Verfahren zur Überprüfung der Leistung von UV-Strahlern in einer Druckmaschine mittels UV-reaktiver Medien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Leistung von UV- Strahlern bei der Steuerung einer Druckmaschine, insbesondere bei dem Einsatz strahlungshärtender Druckfarben.

Der Druck mit Strahlungshärtenden Offsetdruckfarben hat in der heutigen Druckindustrie eine weite Verbreitung gefunden und ist weitläufig bekannt. Vorteile des Drucks mit den Strahlungshärtenden Druckfarben liegen in der schnellen, spontanen Vernetzung nach der Bestrahlung mit einer UV-Strahlungsquelle, der Lösungsmittelfreiheit der Druckfarben und der guten Bedruckbarkeit von nicht sau- genden Substraten.

Konventionelle Druckfarben sind entweder ölbasierend oder lösemittelhaltig aufgebaut. Ölbasierende Druckfarben trocknen einerseits durch die Oxidation der Bindemittel auf Ölbasis und gleichzeitiges so genanntes Wegschlagen, d.h. durch Eindringen von Farbkomponenten in den saugfähigen Untergrund des Bedruckstoffes. Andererseits erfolgt die Trocknung auch durch Verdampfen der in der Druckfarbe befindlichen leichtflüchtigen Öle (Heat-Set-Verfahren). Strahlenhärtende Druckfarben und Lacke härten dagegen durch einen fotochemischen Prozess, der auch als Vernetzung bezeichnet wird. Der flüssige oder unvernetzte Druckfar- benfilm wird durch die Polymerisation unter Einwirkung von UV-Licht in einen festen Zustand übergeführt.

Es sind aber Fehlerfälle bekannt geworden, bei denen unvernetzte Druckfarbenbestandteile durch Abklatsch im Auslegerstapel einer Bogendruckmaschine oder durch Abklatsch in einer Rolle nach dem Druck auf die Rückseite des darüber befindlichen Substrats übertragen wurden. Auch können Druckfarbenbestandteile durch den Bedruckstoff hindurch migrieren. Eine Migration von Druckfarbenbestandteilen oder ein Abklatsch von Druckfarben kann bei Verpackung zu einer sensorischen Beeinflussung des Füllgutes führen. Bei dem Überschreiten von spezifischen Migrationlimits kann im Falle einer Verpackung für Lebensmittel eine gesundheitliche Beeinträchtigung des Konsumenten nicht ausgeschlossen werden. Bei Überschreiten der spezifischen Migrationlimits müssen Verpackungen auf jeden Fall aus dem Verkehr gezogen werden, was neben dem finanziellen Folgen meist auch ein Verlust der Reputation des Markenherstellers im Markt zur Folge hat. Die Wahrung der gesundheitlichen Unbedenklichkeit ist vorrangig. Laut §30 LMBG ist es verboten Bedarfsgegenstände so herzustellen, dass sie bei bestimmungsgemäßen Gebrauch geeignet sind, die Gesundheit durch ihre stoffliche Zusammensetzung, insbesondere durch toxikologisch wirksame Stoffe oder Verunreinigungen zu schädigen. Zudem gilt nach deutschem und europäischem Recht und ebenso in den USA das „No-Migration-Prinzip", d.h. ein Übergang von Stoffen auf das verpackte Lebensmittel ist zu vermeiden. Deswegen ist es besonders wichtig auf jeden Fall die Vernetzung der Strahlungshärtenden Druckfarbe auf dem Bedruckstoff sicher zu stellen.

Eine andere Problematik ergibt sich aus der Bedienung der Druckmaschine. Sind Strahlungshärtende Druckfarben- oder Lackschichten auf dem Bedruckstoff nicht ausreichend durchgehärtet und der Maschinenbediener zieht, zum Beispiel zur Kontrolle der Druckqualität, Probeexemplare, so können migrationsfähige Bestandteile der Strahlungshärtenden Druckfarben über die Haut aufgenommen werden. Neben den gesundheitlichen Gefährdungen können auch Reizungen und al- lergische Reaktionen der Haut entstehen.

Eine weitere Problematik im Druckereibetrieb entsteht dadurch, dass Druckbögen mit unvernetzten Druckfarben- oder Lackbestandteilen in der Regel als Sonderabfall behandeln werden. Dies erfordert einen logistischen Mehraufwand und erzeugt in der Regel Mehrkosten für die Entsorgung. Druckmaschinen weisen schon heute Vorrichtungen und Verfahren auf, der die Menge der Makulaturen vermeiden. So sind schon heute die UV-Trockner an den Maschinen bekannter Hersteller mit der Druckmaschinensteuerung verbunden. Erst wenn der von dem Bediener angewählte UV-Trockner seine Betriebsbereit- schaft an die Druckmaschinensteuerung rückmeldet, kann mit dem Druck begonnen werden. Durch diese Maßnahme wird vermieden, dass Druckbögen mit un- vernetzten Druckfarben oder Lacken erzeugt werden. Sollte aus irgendwelchen Gründen ein Strahler ausfallen, so wird auch der Anleger der Maschine, und damit die Bogenzufuhr, gesperrt und der Druck unterbrochen.

