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Frage 11, Dispersionslack nass-in-nass auf Offsetfarbe

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    • Frage 11, Dispersionslack nass-in-nass auf Offsetfarbe

      Zu eurer Unterhaltung und gegebenenfalls zur Diskussion stelle ich hier hin und wieder einfache Fachfragen. Wer Lust hat, kann sich nach der eigenen Beantwortung meine Lösung anschauen. Wenn jemand erweitern, korrigieren oder widersprechen will - jederzeit gerne.

      Frage: Wieso kann Wasser aus einem Dispersionslack, durch Offsetfarbe hindurch, in den Bedruckstoff wegschlagen?

      meine Antwort:
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      Das vereinfachte Modell einer Farbschicht ist eine planparallele Platte. Die meisten unserer Berechnungen benutzen es. Wenn ein wässriger Lack auf so eine Farbschicht gedruckt würde, könnte er nie hindurchschlagen.

      Ein Blick unter das Mikroskop verrät, wo die Lösung liegt: Farbschichten, sogar bei kleinen Rasterpunkten, sind ganz perlig aufgebaut. Sie besitzen dünne und dicke Stellen und sogar Löcher. Damit kann ein Dispersionslack sogar auf einer getrockneten Farbe etwas wegschlagen.

      Zudem ist unsere Farbschicht keine rein ölige Masse, sondern ein Emulgat aus Feuchtmittel in Farbe. So bietet sie auch selbst nur eine schwache Sperre für das Wasser.

      Interessant wird die Sache noch beim wasserlosen Offsetdruck. Auch hier klappt die in-line-Lackierung tadellos, obwohl nicht einmal ein Wasser-in-Öl-Emulgat helfen kann. Hieran sieht man, dass unsere Vorstellungen vom Offsetdruck stark vereinfachte Modelle sind.

      Natürlich trocknet ein Dispersionslack hauptsächlich durch Verdunsten von Wasser. Das Wegschlagen ist ein Teilmechanismus, der die schnellen Maschinengeschwindigkeiten tragen hilft.


      Viele Grüße & ciao
      Inkman
    • Hi Inkman,

      sehr interessant was du da schreibst und auch weitgehend zutreffend, aber bezüglich der Trocknungseigenschaften von wasserbasierten Lacken nur teilweise richtig.

      Dispersionslacke trocknen i.d. Regel je nach Lackformulierung, Substrat Eigenschaften und aufgebrachter Lackmenge Nass zu 60-70% wegschlagend und nur zu 30-40% über die Trocknungsmodule der Druckmaschinen.
      Deshalb ist es auch bei den Hochleistungsdruckmaschinen 18.000-20.000Dr./h notwendig deren Effizienz (Trockner) zu bewerten.

      Gruß SanchoPancho
    • Hallo SanchoPancho,

      das finde ich interessant, dass du dem Wegschlagen den Hauptanteil zuweist 8o . Ich vermute, du bist ein erfahrener Praktiker, wenn du solche Abschätzungen anstellst. Ich habe meine Annahme, dass Wegschlagen ein Nebenmechanismus ist, natürlich komplett aus der Lamäng geschätzt.

      Ich fände es interessant, wenn z. B. Papierfachleute einen Zusammenhang zwischen Stapelfeuchte und Wassergehalt kennten. Dann könnte man vor und nach Lackierung recht genau ermitteln, wie viel Wasser weggeschlagen ist, und wie viel die Trockner ausgetragen haben. Ich kann mir vorstellen, dass dies für die Planer von IR- und Heißlufttrocknern durchaus wichtig ist. Vielleicht wissen die schon mehr. Hast du Zugriff auf solche Informationen?

      Mit dem Dispersionslack werde ich mich noch weiter im Quiz beschäftigen, weil er ein interessantes und wichtiges Thema ist. Aus meiner Sicht hat er als Flexotechnik dem Bogenoffset das Fell gerettet. Und er hat noch immer Potential, das noch nicht ausgeschöpft ist.

      Danke für deinen Impuls :) .

