090127 Alkoholreduziertes Drucken de - Hochschule der Medien...IPA-Luftbelastung bei versch. Konzentrationen IPA-Dampf in der Atemluft IPA-Gehalt im Feuchtwasser 264 mg/m³ 97 mg/m³

Übersicht technotrans AG

Was ist eigentlich Alkohol?

Warum IPA reduzieren?

Mögliche Probleme beim IPA-reduzierten Drucken

Ideale Voraussetzungen zur IPA-Reduzierung

Feuchtmittel Filtration

Temperierung Stand der Technik?

Inhalt

Inhalt

Das Unternehmen

Services

(~ 25% des Umsatzes)starker Bereich

mit hervorragenden Aussichten

Der Dienstleistungsbereich nutzt das Wissen und die Kundenbasis, um neue Geschäftsfelder zu erschließen

Technology

(~ 75% des Umsatzes) erfolgreiche Basis des

Unternehmens mit Option im High-Tech Umfeld

Die Segmente

Flüssigkeitentechnologie ist die Kernkompetenz des Technologiesegmentes

19 Standorte weltweit, davon 4 mit Produktion

Gesellschaften sindKompetenz-Zentren,

an allen hält technotrans 100% der

Geschäftsanteile

Aktuelle Entwicklungs-schwerpunkte sind

neben AsienOsteuropa und der

Mittlere Osten

Internationalität

ProduktionsstandorteSales / Servicegeplante Standorte plus 28 unabhängige Vertriebspartner weltweit

Deutschland51%

Europa 23%

Amerika 17%

Asien 9%

160 Millionen Umsatz (2008e)

850 Mitarbeiter

1970 gegründet,

1990 Management Buy Out,

seit März 1998 börsennotiert

Basisdaten und das Management

Henry Brickenkamp (40) Sprecher des Vorstandes - Vertrieb, Service, Entwicklung, Konstruktion, Qualitätsmanagement und Produktbereiche

Dirk Engel (41) Finanzvorstand - Rechnungswesen/Controlling, Materialwirtschaft und Fertigung, IT, Personal und Investor Relations

John A. Stacey (53) - Betreuung von 10 internationalen Tochter-gesellschaften

mehr technotrans pro Druckmaschine

sichert kontinuierliches Wachstum

unabhängig von der Branchenkonjunktur

1%2%3%4%

1990 1995 2000 2005 2010e

6%5%

7%

Technologie und Strategie

Farbversorgung

Waschmittel-aufbereitung

Reinigungs-systeme

Sprüh-feuchtwerke

Lack-aufbereitung

Feuchtmittel-Aufbereitung

Farbwerk-Temperierung

Central cooling

Ethanol

Isopropylalkohol(IPA)

Ethanol:KosmetikaPharmazieKommt in der Natur vor,wo zuckerhaltige Substan-zen durch Hefezellen vergoren werdenTrinkalkohol

Isopropylalkohol (IPA):Ethanolersatz in Kosme-tika und Pharmazie Herstellung von AcetonLösungsmittelIndustriell eingesetzterAlkohol

Einwertige Alkohole: Organische Verbindungen auf Kohlenwasserstoffbasis


Eigenschaften des IPA

Auswirkung auf den Druckprozess:IPA ist nicht irgendeinAlkohol, sondern ein Druckhilfsstoff unterdessen Einfluss derOffsetdruckprozess überJahrzehnte hinwegoptimiert wurde.


Fazit

Reduziert dieOberflächenspannung

Erhöht die Viskosität

Löst Farbe

Verdampft schnell

Tötet Keime

Benetzung der Druckplatteund Feuchtwerkwalzen

Transport des Feuchtwasser im Feuchtwerk

Emulsionsbildung(Farb-Wassergleichgewicht)

Kühlung

Verhindert Algen- und Bakterienwachstum

reinigende Wirkung minimiert Farbaufbau im Feuchtwerk

IPA- Luftbelastung bei versch. Konzentrationen

IPA-Dam pf in der Atem luft

IPA-Gehalt im Feuchtw asser

264 mg/m³

97 mg/m³

13% 10%20-30 mg/m³

4%

MAK-Wert IPA nach TRGS 900 (Stand

31.3.1999):

500 mg/m³

200ppm

Typische IPA-Luftbelastung!Umwelt:

Bildung von bodennahem Ozon

Gesundheit:

(Bei hohen Konzentrationen)

Reizung Augen, Nase, Atemwege

Schwindel, Kopfschmerzen,Verwirrtheit

Schon bei einer Reduktion von 13% auf 10% verringert sichdie Belastung der Atemluft um über 70%!