Diese Lösungen betrachten aber nur den Fall, das der Strahler einen Totalausfall hat. Strahlerleistungen und Intensität müssen jedoch für jeden Druckjob individuell angepasst und eingestellt werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Die nahe liegende Lösung immer mit maximaler Strahlerleistung zu produzieren um eine sichere Vernetzung des Druckfarben- oder Lackfilms sicher zu stellen, verbietet sich meistens, da neben der Nutzstrahlung auch Wärmestrahlung auf das Drucksubstrat übertragen wird. Dies kann gerade bei wärmesensitiven Bedruckstoffen, zum Beispiel dünnen Folien, zu einer Veränderung von Bedruckstoffdimensionen und Verwerfungen führen, die als Folge meistens auch Passerprobleme des Drucks haben. Die Qualität des UV-Drucks ist von der Betriebszeit der Strahler, der Verschmutzung der Reflektoren und von der Veränderung der spektralen Charakteristik der Strahlungsverteilung abhängig. Auch muss die Strahlungsleistung an den verwendeten Bedruckstoff, die verwendeten Druckfarben- und Lacke und der Druckgeschwindigkeit angepasst werden. Die Performance der Filmhärtung wird von Druckfarben unter anderem auch wesentlich von der Pigmentierung mitbestimmt. Eine dunkle Druckfarbe, wie Zum Beispiel Schwarz, benötigt eine höhere Energiebestrahlung als eine helle Druckfarbe, da das dunkle Pigment einen hohen Anteil der eingestrahlten UV-Strahlung absorbiert und dieser Teil der Strahlung folglich nicht mehr für den Härtungsprozess zur Verfügung steht. Die Leistungsdaten eines UV-Strahler, die in der Regel in Watt/cm angegeben werden, geben keine Aussage über die tatsächlich wirksame UV-Leistung und die spektralen Eigenschaften des Strahlers. Der Drucker sollte mit einem modernen UV-Kontrollsystem in der Lage sein den Prozess direkt nach der Härtungsperfor- mance einzurichten.

Es wurde verschiedentlich vorgeschlagen, die abgegebene Strahlungsleistung und Strahlungsverteilung der UV-Strahler inline zu überwachen. Systeme für die Inline- Prozeßkontrolle bieten zum Beispiel die möglich zum Beispiel zu Beginn der Pro- duktion die für das optimale Härtungsergebnis erforderliche Lampenleistung einzu- lesen. Mit modernen Überwachungssystemen kann die Überwachung von Intensität und Leistung unter Nutzung eines Spektrometers zu überwachen. Verschiebungen im Spektrum oder Lampenleistung können dann durch einen geschlossenen Regelkreis jederzeit wieder hergestellt werden.

Ein derartiges Regelverfahren wird in der US 4,032,817 beschrieben. Als Möglichkeiten der Anpassung an die aktuellen Betriebsbedingungen der Verarbeitungsanlage ist die Anpassung der Lampenleistung, aber auch die Anpassung der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Produktionsanlage erwähnt.

Der Nachteil solcher Qualitätsmesssysteme liegt darin, dass von der Lampenleistung indirekt auf das Härtungsergebnis geschlossen wird. So könnten eventuell auch Veränderungen der Produktionsbedingungen, zum Beispiel temporäre Schwankungen der applizierten Schichtdicke und der Produktionsgeschwindigkeit das Härtungsergebnis beeinflussen, ohne das die Lampenleistung sich in ihrer spektralen Charakteristik oder in ihrer Leistung sich ändert. Aktuell wird aber von vielen Einkäufern von Drucksachen gefordert, eine Statistik oder gar eine 100% Qualitätsaussage über auftragsgemäß gedruckte Produkte zu bekommen. Der Hintergrund eines solchen Wunsches ist durchaus verständlich, da der Hersteller der Produkte am stärksten unter dem Imageverlust, und damit unzweifelhaften verbunden Verlust an Umsatz, betroffen ist. Ein indirekter Nach- weis über die spektrale Messung der Lampenleistung ist jedoch nur ein Indiz für die Durchpolymerisierung der Druckfarben- oder Lackschichten, bietet aber keine Gewähr dafür.

Viel besser wäre es auf dem Druckprodukt inline oder offline die Härtung der Druckfarben- oder Lackschichten zu bestimmen. Die dynamische Härtung von Lackschichten und pigmentierten Druckfarbenschichten kann zum Beispiel durch die Verfahren der Real Time FTIR (Fourier Transform infrared) bestimmt werden. Anwendungsbeispiele hierfür finden sich u. a. in der Abhandlung Bo Jang, „Stu- dies of Pigmented UV Curable Systems by real time FTIR", Sartomer Company, Exton, PA (www.sartomer.com/wpapers/5035.pdf ).

Hierzu ist ebenso eine geeignete Infrarot-Messtechnik bekannt. In einer ersten Anwendung wird die Probe von einer Pulsquelle mit Infrarotspektren in bestimm- ter, variabler Pulslänge und Pulsrate bestrahlt, und die remittierte Strahlung mit einem Sensor erfasst und über die Auswertung von Integrationszeit und Auslesezeit ausgewertet. Damit ist eine hoch-dynamische Messung der Photonen Pulse möglich.

Weiterhin ist aus der DE 10 2006 015 277 A1 ein Verfahren zur Steuerung einer Druckmaschine bekannt. In der Druckmaschine, die insbesondere zum Drucken von UV-reaktiven Druckfarben genutzt wird, werden Maßnahmen zur Steuerung von Maschinenleistung, von Strahlerleistung und gegebenenfalls einer Markierungseinrichtung einer Druckmaschine zur Verarbeitung von durch Strahlung här- tenden Druckfarben und Lacken eingesetzt. Der Polymerisationsgrad der Druckfarben und / oder Lacke wird dabei inline, d.h. während des Druckprozesses, oder offline, d.h. außerhalb der Druckmaschine nach dem Druckprozess, bestimmt. Aus der jeweils erfolgten Messung werden Kenngrößen für die Steuerung der Strahlerleistung, der Maschinenleistung und / oder für die Ansteuerung von Markierungs- einrichtungen abgeleitet. Damit lassen sich zuverlässige Werte für die Trocknung von mittels Strahlung härtender Schichten mit erhöhtem Aufwand gewinnen. Auch ist eine Auswertung in der Regel nur punktuell möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Verfahren an einer Druckmaschine zu- schaffen, mittels derer eine gute Auswertbarkeit der Trocknungswirkung sowohl örtlich am Druckbogen als auch in Bezug auf die Strahlerleistung erzielbar ist.