      Viele Grüße & ciao
      Inkman
    • Hallo Inkmann,

      den Trocknerherstellern ist es relativ egal, wie viel tatsächlich durch den Trockner ausgetragen wird, da alle Trocknungsanlagen von Wirkungsgrad komplett überdimensioniert sind. Um einen Liter Wasser von 0° auf 100° zu erwärmen brauche ich 0,11 KW, wenn ich 10 also 10l Farbe/h habe. Dann bräuchte man rechnerisch maximal 1,11KW, wenn ich die Farbe mit 0° Celsius in den Trockner kommt und ich die komplette Farbe austragen will. Kein IR-Trockner auf dem Markt kommt auch nur im entferntesten in diesen Bereich beim Verbrauch, dass 50 bis 100 fache ist eher gängige Praxis.
      Vom Wirkungsgrad her sollte kein Trockner zum trocknen verwendet werden, es sind eher Aushärtungsanlagen :)

      Die Hauptanforderungen für den Trockner ist, dass die Trocknungsstrecke 1 Sekunde ist, solange muss der Bogen//Rolle unter dem Trockner sein. Fahre ich mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/s und habe nur eine Trocknungsstrecke von 0,5m, ist es egal wieviel Leistung/Energie ich auf den Bogen/Rolle bringe, es wird nicht trocken. Dieses gilt natürlich nicht für UV.

      Die nächste Anforderung an den Trockner ist das Luftkonzept, um den Waschkücheneffekt nicht auftreten zu lassen. Bildet sich irgendwo im Trockner ein Wirbel, dann habe ich da ein Problem, sauge ich zu stark ab, droht ein Flattern im Trockner.

      Dann wird noch die Startengergie benötigt, um den Prozess in Gang zu setzen.
      Anschließend sollte dafür gesorgt werden, dass möglichst viel Energie auf den Lack kommt, nicht in das Trocknergehäuse, weil ungefähr die gleiche Menge der Energie benötigt wird um die Temperatur wieder "rauszuholen".
      Feinheiten im System sind die gesteuerte Zu und Abschaltung von Strahlern nach Geschwindigkeit, Lackauftrag und nach Bedarf Schwenkreflektoren um den Bogen/Rolle zu schützen bei Stillstand.

      Im Prinzip ist es einfach einen IR/Heißlufttrockner zu bauen, bei dem Wirkungsgrad gibt es noch viel Potenzial ;)

      Gruß,

      TrocknerSpezi
    • Hallo Inkman, hallo TrocknerSpezi,

      Zugriff auf detaillierte Werte / Auswertungen habe ich nicht, aber die Erfahrung hat doch gezeigt, das die verbauten Trockneranlagen sehr unterschiedlich Trocknungsresultate über die Zeit ergeben.
      Extrembeispiel: Druckmaschine / Trockneranlage Kombi aus IR Lampen und Heissluftdüsen wie meistens anzutreffen. Über die Jahre ergaben sich immer wieder Themen mangelhafter Lacktrocknung! Vorwiegend bei schnelleren Druckgeschwindigkeiten.
      Die Theorie wäre doch logischerweise, je schneller gedruckt wird, desto kürzer wird die Zeit die dem Lack bleibt um wegzuschlagen und auch die verbleibende Zeitspanne bei durchlaufen der Trockneranlage. Die Restfeuchte im Schichtaufbau (Substrat, Farbe und Lack) generell wäre zu hoch um eine optimale Verfilmung der Dispersion zu erhalten. Der frisch gezogene Bogen aus der Maschine fühlt sich klamm an.

      Verringert man die Druckgeschwindigkeit z.B. von 16.000 Dr./h auf 12.000 ergibt sich schon ein gefühlt besseres Ergebnis. Im Schöndruck hat man aber durchwegs keine Probleme, interessant wird´s ja immer beim Wiederdruck.
      Ein Anlösen der Lackschicht (gedruckter SD) kann unter Umständen beim Widerdruck stattfinden wenn die Lackbasis nicht entsprechend Nass-Blockfest ist, oder die Restfeucht generell zu hoch ist.

      Entscheidende Parameter für die Lacktrocknung ist die Restfeuchte in der Lackschicht. Eine Lackverfilmung findet ja ungefähr bei entzogener Wassermenge um 60% statt (entspricht ungefähr dem wegschlagen)!
      Wichtig um optimale Stapelparameter hinsichtlich Feuchte zu generieren ist eine bestmögliche Oberflächen Feuchtigkeitsreduzierung durch optimal eingestellte Trocknerparameter.
      Das ist aber oftmals nicht möglich weil dem Endkunden Anlagen verkauft werden wo sich die Katz in den Schwanz beißt. Ich meine Verhältnis Maschinenlaufleistung zur Auslagenlänge und verbauter Trocknereinschübe.
      Mit Standard Dispersionslacken ist dann nur im mittleren Produktionsfenster um 12-15.000 Dr./h möglich.

