an 2-Propanol in der Feuchtmittel- lösung zu ergänzen, dessen Gehalt sich aufgrund seiner gegenüber Wasser deutlich erhöhten Verdunstungsge- schwindigkeit während des kontinuierlich verlaufenden Druckvorganges vermindert. Üblicherweise erfolgt die Steuerung der Dosierung des 2-Propanols bei der Aufbe¬ reitung der Feuchtmittellösung durch eine Kontrolle der Dichte der Feuchtmittellόsung und einer mit der Dichte- kontrolleinrichtung verbundenen Dosiereinrichtung. Ein derartiges System ist beispielsweise aus der DE-A-41 36 263 bekannt.

Die Steuerung der Zusammensetzung der Feuchtmittellö- sung durch eine Dichtekontrolle führt in der Praxis zu großen Differenzen zwischen dem Meß- bzw. Regelwert und dem tatsächlichen Gehalt in der Lösung. Abweichungen von 50 % oder höher sind keine Ausnahme. Ursache hier¬ für ist die geringe Veränderung der absoluten Dichte- werte im Konzentrationsbereich, der für die praktische Anwendung relevant ist. Zudem können Verfälschungen der Anzeige durch Verschmutzungen der Auftriebskörper prak¬ tisch nicht ausgeschlossen werden. Versuche zur Mini¬ mierung dieses Problems durch eine Vergrößerung der

Auftriebskorper führten zu einer Verbesserung, konnten jedoch die prinzipiellen Schwächen des Verfahrens nicht kompensieren. Dichteveränderungen bleiben prinzipiell sehr anfällig gegenüber dem Salzeintrag aus den verwen¬ deten Zusatzstoffen und Papieren sowie Temperatur¬ schwankungen. Diese Einflüsse sind im Regelfall bekannt und wurden in der Vergangenheit toleriert, da sie bei einem 2-Propanolgehalt von 12 bis 15 % eine zwar hohe, dennoch aber tolerable Meßwertabweichung darstellten.

Drucktechnische Untersuchungen der letzten Jahre zeig¬ ten jedoch, daß es ohne Einschränkung der Produktions- Sicherheit möglich ist, mit einem 2-Propanolgehalt von 7 - 8 % zu drucken. Speziell konstruierte Feuchtwerke in Kombination mit optimierten Zuschlagstoffen erlaub¬ ten sogar noch die Verwendung deutlich niedrigerer 2- Propanolgehalte. In diesem Konzentrationsbereichen sind die prinzipiell unvermeidbaren Meßwertabweichungen der Dichtekontrolle nicht mehr akzeptabel.

Alternativ zur Dichtekontrolle sind eine Reihe anderer Techniken beschrieben, die es erlauben, den 2-Propanol- gehalt zu kontrolieren. Derartig bekannte Verfahren sind beispielsweise die Messungen von Brechungsindex, Viskosität und der Leitfähigkeit. Aus der EP-A-0 159 412 wird zudem die Messung der Oberflächenspannung zur Bestimmung des 2-Propanolgehaltes beschrieben. Eine an¬ dere Technik zur exakten Bestimmung der 2-Propanolge- halts besteht in der sprektralen Absorption, wie sie beispielsweise durch die DE-A-43 24 141 bekannt ist. In der DE-A-43 40 026 wird die Messung der Konzentration des 2-Propanols in der Gasphase durchgeführt.

All diese Verfahren haben sich bei Praxisanwendungen nicht bewährt. In einigen Fällen war die entsprechende Sensortechnik gegenüber den in der Praxis auftretenden Verschmutzungen nicht robust genug. In anderen Fällen war die Herstellung der Sensoren und der zugehörigen Steuereinheiten mit zu hohen Kosten verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung anzugeben, wodurch eine besonders exakte Messung und Regelung der Zusammenset¬ zung von Feuchtmittellδsungen für den Offsetdruck ge¬ währleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird die Schallausbreitungsgeschwindig¬ keit in der Feuchtmittellόsung gemessen und hieraus ein Regelsignal gebildet, um die Zusammensetzung der Feuchtmittellösung konstant zu halten.