Die Lösung der Aufgabe gestaltet sich nach den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Druckmaschine, vorzugsweise einer Offsetdruckmaschine, wobei der Polymerisationsgrad der gedruckten Färb- oder Lackschichten direkt auf dem Bedruckstoff durch einen Farbumschlag erfasst wird. Anhand dieser Werte des Farbumschlages kann dann eine Beeinflussung von Steuerungen und Regelungen der Druckmaschine und der mit der Druckmaschine verbundenen Aggregate erfolgen. Damit wird eine hohe Qualität und Sicherung der Produktion mit Strahlungshärtenden Druckfarben erreicht.

Die Messung am Bedruckstoff mit den aufgedruckten Druckfarben- oder Lackschichten kann „Inline" in der Druckmaschine erfolgen, wobei geeignete Sensoren über dem Druckzylinder oder im Bereich der Auslage einer Bogendruckmaschine oder an beliebiger Stelle über der Bahn einer Rollendruckmaschine angeordnet sind. Die Sensoren können über die gesamte Breite des Bedruckstoffs messen oder nur auf einige kritische Drucksujetbestandteile ausgerichtet sein. Oftmals wird es ausreichen, Messungen nur an kritischen Drucksujetbestandteilen, beste- hend zum Beispiel aus hohen Schichtdicken oder dunklen Druckfarbenschichten, durchzuführen, da bei einer ausreichenden Durchhärtung solcher kritischer Bereiche des Drucksujets mit Sicherheit davon auszugehen ist, dass auch die einfacheren Bereiche eine ausreichende Polymerisation aufweisen.

Die Inline-Messanlage kann über einen oder mehrere Druckzylinder einer Druckmaschine installiert sein. Sinnvoll erscheint es mindestens eine Messvorrichtung über dem Druckzylinder eines Druckwerkes, vorzugsweise nach dem letzten Druckwerk, und eine Messanlage nach dem Lackwerk zu installieren. Lacke werden oft flächig aufgetragen und eine Messung der Druckfarbenschichten wäre dann nicht mehr einfach möglich, wenn nur eine Messanlage nach dem Lackwerk installiert wäre.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Messung „Offline", wobei die Messprobe, zum Beispiel ein Druckbogen oder Teile eines Druckbogens, zum Beispiel in ein Analysegerät eingelegt oder in einfachster Weise direkt in Augen- schein genommen wird. Diese Lösung ist jedoch gegenüber der „Inline" Messung nachteilig, da es immer noch einer Aktivität eines Maschinenbedieners bedarf. Es unterliegt folglich dem Maschinenbediener, wie engmaschig die Kontrolle des Polymerisationsprozesses ist. Eine 100% Kontrolle, wie bei der Inline-Messung ist nicht möglich.

Erfindungsgemäß sind aber beide Messverfahren, „Inline" oder „Offline", die in Kombination oder alternativ angewandt werden können, direkt mit der Maschinensteuerung und / oder der Ansteuerung für die UV-Strahler oder UV-Laser verbunden.

Im Falle einer nicht ausreichenden Durchhärtung der Druckfarben- oder Lackschichten kann dann unverzüglich die Lampenleistung in einem geschlossenen Regelkreis angepasst werden, indem zum Beispiel die Energiezufuhr zum UV - Strahler gesteigert und/oder andere UV-Strahler zugeschaltet werden.

Es besteht aber nicht immer die Möglichkeit die Bestrahlungsstärke zu steigern, zum Beispiel, weil keine Leitungsreserven mehr vorhanden sind, oder weil das Substrat keinen zusätzlichen Wärmeintrag, der mit einer Leistungssteigerung, zu mindestens bei Einsatz konventioneller HG-Mitteldruckstrahler, verbunden ist nicht mehr verträgt. In diesem Fall wird die Fortdruckleistung der Druckmaschine soweit reduziert bis die Polymerisationskenn- oder messwerte die durch die Messeinrich- tungen gewonnen werden, wieder eine ausreichende Polymerisation widerspiegeln. In einer besonderen Ausführung wird die maximale Drehzahl der Druckmaschine auf die Druckgeschwindigkeit begrenzt, die gerade noch eine ausreichende Polymerisation der Druckfarben- und Lackschichten gewährleistet. So kann ver- meiden werden, dass der Maschinenbediener willentlich oder unwillentlich nicht ausreichend durchgängig polymerisierte Druckbögen produziert.

In einer einfachen Ausführung der Erfindung werden dem Maschinenbediener eine oder mehrere Maßzahlen, oder ein oder mehrere Kennwerte auf dem Druckma- schinenleitstand angezeigt, der den Grad der Polymerisation anzeigt.

Im einfachsten Fall könnte dies eine „Ampel" mit drei Anzeigefeldern sein: ROT: - unzureichende Polymerisation, GELB: - kritischer Polymerisationsgrand, an der Grenze und GRÜN: - vollständige Polymerisation). Der Maschinenbediener muss in diesem Fall selbsttätig reagieren und entweder die Maschinenleistung reduzieren oder die Bestrahlungsenergie auf dem Druckbogen erhöhen.