      Aber nun zurück zum Fall oben. Die Kombi Trockner, speziell die IR Lampen zeigten deutlichen Verschmutzungsgrad, eingebrannte Partikel (Substrat/ Puder) Die Effizienz war dadurch bei höheren Druckgeschwindigkeiten nicht mehr vorhanden. generell ist die IR leistung kontraproduktiv für die Lacktrocknung, aber bei hohen Geschwindigkeiten notwendig die aufgebrachte Luftmenge zusätzlich zu erwärmen um entsprechend Restfeuchte in der kürze oberflächig zu beseitigen. Wichitg ist aber zudem der Abtransport diese Feuchten Luft!!! Hier liegt meist der Hund begraben, denn zu viel Volumenstrom (Absaugen) bedeutet ein ja , vorsichtig Ausgedrücktes Auskühlen der Trocknerumgebung wie auch möglicherweise unruhiger Bogenführung in die Auslage! Ist hingegen das Verhältnis Aufgebrachter Luft zu Absaugung zu gering ergibt ein sogenannter Waschkücheneffekt, die Feuchtigkeit wird förmlich in den Druckstapel geschauffelt.

      Nachdem diese punkte im Beispiel oben geprüft und behoben wurden, konnte man an frühere Ergebnisse Maschinenlaufleistung und Lacktrocknungs Ergebnisse wieder anknüpfen.

      Bezüglich das Themas Lacktrocknung, variable Problemfälle, Abhilfe Möglichkeiten gibst es unsägliche Varianten.

      Ich würde den Kollegen an der Front folgendes weitergeben wenns Probleme gibt.

      Feuchte Stapel Palette am Anleger prüfen-> i.d. Regel 50%rel. Feuchte bei 20°C wäre wünschenswert.
      Ist das Substrat zu trocken ca. 40%rel F. ist es bezüglich zu schnellem wegschlagen schlecht, ist es zu Feucht ca. 60-65%rel F. ist es doppelt schlecht.(lackfilmrestfeuchte sicherlich zu hoch)

      Faustregel besagt: Unterschied Stapeltemp. Anleger z.B. 22°C -> Auslage 8 - 10 ° höher dann ca. 30-32°C (bin ich in der Einstellung der Trockneranlage nicht schlecht Unterwegs)
      Bei Karton / Verpackungsdruck: 10 - 12°C Unterschied, meist wir eh nur einstieg gedruckt, Stapeltemp um 32-34°C kein Problem.

      Blockfestigkeitsthemen (verkleben) gibts meist nur wenn IR Leistung deutlich zu hoch ist, dann verschleppe man in dunklen Flächendeckungsbereichen die zu hohe Energie der IR Strahlung, die Farben werden dadurch zu klebrig und
      verblocken!


      Sofern jemand ein Lackthema oder eine spezielle Frage dazu hat, ich helfe gerne.


      Grüße SanchoPancho
    • @ SanchoPancho,

      eine schöne ausführliche Antwort, ich gebe dir Recht. Fast immer wird die Druckmaschine mit den Trocknern unter einer Art ideal Bedingungen an Endkunden verkauft, in der Praxis ist dann sehr oft der Trockner die Bremse für die Geschwindigkeit. Ein vernünftiges Nachrüsten/Umrüsten der Trocknungsanlage ist dann wirtschaftlich oft nicht sinnvoll.

      Das eine Problem welches du beschrieben hast ist der Puder. Bei einer richtig ausgelegten IR-Anlage braucht man diesen nicht, aber auch wenn es nur zur Sicherheit ist, wird der immer eingesetzt. Nur Puder bekämpft die IR-Anlage, weil dieser sich auf den Strahlern und Reflektoren absetzt, die Leistungsfähigkeit sinkt, es muss mehr gepudert werden, eine Negativspirale setzt sich in Gang.