Gründe für IPA-Reduzierung

Warum die IPA-Konzentration reduzieren?

Kosteineinsparung und damit Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit

Imageverbesserung durch umweltbewusstes Drucken

Auftragsvergabe oder Förderung nur für Druckereien, die umweltbewusst drucken

Senkung der Gesundheitlichen Belastung der Mitarbeiter

Verringerung der Umweltbelastung weniger Bildung von Ozon

Erfahrungsvorsprung bei zu erwartender Verschärfung der Gesetzeslage

Weniger ist Mehr!!


Gesetze, Richtlinien und Verbote

EU: Richtlinie zur Begrenzung der flüchtigen organischen Stoffe, VOC (volatile organic compounds) auf 200ppm/m³

Schweiz: Lenkungsabgabe von 3 CHF pro kg IPA

Niederlande, Japan, Großbritannien, Osteuropa: Grenzwerte für max. IPA-Konzentration bzw. Förderung bei Einhaltung von Grenzwerten

Skandinavien: öffentliche Aufträge werden nur an Druckereien vergeben, die alkoholreduziert Drucken

USA: In den meisten Bundesstaaten wird ohne IPA gedruckt, oftmals besteht absolutes Verbot

etc.

Weniger ist Mehr!!


Tonen / SchmierenEmulgierverhalten durch veränderte Feuchtwasserführung,Verschmutzung (Feuchtwerk, Gummituch, Platte), schlechte Walzen-einstellung, nicht geeignete Feuchtwerkswalzen, fehlende Temperierung

schlechtere TrocknungZu viel Feuchtmittel, fehlerhafte Zusatzdosierung, Wasserqualität

Cording-StreifenVeränderte Oberflächenspannung bzw. zu hohe Feuchtmittelführung

FreilaufenEmulgierverhalten durch veränderte Feuchtwasserführung, schlechteWalzeneinstellung

Farbaufbau im FeuchtwerkStärkere Verschmutzung Feuchtmittel, schlechte Walzeneinstellung

SchaumbildungNicht geeigneter Zusatz, Einstellung Feuchtmittelkreislauf

Über-EmulgierenWalzeneinstellung nicht korrekt, zu hohe Feuchtmittelführung

Probleme beim IPA-reduzierten Drucken

Man spricht im allgemeinen von einem kleinere Prozessfenster für den stabilen Fortdruck.

Je weiter der IPA-Gehalt im Feuchtmittel gesenkt wird, desto anfälligerwird das Drucken.

Konstante Wasserqualität:

Konstante Wasserqualität, ideal 8 - 12°d(1,4 - 2,1 mMol Calciumoxid pro Liter)

Ggf. Sicherstellung durch Wasseraufbereitungsanlage

Vorteile für den Druckprozess:

Optimal eingestelltes Feuchtmittel ohne Einflüssedurch Wasserbestandteile

pH-Wert-Stabilisierung

Eliminierung der Kalkablagerungen (Blanklaufen)

Betriebskostensenkung:

Reduktion des Additiv- und Alkoholverbrauchs möglich

Reduktion der Korrosionsprobleme

Dosierung Feuchtmittelzusätze

Einsatz eines geeigneten Feuchtmittelzusatzesund / oder Alkoholersatzstoffes

Enthalten Glykole, spezielle Tenside,Korrosionsschutzmittel und sind i.d.R. schwer flüchtig

Verbessert den Feuchtmitteltransport, Emulgierverhaltensowie Freilaufen der Platte und begrenzen dieFeuchtmittelaufnahme der Farben

Stand der Technik ist die volumetrische Dosierung

Feuchtmittelzusatz


Was ist zu beachten:

konstante Eingangsgröße bzw. Wasserqualität(denn darauf wird der Zusatz eingestellt)

Über- und vor allem Unterdosierung vermeiden

Kontrolle der Dosierung! Aber wie?

Wichtig ist eine exakte Dosierung und vorteilhaft die Kontrolle der richtigen

Anmischung!