In einer weiteren Ausprägung der Erfindung werden alle Druckbögen, die von der Messeinrichtung als nicht ausreichend ausgehärtet erscheinen, durch eine oder mehrere Markierung am Bogenrand oder in der Bogenfläche, oder durch eine Nutzenbezogene Markierung markiert. Bei einer nutzenbezogenen Markierung dient die Markierung dazu die markierten Nutzen später in der Weiterverarbeitung ausschleusen zu können. Auch der umgekehrte Fall, die Markierung aller Gutbogen ist natürlich denkbar. Markierungen können in bekannter Weise durch Tintenstrahldrucker, durch Laserdrucker, durch Laser, durch Sprühköpfe oder durch Stifte mit einer unsichtbaren oder sichtbaren Markierung erfolgen.

Im UV-Druckprozess werden zur Härtung von Färb- und Lackschichten UV-/ LED- Strahler eingesetzt. Durch die Einstrahlung von UV-Licht findet die Aushärtung durch Polymerisation einer aus einem applizierten UV-Farb- bzw. Lacksystem be- stehenden Beschichtung statt. Der Druckprozess kann z.B. in Offset-, Flexo-, Sieb- oder Digital-Druckwerken erfolgen. Für die vollständige Aushärtung der Beschichtung ist der Eintrag einer Mindestenergiemenge notwendig, damit eine vollständige Polymerisation und damit eine genügend ausreichende Durchhärtung der Färb- und Lackschicht erzeugt werden kann.

UV-Strahler erfahren über ihren Einsatz hinweg einen Leistungsabfall. Die Lebensdauer von UV-Strahlern ist z.B. abhängig von der Häufigkeit der Neustarts, dem Betrieb mit korrekter Kühlung, der Verschmutzung der Strahler, hierbei sind vor allem deren Randbereiche betroffen, sowie der maximal für den Trocknungsbzw. Härtungsprozess eingesetzten Strahlerleistung.

Durch die Reduzierung der Lampenleistung ist es notwendig diese in bestimmten Zeitintervallen zu kontrollieren, um genügend UV-Leistung für eine ausreichende Härtung zu garantieren. Insbesondere Im Bereich von Verpackungen, die in direk- tem Kontakt zum Inhalt stehen, ist sonst eine potenzielle Gesundheitsgefährdung gegeben. Zunehmend müssen die an der Prozesskette beteiligten nachweisen, dass Qualitätsvorgaben bzgl. Herstellung eingehalten wurden.

Bisher eingesetzte Messsysteme zur Erfassung von UV-Strahlung können etwa in folgende Gruppen unterteilt werden:

1. Labormessung auf einem Prüfstand; als Messprinzip wird verwendet: UV-Sensor / Temperaturfühler

2. Überwachen der UV-Leistung in Maschine; als Messprinzip wird verwendet: UV-Sensormesszelle, Quarzrohr und UV-Sensor als mobil oder fest installierter Messstab bzw. Messzelle.

3. Inline Messung in der Druckmaschine auf Bedruckstoffhöhe als Messprinzip wird verwendet: Fotometrische Durchlichtmessung von UV- empfindlichen Folienstreifen / Farbumschlag des Messstreifens in Abhängigkeit der UV-Leistung Es ergeben sich Probleme bzw. Defizite, wenn die unter der Verwendung der o- ben aufgeführten Varianten zur Überprüfung der UV-Strahlerintensität durchgeführt werden. Diese stellen sich wie folgt dar:

Zu 1. Labormessung (Prüfstand)

- es ist keine Inlinemessung in der Maschine möglich

- nach Durchführung einer System-Kalibrierung sind vorher erfasste Werte nicht mehr als Vergleichswerte brauchbar

- Verfahren mit der geringsten Messrate

zu 2. Inline Überwachung der UV-Leistung

- Je UV-Spektrum ist eine eigene Messzelle notwendig

- die Dosis der UV-Einstrahlung kann nicht bestimmt werden

- Messsysteme, die in der Druckmaschine eingesetzt sind, können leicht durch Puder oder Papierstaub verschmutzen

- eine hohe Messgenauigkeit ist ständig durch mögliche Fehlbedienungen des Personals in Frage gestellt

Zu 3. Inline Messung in der Druckmaschine auf Bedruckstoffhöhe - die Teststreifen sind licht- und temperaturempfindlich

- es ergeben sich große Messabweichungen

- Messungenauigkeiten können durch den Bediener hervorgerufen werden

- der Messvorgang gestaltet sich durch die Anbringung von Teststreifen auf den Druckbogen als ziemlich aufwändig - es sind nur punktuelle Messung möglich, nicht jedoch die Messwerterfassung über die gesamte Formatlänge und Formatbreite

- es sind keine Messungen für UV-A-Strahlung möglich

Die vorliegende Erfindung beruht im Wesentlichen auf der Art des Verfahrens ei- ner UV-Strahlerleistungskontrolle in der Druckmaschine. Für zwei Anwendungen kommt ein UV-reaktives Medium, in Form einer modifizierten Tinte oder eines mo- difizierten Drucklackes, zum Einsatz. Dieses UV-reaktive Medium erfährt bei Einstrahlung von UV-Licht einen Farbumschlag

Eine erste erfindungsgemäße Verfahrensweise dient der Ausführung einer Online- Kontrolle mit Nachweisfähigkeit des Trocknungsergebnisses.