      Wenn der IR-Trockner die Maschine ausbremst, dann ist die Frage der technischen Ursache dafür.
      Ist eine höhere Geschwindigkeit möglich, wenn die Reflektoren und IR-Strahler neu sind? Ein Anzeichen dass der Trockner unter dimensioniert ist.
      Läuft der Trockner überhaupt richtig, wann wurde dieses das letzte Mal geprüft? Es kann auch helfen, wenn genug Zeit vorhanden ist, einfach mal die ganzen Module herausholen und optisch zu betrachten. Sehen die überall gleich aus? Wenn nicht, wieso? Ist die Ab und Zuluft noch völlig in Ordnung? Drehen alle Ventilatoren in die richtige Richtung?

      Eine zu hohe IR-Leistung ist ärgerlich, die gibt es oft wenn die Trocknungsanlage nur An und Aus kennt, aber nichts dazwischen. Ist dieses ein häufiges Problem, könnte man die IR-Strahler tauschen gegen schwächere, allerdings bedingt das eine elektrische Umrüstung der Originalanlage und es sollte nur von jemand mit entsprechendem Wissen gemacht werden.

      Generell würde ich bei einer Neuanschaffung einer Druckmaschine mehr empfehlen, auf die Leistung unter praxisnahen Bedingungen zu achten. Einen Testdruck mal bei einer Druckmaschine durchführen, die schon einige Jahre irgendwo läuft, wenn gewünscht dort die Druckmaschine volle Geschwindigkeit fahren zu lassen und sehen wie sie sich verhält.

      Euch ein schönes Wochenende, TrocknerSpezi
    • Hallo Zusammen,

      jetzt bin ich über diesen Beitrag gestolpert und kann noch etwas zur Diskussion beitragen. Seitens der Lackhersteller gibt es sehr wohl Formulierungen die selbst aus einer "alten Krücke" noch das Maximum an Leistung holen können. Problem ist in vielen Fällen die Kostenstrategie vieler Unternehmen, ich beobachte seit Jahren das hochwertige Lacksysteme (mit entsprechenden Preis) immer weiter von, ich nenne es einmal "Funktions-Lacken", verdrängt werden. Geiz ist leider nicht immer Geil :(
      So gibt es z.B. Formulierungen die bezüglich der Mindestfilmbildungstemperatur und der Nassblockfestigkeit soweit angepasst sind, dass selbst nur bei dem Einsatz von IR-Strahlern noch gute Druckgeschwindigkeiten erreicht werden können. Nur kosten diese Formulierungen keine 1.30-1,50€ sondern eher 2,30€. Da heutzutage aber jeder Dussel (Verzeihung dafür) Lacke mit im Bauchladen hat, welche er nur durch einen besseren Preis in dem Markt drücken kann, kämpfen viele Drucker heute mit Problemen die sie nicht hätten wenn sie bereit wären für Qualität auch Geld zu bezahlen ;)
      Hat man IR und Heißluft im normalen Maß zur verfügen, können qualitative Lacksysteme ohne weiteres auch bei hohen Geschwindigkeiten getrocknet werden. Bei schwierigen Jobs (z.B. hohe Farbbelegung) bieten sie mehr Sicherheit und höhere Produktionsgeschwindigkeiten.

      SanchoPancho liegt mit seiner Schätzung des Wegschlagens des Wasseranteils weitestgehend richtig, besonders da die guten "Funktions-Lacke" ebenso auf dieses verhalten getrimmt werden. Es ist ja auch nicht mehr viel an (teurem) Festkörper vorhanden ;) Hierzu könnte ich dann Bände schreiben, aber zurück zur Ursprungsfrage. Das Wegschlagverhalten von Dispersionslacken kann durch mehre Stellschrauben im Labor beeinflusst werden, besonders wichtig ist allerdings auch die Mikroporosität des Substrates. Moderne Substrate begünstigen das Wegschlagen von Druckfarbe und Flüssigkeiten im allgemeinen wesentlich besser als Substrate vor 10 Jahren. Durch diese "Poren" wird das vorhandene Wasser sehr gut ins innere geleitet und dem Dispersionslack entzogen. Des weiteren entziehen Papierfasern der Lackschicht Wasser, ähnlich eines Schwamms. Allerdings gibt es auch hier Grenzen und besonders hohe Farbschichten können das Wegschlagen auch etwas stören, hier ist dann der Heißlufttrockner gefragt dieses Ungleichgewicht zu beheben.

      Frohes schwitzen,
      Baddi
      Nur wer Lack hat glänzt 8o