用于印刷及干燥的方法与流程

本发明涉及一种具有权利要求1所述特征的方法。

背景技术：

本发明所属的技术领域是图形工业领域并且在此特别是对包含水分及保湿剂的油墨进行印刷及干燥的领域，由此属于所谓的喷墨印刷领域。

已知有包含保湿剂(或蒸发阻剂或英语“humectants”)的油墨，保湿剂用于使油墨不在油墨印刷头(或其喷嘴面)上全干透。这类保湿剂在印刷时会以不期望的方式与油墨一起到达基底(譬如纸)上。

由两个文献ep3012110a1和ep3034309a1分别公开了一种具有干燥器的喷墨印刷机，其中，公开了以高频和红外线(或热空气)相组合的处理手段，目的在于：对基底的已印刷的和未印刷的部位进行均匀地(也即使基底无张力地)干燥。然而，在此可能出现问题：保湿剂遗留在基底上并干扰基底的后处理(譬如亮油施加)。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于，提出一种相对于现有技术有所改善的解决方案，该解决方案特别是能够最佳地干燥采用油墨所印刷的基底，即特别是避免了可能由保湿剂留在基底上所引发的问题。

该任务根据本发明通过一种具有权利要求1所述特征的方法来解决。本发明有利进而优选的改进方案由从属权利要求以及说明书和附图得出。本发明的特征、本发明的改进方案和本发明的实施例相互组合也构成本发明有利的改进方案。

在用于解决该任务的广泛印刷实验调查范畴内发现的是：最佳的干燥是以两个步骤进行，其中，首先蒸发水分，并随后蒸发保湿剂。

本发明涉及一种用于印刷及干燥的方法，其中，将包含水分及保湿剂的油墨以油墨印刷方法印刷到基底上，其中，提高了基底的湿度，其中，首先在第一干燥步骤期间使所印刷的油墨的水分基本上完全蒸发，并且接下来在第二干燥步骤期间使保湿剂蒸发。

本发明以有利的方式实现最佳地干燥采用油墨所印刷的基底。可能会由保湿剂留在基底上所引发的问题能够得以避免。

第二干燥步骤可优选地作为短暂的热冲撞(hitzestoβ)进行，这种热冲撞使保湿剂基本上完全从基底表面去除并同时保护基底。

基底可以是吸附性基底(譬如纸或纸板)；来自油墨的水分可到达这种基底上并随后进入到基底中。此外，基底可以是层压式基底(譬如层压纸或层压纸板)；这类基底中可能已经包含有水分。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，水分的蒸发是在第一预先给定的时间区间期间借助热空气和/或借助主要耦合到水分子上或者耦合到油墨中所包含的色素上的辐射进行。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，水分的蒸发i)借助热空气或者ii)借助热空气和红外线辐射或者iii)借助紫外线辐射、借助高频辐射或者借助微波辐射进行。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，第一预先给定的时间区间的持续时间处于1秒至5秒范围内。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，保湿剂的蒸发是在第二预先给定的时间区间期间借助热空气和/或借助主要耦合到保湿剂或者耦合到油墨中所包含的色素上的辐射进行。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，保湿剂的蒸发借助热空气和/或借助紫外线辐射进行。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，保湿剂的蒸发是借助热空气和/或借助具有处于365纳米至405纳米范围内的至少一个波长的或者具有处于365纳米至395纳米范围内的至少一个波长的或者具有385纳米的波长的紫外线辐射进行。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，第二预先给定的时间区间的持续时间处于0.1秒至0.5秒范围内。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，第一干燥步骤在温度处于50℃至100℃范围内的情况下进行，优选处于略微低于100℃。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，第二干燥步骤在温度处于150℃至250℃范围内的情况下进行。

本发明的优选的改进方案的特征可以在于，在第二干燥步骤之后，借助喷吹空气(优选借助吸入的环境空气且特别优选借助已冷却的环境空气)对基底进行冷却。由此能够以有利的方式避免所不期望的热通过热传导进入到基底中(或进入到基底的较深的层中)，进而避免基底的中心温度不期望地上升。