Mechanische volumetrische Dosierung:Zusatzmittelmenge istimmer proportional zurdosierten Wassermenge

Kostengünstig

Einfach und Robust

mechanische Einstellung

keine Verbrauchsdaten

anfällig bei schwankendemEingangsdruck

keine Kontrolle desFeuchtmittelansatzes

Wasser-versorgung

bzw.Wasserauf-bereitung

Ventil

Feuchtmittel-zusatz

Dosiergerät

Feuchtmitteltank

Pumpe

Häufige Ursache für Fehldosierung ist ein schwankenderEingangsdruck!!!!


Elektronische volumetrische Dosierung

Reglercontroller

FC

FCDurchflussmesser / flow meter

Pumpepump

IPA

Wasserwater

Zusatzadditive

Zusatzmittelmenge istimmer proportional zurdosierten Wassermenge

Pneumatisch oderelektrisch mittels Pumpe

digitale Sollwertvorgabe

hohe Genauigkeit

Verbrauchsdatenerfassung

keine Kontrolle desFeuchtmittelansatzes

Tipp:

Dosierpumpen sollten frei von Elastomeren sein!!!


Kontrolle der volumetrischen Dosierung

Leitwert-messung im Feuchtmittel

Wasser-versorgung

bzw.Wasserauf-bereitung

Ventil

Feuchtmittel-zusatz

Dosiergerät

Feuchtmitteltank

Pumpe

Differenz-druck-

messungLeitwert-messungnach der

Dosierung

Leitwert-messungvor der

Dosierung

pH Wert ist relativ ungeeignet

Kontrolle mit Hilfe derLeitwertmessung:

im Zulauf zurEingangskontrolle

nach der Dosierung alsFunktionskontrolle

im Maschinenkreislauf zurProzessüberwachung

ideal in Verbindung mit Trendaufzeichnung

Tipp:Leitwertmessung induktiv


Kontrolle der FeuchtmittelqualitätTrendanzeige stellt einexzellentes und hilfreichesWerkzeug zur Beurteilungder Prozess-Stabilität dar

Stabilität bzw. auchVeränderungen imProzess sind soforterkennbar

Tipp:Neben Leitwert sollten auch auch alle andere Prozess-größen angezeigt werden können


Kontrolle der Feuchtmittelqualität


Fazit Dosieren von Feuchtmittelzusätzen


Für einen stabilen Prozess ist eine Kontrolle sinnvoll

Leitwertmesstechnik i.V.m. Trendanalytik macht es möglich

Was ist wichtig?Hochpräzise Zusatzmitteldosierung inkl. Kontrolle der Feuchtmittelqualität erlaubt eine optimale Einstellung des Zusatzes am unteren Toleranzbereich

Folglich eine Reduzierung des Verbrauchs und mögliche Kosteneinsparung

Prozesskontrolle durch Verbrauchsdatenerfassung


Hat neben den unerwünschten, viele positiveEigenschaften für den Druckprozess

IPA frei oder Wasserlos sind mögliche, aber keinesfallseinfache Prozesse

alkoholreduziertes Drucken wird weiterhin die Praxis sein

IPA

Sind die Messsysteme verlässlich?

Was ist zu beachten?

reinen IPA verwenden


eine exakte Messung und Regelung ist erforderlich

IPA - Dosierung

Isopropylalkohol (IPA)

Vorteile:Einfache und robuste TechnikUnter idealen Bedingungen sehr hohe GenauigkeitNiedriger Preis

Nachteile:Nicht selektivVerschmutzungsanfälligHoher WartungsaufwandUnter Alltagsbedingungen geringe Genauigkeit

Messprinzip Dichte

IPA - Messmethoden

Zulauf

Ablauf

h

Wegaufnehmer

viel Alkohol:

geringer Auftrieb

wenig Alkohol:

großer Auftrieb

Auftriebskörper

Ultraschall-Sender

Feuchtmittel

Ultraschall-Empfänger

flüssig

Signalaufbereitung und Auswertung

Laufzeitmessungt

T

C ~ k

Schallgeschwindigkeit

IPA-Gehalt

Vorteile:Deutlich selektiver als DichtemessungEinfache und robusteTechnik

Nachteile:Störung durch Luftblasen Störung durch andereInhaltsstoffe kannprinzipiell nichtausgeschlossen werdenNicht eindeutiger Zusammenhang zwischenMess-Signal undKonzentration