Aus den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich gezeigt, daß die Messung der Schallgeschwindigkeit eine reproduzierbare Erfassung von Konzentrationsände¬ rungen unterhalb von 0.1 % erlaubt. Zudem ist die pro¬ zentuale Änderung des Meßsignals bei der Messung der Schallgeschwindigkeit gegenüber der Dichtemessung um ein Vielfaches höher.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist zudem eine deut¬ lich geringere Abhängigkeit von einer Konzentrationsän-

derung durch Salze aus dem Rohwasser oder aus Papierbe¬ standteilen auf. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschrei¬ bung und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig.l eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für den Offsetdruck und

Fig.2 ein Diagramm der prozentualen Änderung der Me߬ größe gegenüber dem Lösungsmittelgehalt.

Die in Fig.l schematisch dargestellte Vorrichtung für den Offsetdruck besteht im wesentlichen aus einem Druckwerk 1, einem Feuchtwerk 2 sowie einer Feuchtmit¬ telaufbereitungsanlage 3.

Ferner ist eine Einrichtung zur Messung der Schalige- schwindigkeit der in der Feuchtmittelaüfbereitungsan- lage befindlichen Feuchtmittellόsung vorgesehen. Sie ist beispielsweise als Tauchsonde ausgebildet, die einen Schallsender 4a, insbesondere einen Ultraschall- sender, sowie einen Schallempfänger 4b aufweist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Einrichtung zur Messung der Schallgeschwindigkeit als Rohrsonde auszu¬ führen und beispielsweise in der Verbindungsleitung zwischen dem Feuchtwerk 2 und der Feuchtmittelaufberei¬ tungsanlage 3 anzuordnen.

Die Feuchtmittelaufbereitungsanlage 3 steht ferner mit einer Dosiereinheit 5 in Verbindung, mit der die Zugabe eines wassermischbaren organischen Lösungsmittel zur Feuchtmittellösung einstellbar ist. Ferner ist eine

Steuereinheit 6 vorgesehen, in der das von der Einrich¬ tung 4 zur Messung der Schallgeschwindigkeit ermittelte Meßsignal in ein Regelsignal umgewandelt wird, das die Dosierung des Lösungsmittels aus der Dosiereinheit 5 derart steuert, daß die Zusammensetzung des Feuchtmit¬ tels im wesentlichen konstant gehalten wird.

Die Temperatur der Feuchtmittellösung in der Feuchtmit¬ telaufbereitungsanlage 3 wird über eine Einrichtung 7 gemessen und ggf. nachgeregelt.

Beim Druckvorgang wird die Feuchtmittellόsung aus dem Feuchtwerk 2 an eine Druckplatte des Druckwerks 1 transportiert. Dort nehmen die nicht druckenden Berei- ehe der Druckplatte einen Teil der Feuchtmittellösung ab, während an den oleophilen druckenden Bereichen der Druckplatte die Feuchtmittellösung abgestoßen wird und sich in einem Feuchtmittelkasten des Feuchtwerkes 2 wieder mit der dort befindlichen Feuchtmittellösung vermischt. Die Volumenergänzung erfolgt in der Feucht- mittelaufbereitungsanlage 3. In dieser Anlage wird die Feuchtmittellösung über die Einrichtung 7 gekühlt, im Volumen ergänzt und im Kreislauf wieder dem Feuchtwerk 2 zugeführt.

Die Feuchtmittellόsung besteht aus Wasser und wenig¬ stens einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel, wie insbesondere kurzkettigen Alkoholen, Glykolen oder Glykoläthern. Ferner sind der Feuchtmittellόsung di- verse Zusatzstoffe zugesetzt. Als Lösungsmittel wird derzeit üblicherweise 2-Propanol eingesetzt, dessen Ge¬ halt sich in der Feuchtmittellόsung aufgrund seiner ge¬ genüber Wasser deutlich erhöhten Verdunstungsgeschwin¬ digkeit während des kontinuierlich verlaufenden Druck-