Das UV-reaktive Prüfmedium wird während des Produktionsprozesses mitlaufend, innerhalb der Druckmaschine, vor dem Durchlaufen einer Arbeitsstation mit UV- Bestrahlung aufgetragen. Dieser Vorgang kann entweder partiell (siehe Figur 5: Prüfbereich außerhalb des Druckbildbereiches) oder flächig (siehe Figur 1 bis 4: Prüfbereich über den gesamten Bildbereich erstreckt) erfolgen. Weiterhin ist der Vorgang kontinuierlich als mitlaufende Kontrolle durchführbar oder er wird diskontinuierlich zur Erzeugung eines Belegbogens für das Arbeitsergebnis eingesetzt. Der Vorgang des Aufbringens des UV-reaktiven Prüfmediums auf den Bedruck- stoff kann hierbei auf direktem oder auf indirektem Weg erfolgen. Das UV-reaktive Prüfmedium könnte z.B. mittels einer Anordnung von Inkjet-Druckköpfen in einer Druckstation auf einen als Prüfbogen ausgewählten Druckbogen über dessen ganze Druckfläche oder an ausgewählten Stellen aufgetragen werden.

Durch die Einstrahlung von UV-Licht an einer entsprechenden Trocknungsstation wird ein Farbumschlag des UV-reaktiven Prüfmediums, z.B. hier in Form einer modifizierten Inkjet-Tinte, in der Beschichtung auf einem als Prüfbogen beschichteten Druckbogens. Dadurch erhält man eine mitlaufende Kontrolle zur Sicherstellung einer konstanten Überprüfung zur Gewährleistung einer UV-Einstrahlung zur Härtung der Beschichtung mit ausreichender Leistung zur vollständigen Härtung.

Alternativ kann das UV-reaktive Prüfmedium auch in einem Flexo-Druckwerk der Druckmaschine, also z.B. in einem Lackwerk mit Rasterwalze flächig aufgetragen werden. Durch Benutzung einer bebilderten Hochdruckplatte kann das Prüfmedi- um auch dort gezielt in bestimmten Bereichen aufgetragen werden. Eine zweite Verfahrensweise dient der Überprüfung der Lampenleistung der für die Trocknung verwendeten UV-Strahler.

Die Lampenleistung einer UV-Trocknungsanlage reduziert sich über die Einsatz- dauer und Einsatzweise. Um eine genügende Strahlungsleistung der UV-Strahler zur ausreichenden Härtung gewährleisten zu können, muss die abgelieferte Strahlungsleistung in bestimmten Zeitintervallen kontrolliert werden. Das UV-reaktive Prüfmedium kann in Form eines modifizierten Lackes als separates Testmedium oder Beimischung zu einem bestehend Lack über ein konventio- nelles Lackwerk auf Prüfbogen aufgetragen werden. Die Applikation kann vollflächig über das gesamte Bogenformat erfolgen. Die Prüfbogen werden mit einer entsprechend aufgetragenen Lackbeschichtung in einem Bogenausleger der Druckmaschine, wie unter normalen Produktionsbedingungen, der Strahlung der in der Druckmaschine installierten UV-Strahler ausgesetzt. Durch die Einstrahlung des UV-Lichts erfolgt dann in der Lackbeschichtung ein Farbumschlag des UV- reaktiven Prüfmediums. Diese Farbreaktion ist identifizierbar und lässt eine Überprüfung der Lampenleistung über die komplette Formatlänge und Formatbreite zu.

Die Auswertung des Zustandes der UV-Trocknungsanlage kann über den Ver- gleich des Farbumschlags entweder visuell, densitometrisch oder colorimethsch erfolgen. Hierfür muss ein Auswertemechanismus (Farbort/ Dichte vs. UV-Dosis/ Farbvergleichsskala o. ä.) zugrunde gelegt werden. Dies kann entweder manuell außerhalb der Maschine oder als Inlinemessung erfolgen, die eine Rückmeldung an den Maschinenleistung geben kann, um ggf. die Strahlerleistung nachzuregeln. Als weitere Ausführung ist eine automatische Kontrollsequenz zur Unterscheidung des Zustandes einzelner UV-Strahler möglich, d.h. UV-Strahlerlampen bzw. LEDs werden separat aktiviert und deren Leistungsverteilung wird dokumentiert. Das daraus resultierende Wartungsprotokoll, wobei die Auswertung manuell oder automatisch wie oben beschrieben erfolgen kann, liefert dann eine Aussage, wo Leistungsdefizite der Trockneranlage gezielt beseitigt werden müssen. Eine dritte Verfahrensweise dient der kontinuierlichen Überwachung von Druckaufträgen, bei denen die UV-Trocknung eingesetzt wird.

Alternativ zum gesteuerten und inline erfolgenden Einbringen von UV-reaktivem, flüssigem Prüfmedium können UV-reaktive Pigmente bereits auf einem Druckbogen / Formatbogen flächig oder partiell aufgebracht sein. Diese Druckbogen können dann als Test- bzw. Belegbogen auch in der laufenden Produktion verarbeitet werden. Bereits im bereitgestellten Bedruckstoffstapel an einer Bogendruckmaschine sind in definierten Abständen derartige Prüfbögen eingelegt und erlauben dann einen kontinuierlichen Nachweis der Strahlerleistung während der Auflage. Durch Auswertung des Farbumschlag kann dies zur Prozessabsicherung hinsichtlich der UV-Strahlerleistung dienen.

Die Prüfbogen können markiert sein und mittels einer Auswerteeinrichtung erkannt werden. Die Markierung kann ebenfalls beim Inlinebeschichten, wie oben beschrieben, mit aufgebracht werden. Auch dann können die Prüfbogen leicht automatisch aussortiert werden.

Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, dass in Bogendruckmaschinen mittels so genannter Bogenweichen die Möglichkeit besteht, derartige Prüfbogen gezielt auszusondern und abzulegen.