Messprinzip Ultraschall

IPA - Messmethoden

Messprinzip Infrarot (IR) in der Flüssigkeit

Infrarot-filter

Licht-quelle

Intensität

SensorMesskanal

SensorReferenzkanal

Durchflusszelle

Feuchtmittel

flüssig

Vorteile:Selektive Messunghohe GenauigkeitUnempfindlich gegen-über Dichteänderungen

Nachteile:Technisch aufwendigerVerschmutzungsanfälligStörung durch LuftblasenStörung durch andereInhaltsstoffe kannprinzipiell nichtausgeschlossen werden

IPA - Messmethoden

Messprinzip Infrarot (IR) in der GasphaseVorteile:

Im Vergleich zur IR-Messung in derFlüssigkeit einSelektionsschritt mehr,d.h. selektiverMesseinrichtung hatkeinen direkten Kontaktzum Feuchtmittel

hohe Genauigkeit

Nachteile:Technisch aufwendiger

Selektionsschritt

Feuchtmittelflüssig

Infrarot-filter

Licht-quelle

SensorReferenzkanal

SensorMesskanal

Signalauf-bereitung

und Auswertung

Intensitätgasförmig

IPA - Messmethoden

Ungenaue Messtechnik ist nicht geeignet für denIPA - reduzierten Druck!!

Bei Kontrolle mit einem Aräometer ist Vorsicht geboten!

Fazit IPA Dosierung

Was ist wichtig?

Genaue und selektive Messung des IPA-Gehaltes imFeuchtmittel

Unabhängig von Feuchtmittelzusätzen und Verschmutzungen

System mit automatischer Kalibrierung (Langzeitstabil)

Präzise Regelung des IPA-Gehaltes im Feuchtmittel

Systeme müssen aufeinander abgestimmt sein!!

IPA - Dosierung

eine verbesserte bzw. Feinfiltration wird immer häufigernotwendig

Gründe sind höhere Maschinengeschwindigkeiten,alkoholreduziertes oder alkoholfreies Drucken, spezielleFarben oder Lacke (UV, Iriodin, Gold, Weißlack etc.)

diese führen zu einer stärkeren Verunreinigung desFeuchtmittelkreislaufes (Farb- Schmutzaufbau im Feuchtwerk)

Feuchtmittel - Filtration


Wie fein muss ein Filter sein? Bypass- oder Zwangsfiltration?

Was wird erwartet?

Das Filtrationssystem muss universell einsetzbar seinund soll den kompletten Kreislauf sauber halten

Filter sollten nicht zu häufig, aber während des Betriebeswechselbar sein

Feuchtmittelzirkulation muss immer gewährleistet sein

Feuchtmittelverschmutzung

Q3(x)

100

0

3,000,10 [µm]1,00 5,00 8,002,00

60

Grober Schmutz

FeinerSchmutz,

Trübung

Typische Feuchtmittel-verschmutzung besteht aus Farb-, Papier-, Puderpartikeln,Bakterien und Keimen sowie Lacken und Öl

Partikel unterliegen stets einer Größenverteilung, d.h. Verschmutzung ist nicht homogen

Verschmutzung variiert mit Druckauftrag


Grobes Filter im Rücklauf

Feines Filter im Rücklauf

P1 > P2

Grobes Filter entfernt nur große Partikel

Feines Filter neigt zur schnellen Verblockung und somit häufigen Filterwechsel

Steigender Druck bei Verblockung sowie Pulsation im Rücklauf

führen zur Durchlässigkeit durch Dehnung der Poren

Feuchtmittel - Zwangsfiltration

Grobes Vorfilter...

...mit anschließender Tiefenfiltration

P1 = P2

Vorfilter dient der Entfernung grober Partikel(Schutz des Tiefenfilter)

Hauptfilter hat hohe Schmutzaufnahmekapazität durch Tiefenfilterprinzip(Volumenfiltration)

Zellenbauweise eines Tiefenfilters führt zu sehr hohen Filterflächen

Tiefenfilter erfordert eine kontinuierliche, gleich-mäßige Umströmung

Feuchtmittel - Bypassfiltration

P

Bypass Prinzip ist ein sicheres und effizientes Verfahren

Zwangsfiltration ist ein Kompromiss und birgt Risikenfür die Aufrechthaltung der FM - Zirkulation

Was ist wichtig?