Vorganges vermindert. Zur Steuerung der Dosierung des Lösungsmittels wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in der Feuchtmit¬ tellösung ermittelt. Dazu emitiert der Schallsender 4a ein kurzes Signal, welches sich in der Feuchtmittellό¬ sung ausbreitet und vom Schallsender 4b aufgenommen wird. Bei konstantem Abstand zwischen Sender und Emp¬ fänger kann durch Messung der Zeit, die das Schallsi¬ gnal vom Sender zum Empfänger benötigt, die Schallge- schwindigkeit unmittelbar berechnet werden. Jede Flüs¬ sigkeit hat eine spezifische Ausbreitungsge¬ schwindigkeit der Schallwellen. Bei einer beispiels¬ weise aus zwei Komponenten bestehenden Flüssigkeitsmi¬ schung lassen sich somit die Anteile der beiden Kompo- nenten durch Messung der Schallgeschwindigkeit berech¬ nen.

Dieses an sich bekannte Meßprinzip soll nun erfindungs- gemäß auch bei der Bestimmung der Konzentration des Lδ- sungsmittels in der Feuchtmittellösung für den Offset¬ druck verwendet werden. Bei den der Erfindung zugrunde¬ liegenden Versuchen hat sich jedoch gezeigt, daß das Meßsignal durch in der Feuchtmittellösung befindliche Gasbläschen verfälscht wird und dadurch die Messung der Schallgeschwindigkeit starken Schwankungen unterliegt. Es ist daher erforderlich, daß Mittel vorgesehen sind, die die Bildung eines Regelsignals verhindern, das auf einer durch Gasbläschen in der Feuchtmittellösung ver¬ ursachten fehlerhaften Messung der Schallausbreitungs- geschwindigkeit beruht.

Dies könnte beispielsweise durch eine Entgasungskammer realisiert werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß

diejenigen Meßsignale, die durch Gasbläschen verfälscht sind, bei der Bildung des Regelsignals unberücksichtigt bleiben. Dies kann insbesondere durch eine geeignete Software in der Steuereinheit 6 durchgeführt werden. Als besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang er¬ weist sich die Tatsache, daß sich die durch Gasbläschen verfälschten Meßsignale deutlich von den ordentlichen Meßsignalen unterscheiden. In der Steuereinheit 6 wird dann in Abhängigkeit der gemessenen Schallgeschwindig- keit ein Regelsignal gebildet, mit dem über die Do¬ siereinheit 5 der Gehalt des Lösungsmittel ggf. verän¬ dert werden kann.

Da die Schallausbreitungsgeschwindigkeit einer Lösung sehr stark von der Temperatur abhängig ist, wird zudem über die Einrichtung 7 die Temperatur ermittelt. Übli¬ cherweise wird die Feuchtmittellόsung auf einer be¬ stimmten Temperatur gehalten. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Temperatur bei der Bildung des Re- gelsignals zu berücksichtigen.

Sofern die Feuchtmittellösung mehrere Lösungsmittel enthält, kann auch eine entsprechende Anzahl an Do¬ siereinheiten 5 vorgesehen werden.

Mit diesem Verfahren läßt sich die Zusammensetzung der Feuchtmittellόsung, und damit insbesondere die Konzen¬ tration des Lösungsmittels, konstant halten.

Neben der Dosiereinheit 5 für das oder die Lösungsmit¬ tel sind selbstverständlich auch weitere Zugabeeinrich¬ tungen vorgesehen, die in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind, um die weiteren Bestandteile der

Feuchtmittellösung, wie insbesondere Wasser und diverse Zusatzstoffe, zu ergänzen.

Beispiel l:

Zur Eichung einer Feuchtmittelaufbereitungsanlage wur¬ den Testmischungen aus entionisiertem Wasser mit einem steigenden Gehalt an 2-Propanol hergestellt. Bei 25° C ergaben diese Mischungen folgende Schallgeschwin¬ digkeiten bzw. Dichten:

Gehalt an 2-Propanol Schallgeschwindigkeit Dichte [m/s] [g/cm ³ ]

0 1494,2 0,995

3 1517,0 0,993

6 1537,0 0,989

12 1577,9 0,980

In dem Diagramm der Fig.2 ist die prozentualle Änderung der Meßgröße des Beispieles 1 gegenüber dem 2-Propanol- gehalt in Prozent aufgetragen. Der gestrichelte Graph 8 entspricht dabei den bei der Schallgeschwindigkeitsmes¬ sung ermittelten Werten, während der durchgezogene Graph 9 der Dichtemessung zuzuordnen ist.