Grundsätzlich kann also mit der oben beschriebenen ersten und der dritten Verfahrensweisen jeweils ein Trocknungsprozess im Druckbetrieb überwacht und das Trocknungsergebnis dokumentiert werden. Weiterhin kann mit der zweiten Verfahrensweise die Druckmaschine hinsichtlich ihrer Einstellung und generellen Funktionsfähigkeit im Hinblick auf die Trocknung mit UV-Strahlern kontrolliert und gegebenenfalls neu eingestellt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit zeichne- rischen Darstellungen erläutert. Darin zeigen

Figuren 1 bis 4 mögliche Auswertungsbeispiele auf der Basis der erfin- dungsgemäßen Verfahrensweise, Figur 5 eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für partielle Prüfbereiche und Figur 6 ein Flussdiagramm zur Verfahrensdurchführung.

In Figur 1 ist ein Drucksubstrat als Druckbogen B mit einem Druckbild dargestellt. Der Druckprozess erfolgt nun als Testlauf für die Druckmaschine oder als Produk- tionsprozess für eine Serie zu beschichtender Druckbogen.

Die Druckbogen B werden dabei in einer Transportrichtung R durch eine Bogendruckmaschine bewegt. Sie werden dort beschichtet und anschließend getrocknet. Auf den Druckbogen, die als Prüfbogen vorgesehen werden, ist entweder in der aufzutragenden Beschichtung oder in einer Vorbeschichtung eine Schicht UV- reaktiver Pigmente eingebracht. Diese UV-reaktiven Pigmente können sich bei entsprechend intensiver UV-Einstrahlung farblich verändern. Die farbliche Veränderung (Farbumschlag) führt zu einer Veränderung in der optischen Wirkung der Beschichtung des Prüfbogens.

Dieses Ergebnis des Farbumschlages ist in Figur 2 bis 4 beispielhaft dargestellt.

In Figur 2 ist eine von rechts nach links (siehe schwarzer Pfeil unten) und damit quer zu Bogenlaufrichtung R abfallende Verfärbung der Beschichtung des Druckbogens B gezeigt. Dies stellt dar, dass am rechten Rand des Druckbogens die UV-Einstrahlung zu einer ausreichenden Härtung geführt hat, während auf der linken Seite die Beschichtung zu wenig oder gar nicht gehärtet wurde.

Ursache hierfür kann sein, dass die UV-Lampen abgenutzt, ungleichmäßig verschmutzt, die Lichtausbeute innerhalb einer UV-Lampe ungleichmäßig oder bei Zusammenschaltung mehrerer UV-Lampen einzelne UV-Lampen zu wenig Strahlungsleistung bringen.

Die erfasste Ungleichmäßigkeit der Strahlungsleistung kann durch Nachsteuern der entsprechenden UV-Lampen und im Grenzfall durch Reinigung oder Lampenaustausch beseitigt werden.

In Figur 3 ist eine von oben nach unten (siehe schwarzer Pfeil rechts) und damit in Bogenlaufrichtung R abfallende Verfärbung der Beschichtung des Druckbogens B gezeigt. Dies bedeutet, dass im Bereich der oberen Kante des Druckbogens B die UV-Einstrahlung zu einer ausreichenden Härtung geführt hat, während im Bereich der unteren Kante die Beschichtung zu wenig oder gar nicht gehärtet wurde.

Ursache hierfür kann sein, dass die Lichtausbeute innerhalb der UV-Lampen zeit- lieh ungleichmäßig ist oder dass der Druckbogen im Bereich des Trockners flattert, so dass der Abstand zum UV-Strahler ungleichmäßig ist. Ebenso kann der UV- Strahler zu weit von der Bogenbahn weg eingestellt sein, so dass er am Bogenan- fang (untere Kante des Druckbogens B) nicht ausreichend intensiv auf den Druckbogen B einstrahlt.

Die erfasste Ungleichmäßigkeit der Strahlungsleistung kann durch statisches oder dynamisches Nachsteuern der entsprechenden UV-Lampen und durch Verbesserung der Bogenführung im Bereich der Trocknung beseitigt werden.

In Figur 4 ist eine von oben nach unten (siehe schwarzer Pfeil rechts) und von links nach rechts (siehe schwarzer Pfeil unten) und damit in Bogenlaufrichtung R und von links nach rechts abfallende Verfärbung der Beschichtung des Druckbogens B gezeigt. Dies bedeutet, dass im Bereich der oberen, linken Ecke des Druckbogens B die UV-Einstrahlung zu einer ausreichenden Härtung geführt hat, während im Bereich der unteren, rechten Ecke die Beschichtung zu wenig oder gar nicht gehärtet wurde. Die möglichen Ursachen hierfür wurden zuvor bereits beschrieben und überlagern sich in diesem Fall.

Ein Druckbogen B, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nach UV- Bestrahlung gleichmäßig eingefärbt ist, kann im Übrigen gleichwohl unvollständig getrocknet sein. Je nach Beimischung des UV-reaktiven Prüfmediums ist daher genau zu ermitteln für welche Pigmentdichte der UV-reaktiven Pigmente sich welche UV-Einstrahlungsleistung ergibt und welche Verfärbung hierbei auftritt.

In idealer Weise ist die Verfärbung bei allen eingesetzten oder inline produzierten Prüfbogen vollkommen gleichmäßig und ausreichend stark im Farbumschlag. Damit kann die Funktion der Trocknungseinrichtung der Druckmaschine als zufriedenstellend nachgewiesen werden. Sollte trotzdem die Beschichtung nicht aus- reichend gehärtet sein, kommt als weitere Ursache noch eine nicht ausreichende Dotierung des Beschichtungsmediums mit UV-reaktiven Härtungsbestandteilen in Frage. Dann können ebenfalls die an sich beabsichtigte Polymerisation und damit die Härtung der Beschichtung nicht in Gang kommen.

Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass die Erfindung im Wesentlichen auf der Art des Verfahrens einer UV-Strahlerleistungskontrolle in der Druckmaschine beruht. Für zwei Anwendungsbeispiele kommt ein UV-reaktives Medium, in Form einer modifizierten Tinte, eines modifizierten Drucklackes oder einer modifizierten Druckfarbe, zum Einsatz. Dieses UV-reaktive Medium erfährt bei Einstrah- lung von UV-Licht einen Farbumschlag. Es muss für das verwendete Druckverfahren vergleichbar mit einer konventionellen Tinte, Druckfarbe oder einem konventionellem Lack, verarbeitbar und verdruckbar sein. Die modifizierte Druckfarbe muss während der Verarbeitung, d. h. vor der Bestrahlung, densitometrisch messbar sein, um eine reproduzierbare Farbschichtdicke dosieren und aufbringen zu können. Das UV-reaktive Medium muss weiterhin thermisch stabil bleiben und sowohl vor, während und auch nach der Bestrahlung lichtecht sein.

Das UV-reaktive Medium ist für eine online zu einem Druckprozess durchführbare Kontrolle der Trocknungswirkung einsetzbar.

Das UV-reaktive Medium wird während des Produktionsprozesses mitlaufend, innerhalb der Druckmaschine, vor dem Durchlaufen der Trocknungsstation eines UV-Strahlers aufgebracht. Dieser Vorgang kann zum einen in seiner Vertreilung auf dem Druckbogen partiell oder flächig erfolgen, und wird zum anderen für eine kontinuierliche mitlaufende Kontrolle oder diskontinuierlich zum Erzeugen von gezielt ausgebbaren Belegbogen ausgeführt.

Bei der kontinuierlichen Kontrolle kann die Applikation des UV-reaktiven Mediums auf jedem Bogen erfolgen, in dem beispielsweise entsprechende Trocknungs- messfelder in einen bestehen Druckkontrollstreifen integriert werden. Das UV- reaktive Medium zur Ausbildung der Trocknungsmessfelder kann dann über ein separates Druckwerk aufgetragen werden. Hierbei kann auch die Maschinenkonfiguration in Betracht gezogen werden, indem der Auftrag des UV-reaktiven Mediums entsprechend einer jeweiligen Trockneranordnung oder Trocknerzuschaltung erfolgt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass wenigstens die zu überwachenden UV- Strahler erst nach dem Auftrag des UV-reaktiven Mediums zu Wirkung kommen.

Das Auftragen des UV-reaktiven Mediums auf den Bedruckstoff kann direkt oder indirekt erfolgen, d.h. z. B. über eine Inkjet-Druckeinrichtung an dezidiert ausge- wählten Stellen auf den Druckbogen oder als Prüfmedium über ein Flexodruck- werk, wie einem Lackmodul einer Offsetdruckmaschine, oder im normalen Druckprozess über ein konventionelles Druckwerk einer Druckmaschine.

Durch die Einstrahlung des UV-Lichts erfolgt ein Farbumschlag des UV-reaktiven Mediums, das z.B. in Form einer modifizierten Inkjet-Tinte oder eines modifizierten Lacks (Drucklack) oder einer modifizierten Druckfarbe aufgetragen wurde. Da- durch erhält man kontinuierlich Messobjekte und Messwerte für eine mitlaufende Kontrolle zur Sicherstellung einer vollständigen Überprüfung der Druckprodukte und zur Gewährleitung einer in genügender Intensität zur Verfügung gestellten UV-Leistung zur ausreichenden Härtung.

Weiterhin kann das vorgeschlagene Verfahren für die Überprüfung der Lampenleistung von Trocknern in Druckmaschinen genutzt werden. Die Lampenleistung einer UV-Trockner- bzw. Strahleranlage verschlechtert sich während der Einsatzdauer und auch in Abhängigkeit von ihrer Einsatzweise. Um eine genügende UV-Leistung der Trockneranlage zur sicheren bzw. wenigstens ausreichenden Härtung von Druckprodukten gewährleisten zu können, muss die Strahlerleistung in bestimmten Zeitintervallen kontrolliert werden. Die Kontrolle der Strahler kann bei Inbetriebnahme der Druckmaschine und nach unterschiedlichen Zeitintervallen erfolgen. Dies kann zur Sicherstellung der Vergleichbarkeit auch auf einem spezifischen Bedruckstoff erfolgen.

Das UV-reaktive Medium kann in Form eines modifizierten Lackes oder einer modifizierten Druckfarbe als separates Testmedium oder Beimischung zu einem bestehend Lack oder einer Farbe über ein konventionelles Lackwerk oder Druckwerk aufgetragen werden. Die Applikation kann vollflächig über das gesamte Bogen- format erfolgen. Der Bogen mit dem applizierten Lack oder der applizierten Farbe wird in der Auslage und nach jeder Druckeinheit, wie unter normalen Produktionsbedingungen, den in der Anlage installierten UV-Strahlern ausgesetzt. Durch die Einstrahlung des UV-Lichts erfolgt ein Farbumschlag des UV-reaktiven Mediums. Dies lässt eine Überprüfung der Lampenleistung über die komplette Formatlänge und Formatbreite zu. Dies kann als Summe aller UV-/UV-LED-Strahler, die in der Maschine installiert sind, erfolgen oder separat für jeden einzelnen Strahler, der sich in der Maschine befindet.