附图说明

接下来参考附图1至3，基于优选的实施例进一步描述本发明及其优选的改进方案。在此，相互对应的元件以相同的附图标记表示。

附图示出：

图1：根据本发明的方法的优选实施例的流程图；

图2：根据本发明的方法的优选实施例中的温度特性曲线；和

图3：执行根据本发明的方法的优选实施例时的油墨印刷机。

具体实施方式

图1示出的根据本发明的方法的优选实施例的流程图，示出如下步骤：

方法步骤1(准备)：准备基底和待印刷到基底上的油墨用以(特别是在印刷机中)执行根据本发明的方法。基底可以是纸、纸板、牛皮纸或瓦楞纸。油墨是水基油墨，即：该油墨包含水作为溶剂。此外，油墨包含至少一种保湿剂。

方法步骤2(印刷)：通过将油墨滴以按照图像的方式传递，从而将准备好的油墨以油墨印刷方法施加到准备好的基底上。在此，水分及保湿剂也随着油墨一起到达基底上。通过水分使得基底的湿度(或其含湿量)提高。

方法步骤3(干燥)和特别是3a(第一干燥步骤)：首先，使所印刷的油墨的水分基本上完全蒸发。这种蒸发优选是通过加载：i)热空气或ii)热空气和红外线辐射、或iii)紫外线辐射、高频辐射或微波辐射进行。

方法步骤4a(预先给定第一预先给定的时间区间)：预先给定用于干燥3(即第一干燥步骤3a)的持续时间的第一预先给定的时间区间t1。这种预先给定能够通过印刷机的计算机以及相应地驱控干燥器和/或印刷机(或其输送速度)进行。譬如，可在能够以分段方式切换的干燥器中控制其干燥段。替换地，可控制基底的输送速度。另一替换方案是：设置具有固定干燥段的干燥器，所述固定干燥段在输送速度固定的情况下与时间间隔t1相对应。

方法步骤3(干燥)，特别是第二干燥步骤(3b)：在方法步骤3a之后蒸发所述保湿剂。这种蒸发优选是通过加载热空气和/或紫外线辐射进行。

方法步骤4b(预先给定第二预先给定的时间区间)：预先给定用于干燥3(即第二干燥步骤3b)的持续时间的第二预先给定的时间区间t2。这种预先给定可相应于步骤4a以及对其所描述的替换方案进行。

接下来描述图2中示出的温度特性曲线。图表具有时间轴和关于时间轴的温度轴。

图2中的图表示出了干燥进程期间基底8的表面温度(温度特性曲线5)和中心温度(温度特性曲线6)。在时间间隔t1期间的第一阶段中，给基底8持续地供应能量。该阶段优选地持续约1秒至2秒。在此期间，表面温度明显上升。由于基底8的热传导，因而基底8的较深层中的温度同样上升进而中心温度在时间上滞后地上升。

随着温度上升，水分的蒸发呈指数地增大。特别是在第一阶段的最后部分中，当超出用于蒸发水分的目标温度t1(大约90℃)时，蒸发的水分量最大。在该第一阶段中，能量不能任意快速地供应，否则的话，基底会由于内部形成的水蒸气而爆裂。因此存在1秒至2秒相对长的干燥时间。在该第一阶段结束时，所传递到基底8上的水分基本上完全蒸发。

如果要以均匀能量供应的方式进一步继续(曲线5，阶段t3中的虚线区段)，则温度会上升得更快。因为不再有水分蒸发，因而也没有冷却效果(蒸发焓)。这个过程会一直持续直到充分超出用于蒸发保湿剂的目标温度t4(大约130℃)，从而使得在表面温度高的时间期间能够充分使蒸发阻剂(verdunstungshemmer)蒸发。基底的中心温度(曲线6，阶段t3中的虚线区段)也同样会上升。基底会失去其大量自然湿度。基底会干缩并脆化。特别是在厚基底的情况下要以这种方式注入许多能量，仅仅是为了加热所述基底的最上层。