Die prozentuale Änderung der Meßgröße bei der Messung der Schallgeschwindigkeit beträgt 5,6 % gegenüber 1,51 % bei der Dichtemessung. Die Ultraschallmessung führt somit zu einer wesentlich größeren prozentualen

Änderung der Meßgröße und ermöglicht daher eine ent¬ sprechend genauere Bestimmung der Konzentration des Lö¬ sungsmittels in der Feuchtmittellösung.

Die Messung der Schallgeschwindigkeit kann bis zu einer Genauigkeit von ± 0,1 m/s erfolgen, sofern eine ausrei¬ chend genaue Temperaturmessung von ± 0,1 °C gewährlei¬ stet werden kann. Bei einer Schallgeschwindigkeit von etwa 1500 bis 1650 m/s im Fall einer 2-Propa- nol/Wassermischung erlaubt dies eine sichere Messung von Konzentrationsänderungen unterhalb von 0,1 %.

Beispiel 2:

Versetzt man die Testmischungen aus Beispiel 1 mit 2 % Natriumchlorid, wobei diese Menge weit von den in der Praxis zu findenden Salzkonzentrationen entfernt ist, ergaben sich bei 25 °C folgende Schallgeschwindigkeiten und Dichten:

Gehalt an 2-Propanol Schallgeschwindigkeit Dichte

[m/s] [g/cm- ³ ]

0 1520,4 1,013

3 1538,6 1,007

6 1558,1 1,005

12 1597,2 0,995

Vergleicht man die Meßwerte dieser extrem aufgesalzten Lösungen mit den Eichkurven, so zeigt sich, daß bei ei-

ner Betrachtung der Schallgeschwindigkeiten eine durch¬ schnittliche Abweichung von ca. 3 % erhöhtem 2-Propa- nolgehalts angezeigt wird. Betrachtet man die Abwei¬ chungen der Dichtewerte, so führen die im Vergleich mit Beispiel 1 erhöhten Dichtewerte zu einer Verschiebung der Meßwerte in einen Bereich, der von den in der Pra¬ xis üblichen Meßspindeln nicht mehr erfaßt wird, da sie im Regelfall für Dichtemessungen im Bereich von 0,995 bis 0,96 g/cm ³ ausgelegt sind.

Das Meßsignal nach dem Ultraschallprinzip weist somit eine deutlich geringere Abhängigkeit von einer Konzen¬ trationsänderung durch Salze aus dem Rohwasser oder aus Papierbestandteilen auf.

Beispiel 3:

Die Messung der Schallgeschwindigkeit an einem aus ei- ner Offsetdruckmaschine während laufender Produktion entnommenen Feuchtmittelgemisch ergab einen Wert von 1.619,5 m/s. Dieser Wert entspricht laut Eichkurve ei¬ nem Gehalt von 17,9 % 2-Propanol.

Die Dichte des Feuchtmittels wurde mit 0,984 g/cm ³ er¬ mittelt. Dieser Dichtewert entspricht laut Eichkurve einem Gehalt von 9,3 % 2-Propanol.

Vergleicht man diese beiden Meßwerte der Prozentkon- trolle mit einem im Labor ermittelten gaschromatogra¬ phischen Eichwert von 17,4 %, so zeigt sich auch hier die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens mit¬ tels Schallgeschwindigkeitsmessung.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nicht nur die Erfassung und Regelung des 2-Propanolgehalts wassriger Feuchtmittellδsungen möglich, sondern auch die Kon¬ trolle von Feuchtmittellösungen, die aus anderen orga¬ nischen Substanzen zusammengesetzt sind.