Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Bereich des Rollenoffsetdrucks werden zur Befeuchtung der Druckwalzen sogenannte Feuchtmittel eingesetzt. Ziel des Projekts war durch kontinuierliche Behandlung die Standzeiten zu verl\u00e4ngern und den Einsatz klimarelevanter Hilfschemikalien zu vermindern. Das Projekt umfasst die Teilziele Isopropanolreduktion, Einsparung chemischer Additive – insbesondere von VOCs – sowie ein \u00f6kologisch und \u00f6konomisch sinnvolles Reinigungsverfahren f\u00fcr das Feuchtwasser im Offsetdruckprozess. Gleichzeitig sollte eine h\u00f6here Verf\u00fcgbarkeit, d.h. eine gesteigerte Wirtschaftlichkeit des Druckprozesses resultieren.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden-\tDurch Entwicklung einer Online-Messtechnik zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentrationen der Bestandteile des Rollenoffset-Feuchtwassers und durch Vergleich mit den vorgegebenen Sollwerten wird in einem Regelkreis die ideale Zusammensetzung des Feuchtwassers durch Nachdosierung der verarmten chemischen Verbindungen und Filterung der St\u00f6rkomponenten aufrechterhalten.
\n–\tAls Messmethode wird die optische Stoffanalyse herangezogen.
\n–\tDie sich im Feuchtwasser anreichernden St\u00f6rkomponenten, welche insbesondere aus dem Papier und den Druckfarben stammen, werden durch geeignete Filtrationsmethoden entfernt. Da sich im Rollenoffsetbereich eine besondere Problemstellung ergibt, wurde in Phase 3 vor allem auf diesen Bereich der Schwerpunkt gelegt. Dazu wurden Feldversuche mit einem zweiten leistungsf\u00e4higeren Prototyp durchgef\u00fchrt.
\n–\tDie neuen Methoden wurden in realen Feuchtmittelanlagen gem\u00e4\u00df dem neuesten Stand der Technik erprobt.
\n–\tIn einem ersten Projektschritt wurde zun\u00e4chst die Gesamtkonzentration des chemischen Additivs auf Sollwert gehalten. Im zweiten Schritt wurden die chemischen Einzelkomponenten online analysiert und die jeweiligen Konzentrationen optimiert und durch Nachdosierung auf dem jeweiligen Optimalwert gehalten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Bez\u00fcglich der Mess- und Regelungstechnik konnte in den ersten beiden Phasen des Projektes eindrucksvoll anhand von Wirtschaftlichkeitsrechnungen nachgewiesen werden, dass bereits durch die Messung und Regelung des Gesamtgemisches, d.h. der Gesamtkonzentration erhebliche umweltrelevante und massive wirtschaftliche Vorteile erreicht werden.
\nDurch die zur\u00fcckliegenden Untersuchungen konnte eine prinzipielle Machbarkeit der Messung von Ein-zelkomponenten im Laborma\u00dfstab bereits gezeigt werden. Die exakte Messung und Regelung vor allem im realen Druckprozess setzt allerdings voraus, dass nicht reaktive, sondern sogenannte inerte Bestandteile im verwendeten Additiv eingesetzt werden, was bisher nicht immer zutraf. Dies ist jedoch f\u00fcr einen stabilen Druckprozess ohnehin eine notwendige Voraussetzung. Die Tatsache, dass im Rahmen dieses Projektes diese Effekte aufgedeckt werden konnten, kann als weiterer Erfolg verbucht werden.<\/p>\n
Die wichtigsten praxisrelevanten Ergebnisse der Feldversuche aus Phase III mit der zweiten leistungsf\u00e4higeren Membranfiltrationsanlage f\u00fcr den Rollenoffset k\u00f6nnen wie folgt zusammengefasst werden:<\/p>\n
\tInsgesamt wurden mehr als 200m3 Feuchtmittel in der Druckerei Color-Druck in Pforzheim erfolgreich filtriert.
\n\tDer Einsatz einer kontinuierlich arbeitenden Vorreinigungsstufe (Hydrozyklon, selbstreinigende Automatikfilter) hat sich aufgrund der geringen Reinigungseffizienz und des technischen Aufwands als nicht sinnvoll erwiesen.
\n\tBei den Feldversuchen kristallisierte sich eine Filtrationsmembran als am zuverl\u00e4ssigsten heraus. Der durchschnittliche Durchfluss mit dieser Membran lag bei einem transmembranen Druck von 2,5 bar und einer Membranfl\u00e4che von 2,8m2 im Bereich von 150 l\/h.
\n\tDer Flux konnte w\u00e4hrend der gesamten Feldversuche stabil im Bereich der oben genannten Durchflusswerte gehalten werden. Typischerweise gen\u00fcgte eine Reinigung mit saurem Reiniger in monatlichen Intervallen.
\n\tDer Einsatz der Membranfiltration und die Regelung der Gesamtkonzentration des Additivs f\u00fchrt insgesamt zu einer Erh\u00f6hung der Produktivit\u00e4t, was zu \u00f6kologischen Vorteilen f\u00fchrt und bei einer 64-Seiten Rollendrucklinie einer j\u00e4hrlichen Kosteneinsparung von etwa 250.000 Euro entspricht.