Die Auswertung des Zustandes der UV-Strahleranlage kann über den Vergleich des Farbumschlags entweder visuell, densitometrisch oder colorimetrisch erfol- gen. Hierfür wird ein Auswertealgorithmus zum Abgleichen der Trocknungswirkung mit einem Messwert zu Grunde gelegt, in dem zum Beispiel

- ein Farbort und/oder eine Farbdichte am MessfleckAort und - eine zugehörige UV-Dosis und

- eine Farbvergleichsskala

zueinander in Beziehung gesetzt werden.

Die densitomethsche oder colohmetrische (farbmetrische) Messung kann entwe- der manuell außerhalb der Maschine, also offline, oder als Inline-Messung erfolgen, die eine Rückmeldung an den Maschinenleistung geben kann, um ggf. die Strahlerleistung nachzuregeln.

Als weitere Ausführung ist eine automatische Kontrollsequenz zur Unterscheidung des Zustandes einzelner UV-Strahler möglich, d.h. Lampen/ LEDs werden separat aktiviert und deren Leistungsverteilung dokumentiert. Das daraus resultierende Wartungsprotokoll (Auswertung manuell oder automatisch, s.o.) liefert dann eine Aussage, wo evtl. Leistungsdefizite gezielt beseitigt werden müssen.

Alternativ zum UV-reaktiven, flüssigem Medium können UV-reaktive Pigmente bereits auf einem Formatbogen (flächig oder partiell) aufgebracht sein. Diese Bogen können als Test- bzw. Belegbogen auch in der laufenden Produktion verarbeitet werden. Bereits im bereitgestellten Bedruckstoffstapel an einer Bogendruckmaschine sind in definierten Abständen derartige Prüfbögen eingelegt und erlauben dann einen kontinuierlichen Nachweis der Strahlerleistung während der Auflage. Durch Auswertung des Farbumschlags kann dies zur Prozessabsicherung hinsichtlich der UV-Strahlerleistung dienen.

In Figur 5 ist die Variante einer Anordnung von Testflächen für den Inlineprozess dargestellt. Hierbei sind streifenförmige Testbereiche T am Bogenanfang und an den Rändern vorgesehen. Diese Testbereiche können überall in so genannten druckfreien Zonen angeordnet werden. Dort wird das UV-reaktive Medium mittels einer Druckplatte aufgetragen.

Die Einwirkung der UV-Strahler wird dann in den Testflächen T jeweils zu einer Farbreaktion führen, die mittels der Qualitätskontrolleinrichtungen inline oder offli- ne ausgemessen werden können. Damit kann die Trocknungswirkung sowohl über die Breite des Druckbogens B als auch über dessen Länge in Transportrichtung R erfasst werden.

Mittels der in den Druckbogen integrierten Testflächen ist ohne weiteres eine kontinuierliche Überwachung der Trocknungswirkung der UV-Strahler im Rahmen der erfassten Maschinenparameter möglich.

In Figur 6 ist nun schließlich in der Art eines Flussdiagramms ein Protokollprozess dargestellt. Aus der ausgeführten Ablaufdarstellung können mittels verschiedener Verfahrensabläufe für den Trocknungskontrollprozess und von dazu gehörigen Auswertemöglichkeiten beispielesweise die folgenden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens entnommen werden:

A) Einzelne Testbogen / Protokollbogen oder auch einen Referenzbogen für die Auflage inline erzeugen

1. Auswertung mit vorbeschichteten Testbogen (UV-reaktive Pigmente sind in den Bogen eingelagert oder dünne Schicht aufgetragen) werden im Stapel des Anlegers gezielt eingelegt oder mittels eines Hilfsaniegers sequentiell zugeführt. 2. Beschichten im Produktionsprozess

3. Trocknung/Härtung mit Erfassung der Betriebsparameter an der Druckmaschine und den UV-Strahlern

4. Messen des Farbumschlags am Test-/Produktionsbogen

5. Bewerten des Farbumschlags bzgl. Durchhärtung 6. Rückmeldung + / - an Maschinen- und Trocknersteuerung B) Testbogen / Protokollbogen kontinuierlich inline erzeugen

1. Auswertung mit Test- oder Produktionsbogen, die Testbereiche T an den Rändern aufweisen.

2. Beschichten im Produktionsprozess 3. Trocknung/Härtung mit Erfassung der Betriebsparameter an der Druckmaschine und den UV-Strahlern

4. Inline oder offline Messen des Farbumschlags am Test-/Produktionsbogen

5. Bewerten des Farbumschlags bzgl. Durchhärtung

6. Rückmeldung + / - an Maschinen- und Trocknersteuerung

C) Referenzbogen / Testbogen offline mittels Spezialbogen erzeugen

1. Auswertung mit vorbeschichteten Testbogen (UV-reaktive Pigmente sind in den Bogen eingelagert oder dünne Schicht aufgetragen), Bogenzufuhr kann von separatem Anleger oder aus einem Hilfsstapel des Anlegers erfolgen. 2. Beschichten im Testprozess

3. Trocknung/Härtung mit Erfassung der Betriebsparameter an der Druckmaschine und den UV-Strahlern

4. Messen des Farbumschlags am Testbogen

5. Bewerten des Farbumschlags bzgl. Durchhärtung 6. Rückmeldung + / - an Maschinen- und Trocknersteuerung

D) Referenzbogen / Testbogen offline mittels Normal bogen erzeugen

1. Auswertung mit voll zu beschichtenden Testbogen aus normalem unbeschichtetem Bedruckstoff. 2. Beschichten im Testprozess mit UV-reaktivem Medium

3. Trocknung/Härtung mit Erfassung der Betriebsparameter an der Druckmaschine und den UV-Strahlern

4. Messen des Farbumschlags an den Testbogen

5. Bewerten des Farbumschlags bzgl. Durchhärtung 6. Rückmeldung + / - an Maschinen- und Trocknersteuerung