Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, den Druck mit UV-h\u00e4rtenden Druckfarben so zu optimieren, dass die Drucker in der Lage sind, Druckprodukte herzustellen, die trotz sparsamen Energieeinsatzes sicher ausgeh\u00e4rtet sind.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEine sehr gute M\u00f6glichkeit, das Verhalten von Druckfarben auf die Trocknung von UV-Farben auch den Besch\u00e4ftigten von Druckereibetrieben transparent zu machen, liegt darin, die Druckfarben mit einer durch Zahlen von 1 bis 8 repr\u00e4sentierten Lichtempfindlichkeitsskala zu versehen. Mit Hilfe dieser Kenngr\u00f6\u00dfe k\u00f6nnen sie in einer einmaligen Versuchsreihe die minimal notwendige Energiezufuhr in der von ihnen benutzten Druckmaschine ermitteln und fortan mit deutlich geringerem Energieeinsatz arbeiten. <\/p>\n
Im vorliegenden Projekt soll untersucht werden, ob es m\u00f6glich ist, eine solche Empfindlichkeitsskala aufzustellen. Die dazu notwendigen Schritte sind:
\n\tEntwicklung und Optimierung einer Apparatur zur Messung der Empfindlichkeit der
\n Druckfarben
\n\tUntersuchungen zum Einfluss verschiedener Typen von Photoinitiatoren auf die
\n Messergebnisse zur Empfindlichkeitsskalierung
\n\tUntersuchungen zum Einfluss verschiedener Typen strahlenh\u00e4rtender Monomere auf die
\n Messergebnisse zur Empfindlichkeitsskalierung
\n\tAbleitung einer allgemein anwendbaren Empfindlichkeitsskalierung aus den Untersuchungen
\n der Photoinitiatoren und Monomere
\n\tUntersuchung kommerzieller Druckfarben des Marktes und Einordnung dieser Farben in die
\n entwickelte Empfindlichkeitsskalierung
\n\tPr\u00fcfung der Anwendbarkeit dieser Empfindlichkeitsskalierung durch Druckversuche an einer
\n Druckmaschine<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die auf dem Markt befindlichen UV-Druckfarben zeigen deutliche Unterschiede in der Lichtempfindlichkeit. Eine Normierung dieser Lichtempfindlichkeit kann zur verbesserten Steuerung des H\u00e4rtungsvorganges und damit zu deutlichen Energieeinsparungen f\u00fchren. In der vorliegenden Untersuchung war deshalb geplant, eine Ma\u00dfzahl f\u00fcr diese Lichtempfindlichkeit analog zur photographischen Empfindlichkeit von Filmmaterialien f\u00fcr die Photographie zu definieren.
\nIm Verlauf der Untersuchungen zeigten sich eine Reihe von unerwarteten Effekten, die das Definieren dieser Ma\u00dfzahl massiv erschwerten:
\n1.\tDie als Untersuchungsverfahren zur H\u00e4rtungskontrolle vorgesehene ATR-Infrarotspektroskopie
\n (IR) ergab keine Korrelation zu anderen analytischen Verfahren zur H\u00e4rtungskontrolle.
\n2.\tDas als Alternative zur Infrarotspektroskopie vorgesehene Untersuchungsverfahren, die
\n Hochleistungs-Fl\u00fcssigchromatographie (HPLC), hatte eine im Vergleich deutlich schlechtere
\n Reproduzierbarkeit und zeigte die Differenzen in der Reaktionsgeschwindigkeit, welche die
\n Ma\u00dfzahl f\u00fcr die der Lichtempfindlichkeit zugrundeliegende Gr\u00f6\u00dfe ist, mit geringerer
\n Differenzierung an als die anderen Untersuchungsverfahren.