更好的(且根据本发明设置的)是第二阶段t2中所谓的“热冲撞”。仍被需要的干燥能量在尽可能短的时间内被引入。在这里，无须担心纸爆裂(如阶段t3中)的情况，这是因为几乎不再有蒸汽形成物能够进入，因为基底已经干燥。阶段t2优选只有十分之几秒长。表面温度(曲线5)如此快速地上升，使得中心温度(曲线6)由于基底有限的热传导能力而仅稍微一同上升。优选地，仅短暂地加热最上层，基底中的较深层升温较少。相应地，表面温度在阶段t2之后也又突然下降，因为它被基底的较深层冷却。总体上来说，在此期间引入到基底中的能量也较少。特别是在厚基底(譬如200g/cm²至800g/cm²)的情况下，根据本发明的干燥工艺节省很多能量。为了使在较陡且较短的温度峰值中又有与相应于阶段t3的较慢过程中同样多的保湿剂能够蒸发，于是峰值温度优选稍微高一些。

“热冲撞”可通过选择性的干燥方法或者均匀的干燥方法进行。在选择性的方法中，能量仅耦入到油墨已被施加的位置处。这譬如可以是波长385纳米的紫外线辐射。多个uv辐射器可这样地布置，使得它们将光线汇聚在一个部位上。替换地，多个uv辐射器的光线可通过合适的透镜或镜子进行汇聚。

在均匀的干燥方法中，能量在所有地方(也就是说也在未印刷的部位处)耦入。然而，未印刷的部位的彻底干透是不被期望的。然而，因为在“热冲撞”时基本上仅加热最上层，因而这种彻底干透也只发生在最上层中。譬如，可将热空气吹到页张上。这种空气优选处于200℃至500℃热度之间。优选地，将大量空气以小型喷嘴(直径<5mm)且以小间隔(小于20mm)吹到纸上。由于空气速度快，因而由此得到良好的传热系数。同时因为空气温度高，因而由此可在十分之几秒以内将所需的能量引入。

t2在图2中表示采用热冲撞的中心峰值温度，t3表示常规加热时的中心峰值温度。

接下来描述图3所示的油墨印刷机。

图3示出了具有用于页张形式基底8的进料器7的印刷机14。在印刷机构9中借助印刷头9a施加水基喷墨油墨之后，借助多个第一干燥器10进行干燥(第一干燥步骤3a)。这些第一干燥器10可优选采用热空气(结合红外线和热空气)、或采用紫外线、或微波、或者高频域来运行。这些干燥器布置在滚筒上。接下来，干燥(第二干燥步骤3b)借助针对热冲撞的第二干燥器11实现(优选是直接在最后的第一干燥器之后，在页张仍热的情况下)。在干燥器11之后可布置有冷却装置11a(或冷却器11a)，优选用于将空气或冷却空气吹到基底8上。

替换地，对页张的引导也能够在传送带上或者在线性引导的叼取器中进行。进一步替换地，可干燥幅带形式基底。

附图标记列表

1准备(基底、油墨)

2印刷

3干燥

3a第一干燥步骤/蒸发水分

3b第二干燥步骤/蒸发保湿剂

4a预先给定第一预先给定的时间区间

4b预先给定第二预先给定的时间区间

5表面温度的时间温度特性曲线

6中心温度的时间温度特性曲线

7进料器

8基底

9印刷机构

9a印刷头

10多个第一干燥器

10a热空气和/或辐射

11第二干燥器

11a冷却装置/冷却器

12收料器

13计算机

14印刷机

t1第一预先给定的时间区间/第一阶段

t2第二预先给定的时间区间/第二阶段

t3第三时间区间/第三阶段

t1-t4温度