\n\tUnter Ber\u00fccksichtigung des Anschaffungspreises und der j\u00e4hrlichen Betriebskosten des Mess- und Regelsystems und der Filtrationsanlage von etwa 115.000 Euro amortisiert sich die Gesamtanlage bereits nach ungef\u00e4hr 6 Monaten.
\n\tDie eingesetzte gro\u00dfe Technikumsanlage ist unter gewissen Betriebsbedingungen der 64-Seiten Druckmaschine bei Color-Druck noch etwas zu klein dimensioniert. Die Kapazit\u00e4t dieser Anlage l\u00e4sst sich jedoch ohne gro\u00dfen Aufwand um etwa 30-40% erh\u00f6hen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es bestehen rege Kontakte zu Druckereien und Feuchtmittelherstellern, um die positiven Projektergebnisse zu kommunizieren. Eine Pr\u00e4sentation zu den bisherigen Ergebnissen der im Rahmen dieses Pro-jektes entwickelten Prozessanalysesystems wurde erstellt. Zwischenberichte sowie Abschlu\u00dfberichte zu den Projektphasen I und II liegen ebenfalls vor. <\/p>\n
Das deutsche Patent zur Messung und Regelung der Einzelkomponenten des Additivs im Feuchtwasser wurde inzwischen erteilt. Die auf der Priorit\u00e4t dieser Deutschen Patentanmeldung beruhenden Europ\u00e4ischen- und US-Patentanmeldungen, welche mit ca. 1 Jahr Verz\u00f6gerung angemeldet wurden befinden sich noch in den Pr\u00fcfungsverfahren.<\/p>\n
Eine weitere Deutsche Patentanmeldung mit Verfahrensschwerpunkten im apparativen Bereich wurde ebenfalls in den USA sowie in Europa hinterlegt. Alle drei Patentbegehren befinden sich noch in den Pr\u00fc-fungsverfahren.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die bestehende Zusammenarbeit mit Druckereien und auch mit einem f\u00fchrenden Zusatzmittelhersteller zeigt, dass in diesen Unternehmen die Chancen, die mit der Filtration verbunden sind, zunehmend wahrgenommen werden und gro\u00dfes Interesse finden.
\nAbschlie\u00dfend l\u00e4sst sich sagen, dass der Einsatz der Membranfiltration in Verbindung mit einer prozessspezifischen Messung- und Dosierung an Additiven sehr viele Vorteile f\u00fcr \u00d6kologie und \u00d6konomie in der Drucktechnik bietet. <\/p>\n
Es hat sich auch gezeigt, dass die Rollenoffset-Technikumsanlage im Prototypma\u00dfstab unter gewissen Betriebsbedingungen der Druckmaschine, nicht ausreichend gegen den Schmutzeintrag ankommt. Dies ist vor allem bei sehr hohen Druckgeschwindigkeiten und bei niedriger Qualit\u00e4t des verwendeten Papiers der Fall. Au\u00dferdem ist noch zu bedenken, dass die Untersuchungen an einer 64-Seiten Druckmaschine durchgef\u00fchrt wurden, es aber auch noch gr\u00f6\u00dfere Druckmaschinen bis zu 96-Seiten in Zukunft geben wird. Bei gr\u00f6\u00dferen Druckmaschinen ist mit einem vermehrten Eintrag von Feststoffverunreinigungen in das Feuchtwasser zu rechnen, deshalb sollte die Reinigungskapazit\u00e4t einer Filtrationsanlage hier gr\u00f6\u00dfer sein. <\/p>\n
Auf Grund dessen ist es sinnvoll die Reinigungsleistung einer verkaufs- und marktf\u00e4higen Filteranlage noch etwas zu erh\u00f6hen. Dies ist durch eine Erh\u00f6hung der Membranfl\u00e4che und\/oder einer Erh\u00f6hung des Betriebsdrucks zu erreichen. Als ein erster Schritt k\u00f6nnte mit dem doppelten Betriebsdruck gearbeitet werden, so dass mit ca. 20 bis 25% mehr Filtrationsleistung erzielt werden kann. Ferner ist also noch Spielraum f\u00fcr die Erh\u00f6hung der Filtrationsleistung durch die Optimierung der Parameter des Filtrations-prozesses (z. B. h\u00f6here Temperatur) vorhanden. Hierdurch d\u00fcrfte sich die im Rahmen dieses Projektes untersuchte Technik zur Feuchtwasserfiltration auch auf zuk\u00fcnftige Anforderungen anpassen lassen.<\/p>\n
Unter Laborbedingungen ist es gelungen die Messung und Regelung von Einzelkomponenten des Additivs nachzuweisen. Unter diesen Bedingungen ist es ebenso gelungen einzelne Komponenten zu kalibrieren und zu messen. Das urspr\u00fcngliche Ziel Einzelkomponenten des Additivs im Feuchtwasser unter Prozessbedingungen messen und regeln zu k\u00f6nnen wurde in den Projektphasen I bis III leider noch nicht erreicht. Es ist jedoch geplant umgehend nach Projektabschluss durch Wechsel in einen weiteren bisher noch nicht genutzten Auswertebereich die erforderlich niedrigen Konzentrationen zu messen und zu regeln. Abgesehen davon ist die bereits erfolgreich realisierte Messung und Regelung der Gesamtkonzent-ration des Additivs mit so gro\u00dfen wirtschaftlichen Vorteilen verkn\u00fcpft, dass das Vorhaben als ein gro\u00dfer Erfolg bezeichnet werden kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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