\n3.\tNachdem die beiden urspr\u00fcnglich geplanten Verfahren zur Festlegung einer Ma\u00dfzahl f\u00fcr die
\n Lichtempfindlichkeit (IR und HPLC) sich als ungeeignet herauskristallisiert hatten, wurde die
\n Untersuchung mit der Differential Scanning Calorimetrie (DSC) um eine neue
\n Untersuchungsmethode erweitert. Die DSC erscheint prinzipiell geeignet zu sein, das zur
\n Verf\u00fcgung stehende Messger\u00e4t hatte allerdings f\u00fcr eine Standardisierung mit einer
\n Einbeziehung von verschiedenen, r\u00e4umlich getrennten Labors zu viele unkalkulierbare
\n Einflussgr\u00f6\u00dfen.
\n4.\tGedruckte Farbschichten ver\u00e4ndern sich \u00fcberraschend stark in Abh\u00e4ngigkeit von der
\n Lagerungszeit. Eine Recherche ergab, dass \u00e4hnliche Beobachtungen auch bei der Untersuchung
\n von UV-Lacken in einem anderen Institut gemacht worden sind. <\/p>\n
Bei der Photographie kann man durch das Festlegen einer definierten Schw\u00e4rzung der entwickelten photographischen Schicht auf eine weitgehend stabile Verfahrensgr\u00f6\u00dfe f\u00fcr die Detektion unterschiedlicher Belichtungsstufen in einem Sensitometer zur\u00fcckgreifen. Diese Verfahrensgr\u00f6\u00dfe konnte f\u00fcr die UV-H\u00e4rtung von Druckfarben \u00fcberraschenderweise weder durch die Anwendung der ATR-Infrarotspektroskopie noch mittels der Hochleistungs-Fl\u00fcssigchromatographie in vergleichbarer Prozesssicherheit gefunden werden. Die als Alternativmethode untersuchte Differential Scanning Calorimetrie (DSC) k\u00f6nnte dazu geeignet sein. Bevor dieses Verfahren bzw. deren Messwerte f\u00fcr die Praxis empfohlen werden k\u00f6nnen, sind noch eine Reihe von Optimierungen bzw. zus\u00e4tzlichen Untersuchungen notwendig, die weit \u00fcber den geplanten Projektumfang hinausgehen und deshalb nicht gel\u00f6st werden konnten.
\nVor einer Praxistauglichkeit des Verfahrens sind die folgenden weiteren grundlegenden Untersuchungen bzw. apparativen Optimierungen notwendig:
\n1.\tEs ist zu kl\u00e4ren, welche Vorg\u00e4nge bei der Probenlagerung auftreten, um exakte Vorgaben f\u00fcr
\n eine Standardisierung machen zu k\u00f6nnen.
\n2.\tDie Probenvorbereitung f\u00fcr die DSC ist in Abh\u00e4ngigkeit von den Lagerungseffekten zu
\n optimieren.
\n3.\tDer Einfluss der unterschiedlichen Anzahl reaktiver Gruppen in den Monomeren bzw.
\n Pr\u00e4polymeren der Druckfarben auf die kalorischen Messwerte ist zu untersuchen.
\n4.\tDie Konstruktion des Kalorimeters ist zu optimieren. Voruntersuchungen zeigen, dass
\n wahrscheinlich ein auf dem Markt befindliches Grundger\u00e4t (Fa. Netzsch) durch geringe
\n Modifikationen angepasst werden kann.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse sind auf dem Anwenderforum UV-Druck der Fogra im Oktober 2008 vorgetragen worden. Im Anschluss daran fanden intensive Diskussionen mit den Druckfarbenherstellern statt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Als Resultat dieser Diskussionen mit den Druckfarben-, Strahler- und Druckmaschinenherstellern wurde im Fr\u00fchjahr 2009 von der Fogra ein F\u00f6rderantrag bei der AiF gestellt. In den darin geplanten Arbeiten sind die Kl\u00e4rung der nach dem Abschluss des Projektes noch offenen Punkte und die Tests zur Praxistauglichkeit der Resultate an Produktionsmaschinen vorgesehen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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