Ständig sauberes und klares Feuchtmittel, somit keineAblagerungen in Feuchtmittelwannen und Gerät

Garantiert hohe Feuchtmittelqualität unddamit der Druckqualität

Lange Filter- und Feuchtmittelstandzeit, somit Reduktion der Kosten für Verbrauchsmaterialien

Effektive Reduktion der Wartungskosten der Maschinesowie dem gesamten Feuchtmittelsystem

Fazit Feuchtmittel Filtration


Mit Farbwerk-Temperierungohne Farbwerk-Temperierung

Tem

pera

tur

Zeit Maschinenstart

Mit einer Farbwerk-Temperierung wird einoptimales Temperatur-niveau im Farbwerkschneller erreicht(Heizfunktion)

Mit einer Farbwerk-Temperierung wird einoptimales Temperatur-niveau im Farbwerklangfristig konstantgehalten (Kühlfunktion)

Warum Farbwerk Temperierung?

Farbwerk - Temperierung

Pictures from a Heidelberg

presentation

4 minutes afterstart of printing, CombiStar switched off

34 minutes after start of printing4 minutes after switching on CombiStar

30 minutes after start of printing, CombiStar switched off

50 minutes after start of printing

20 minutes after CombiStar switched on

Ink temperature control

Unter Last bei 10000 Bögen/h

Sollwerte:

Reiber = 26°C

Duktor = 32°C

Istwert lag bei +/-0,1K

IR-Temperaturenohne Schutztür


Hier ist sehr schön die Temperaturdifferenz zwischen Plattenzylinder und Gummituch zu sehen.Gummituch = untenPlattenzylinder = oben

Diese beiden Walzen werden nicht direkt gekühlt.

IR-Temperaturenohne Schutztür


Wärmeentwicklung imFarbwerk steigtüberproportional mitMaschinen-geschwindigkeit

Erfordert unterschied-liche Temperierwasser-Temperaturen für kon-stante Walzenober-flächentemperatur

Beherrschbar durcheinen separaten Regel-kreis für die Duktorwalzen

Warum separate Temperierung der Duktoren?


Dynamic viscosity versus Temp.

1

10

100

1000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temp. (°C)

Eta

' (P

a.s)

Yellow

Magenta

Cyaan

Black

perfekte Viskosität derFarbe schafft stabileRahmenbedingung

Farbmenge / Farbauftragkann geregelt werden

Regelung mittelsIR-Sensoren möglich

Ink viscosity versus temperature for sheet fed inks [OR Inkt Chemie, NL]

Warum Einzelzonen - Temperierung je Farbwerk?


Kontrolle der Temperatur im Farbwerk

Eine Temperierung des Farbwerks ist kein Muss, bringt aber wesentliche Vorteile!

Stabiler Druckprozess

Stabilere Farb-/Wasserbalance

somit hohe Fortdruckgeschwindigkeiten

Geringere Feuchtmittelverdunstung

Gleicht Verdunstungskühle von IPA aus

Weniger drucktechnische Probleme, wie z.B. Tonen

Temperaturschwankungen im Drucksaal wenigerproblematisch

Weniger Anlaufmakulatur


Was empfehlen wir dem Drucker?

Zusammenfassung

Zusammenfassung der idealen Voraussetzungen

Konstante Wasserqualität

Evtl. Umkehrosmose-Anlage notwendig

Exakte Einstellung der Druckmaschine zur OptimierungWasserführung

Geeigneter Feuchtmittelzusatz

Sorgfältige Reinigung und Wartung der Druckmaschineund der Feuchtmittelanlage

Klimatisierung des Drucksaals

MA-Schulung und Motivation

Wie sollte die Druckmaschine /

Peripherie ausgerüstet sein?

Geeignete Schöpf- und Feuchtauftragswalzen

Exakte Dosierung des Feuchtmittelzusatzes

Präzise IPA-Messung und Regelung

Verbesserte Feuchtmittelfiltration

Kontrolle der Feuchtmittelqualität

Kontrolle der Temperatur im Farbwerk

Wassergekühlte Peripherie

Zusammenfassung der idealen Voraussetzungen

Zusammenfassung

Die Qualität und Stabilität im Druckprozess werden durch diese Maßnahmen erheblich

verbessert, wodurch letztendlich eine gesteigerte Produktivität erreicht wird!

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