DE102019101998A1 - Process for printing a metallic printing material in a printing press - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines metallischen Bedruckstoffes in einer Druckmaschine, wobei als Bedruckstoff ein metallischer Bedruckstoff mit einer chromfrei passivierten Oberfläche verwendet wird, wobei mit mindestens einem Druckwerk der Druckmaschine eine radikalisch härtende Druckfarbe oder ein radikalisch härtender Lack jeweils direkt und unmittelbar auf die chromfrei passivierte Oberfläche des metallischen Bedruckstoffes aufgetragen wird.The invention relates to a method for printing a metallic printing material in a printing press, wherein a metallic printing material with a chromium-free passivated surface is used as the printing material, with a free-radically curing printing ink or a free-radically curing varnish being applied directly and directly to the at least one printing unit of the printing machine chrome-free passivated surface of the metallic substrate is applied.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines metallischen Bedruckstoffes in einer Druckmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for printing a metallic printing material in a printing press according to the preamble of claim 1.

Durch die DE 60 120 305 T2 ist Verfahren zum Bedrucken eines Bedruckstoffes aus Blech in einer Druckmaschine bekannt, bei dem eine Oberfläche des Bleches, auf der der Aufdruck in einer Schichtdicke z. B. von 0,2 µm bis 10 µm erfolgt, mit einer weißen Beschichtung versehen ist.Through the DE 60 120 305 T2 is known method for printing a printing material made of sheet metal in a printing press, in which a surface of the sheet on which the printing in a layer thickness z. B. from 0.2 microns to 10 microns, is provided with a white coating.

Durch die EP 1 503 899 A2 ist eine Einrichtung zum Bedrucken von im Wesentlichen nicht saugfähigem, als Metalltafeln ausgebildetem Druckmaterial bekannt, mit einer einer Drucklinie angehörenden, mindestens ein mit Druckfarbe ausgestattetes Druckwerk aufweisenden Druckmaschine, wobei eine erste Druckeinrichtung und eine zweite Druckeinrichtung vorgesehen sind, die jeweils der Drucklinie angehören und dem Druckwerk - in Druckrichtung gesehen- vorgelagert sind, wobei - in Druckrichtung gesehen - der ersten Druckeinrichtung die zweite Druckeinrichtung folgt, und wobei die erste Druckeinrichtung mit UV-trocknender Grundierung und die zweite Druckeinrichtung mit UV-trocknendem Weißlack ausgestattet sind und der ersten Druckeinrichtung und der zweiten Druckeinrichtung jeweils eine der Drucklinie angehörende UV-Trocknungseinrichtung nachgeschaltet ist.Through the EP 1 503 899 A2 A device for printing essentially non-absorbent printing material designed as metal plates is known with a printing machine belonging to a printing line and having at least one printing unit equipped with printing ink, a first printing device and a second printing device being provided, each belonging to the printing line and the like Printing unit - as seen in the printing direction - are upstream, wherein - seen in the printing direction - the first printing device is followed by the second printing device, and the first printing device is equipped with UV-drying primer and the second printing device with UV-drying white lacquer and the first printing device and the the second printing device is followed by a UV drying device belonging to the printing line.

Durch die EP 2 428 359 A1 ist eine Druckvorrichtung zum Bedrucken von Flächengebilden mit mindestens einer Druckfarbe bekannt, wobei die Oberflächenspannung dieser Flächengebilde kleiner oder gleich der Oberflächenspannung der Druckfarbe ist, umfassend mindestens ein aktives Druckwerk und eine diesem mindestens einen aktiven Druckwerk nachgelagerte Endtrockenanlage zum Trocknen der vom mindestens einen aktiven Druckwerk auf das Flächengebilde aufgetragenen Druckfarbe, wobei stromaufwärts des mindestens einen aktiven Druckwerks mindestens eine Bestrahlungseinrichtung mit je mindestens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle zum Bestrahlen des Flächengebildes vor dessen Zufuhr zum mindestens einen aktiven Druckwerk ausgebildet ist, wobei die Strahlungsquelle z. B. eine langgestreckte UV-Gasentladungsröhre oder ein langgestreckter Infrarotstrahler ist.Through the EP 2 428 359 A1 A printing device for printing flat structures with at least one printing ink is known, the surface tension of these flat structures being less than or equal to the surface tension of the printing ink, comprising at least one active printing unit and a final drying system downstream of this at least one active printing unit for drying the at least one active printing unit the flat structure applied printing ink, wherein upstream of the at least one active printing unit, at least one irradiation device, each with at least one electromagnetic radiation source, is designed to irradiate the flat structure before it is supplied to the at least one active printing unit, the radiation source being, for. B. is an elongated UV gas discharge tube or an elongated infrared radiator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bedrucken eines metallischen Bedruckstoffes in einer Druckmaschine zu schaffen, bei dem dieses Bedrucken auf eine blanke, also nicht grundierte Oberfläche des Bleches möglich ist.The invention has for its object to provide a method for printing a metallic printing material in a printing press, in which this printing is possible on a bare, that is not primed surface of the sheet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen der gefundenen Lösung.The object is achieved by the features of claim 1. The dependent claims relate to advantageous refinements and / or developments of the solution found.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein hinsichtlich seiner Oberfläche ursprünglicher, d. h. nicht aufbereiteter metallischer Bedruckstoff, vorzugsweise ein Blech, insbesondere ein Weißblech, ohne den zusätzlichen Bearbeitungsschritt des Auftragens einer Grundierung direkt bedruckt werden kann. Bei einer Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ist eine Vorbehandlung der zu bedruckenden Oberfläche des metallischen Bedruckstoffes zur Verbesserung des Haftvermögens der Druckfarbe oder des Lackes auf dieser Oberfläche und/oder zur Verbesserung der Benetzbarkeit dieser Oberfläche mit der Druckfarbe oder dem Lack nicht erforderlich, wodurch Kosten eingespart werden können.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that an original, ie. H. Unprocessed metallic printing material, preferably a sheet, in particular a tin sheet, can be printed directly without the additional processing step of applying a primer. When the proposed method is carried out, a pretreatment of the surface of the metallic printing material to be printed in order to improve the adhesiveness of the printing ink or the lacquer on this surface and / or to improve the wettability of this surface with the printing ink or the lacquer is not necessary, as a result of which costs are saved can.

Metallverpackungen werden insbesondere in Form von Dosen, z. B. als Blechdosen für Lebensmittel oder Tiernahrung, als Sprühdosen für Aerosole oder als Verpackungen für andere chemisch-technische Produkte, als Getränkedosen oder als Verschlüsse in Form von Deckeln oder Kronkorken verwendet, wobei diese Verpackungen z. B. aus einem insbesondere korrosionsbeständigen Stahlblech oder aus Aluminiumblech oder aus einem Weißblech gefertigt sind. Häufig wird gewünscht, derartige zumeist in sehr großer Stückzahl von vorzugsweise mehreren Millionen Stück gefertigte Metallverpackungen in einem industriellen Druckprozess, d. h. mit einer Druckmaschine zu dekorieren. Dies trifft insbesondere z. B. in der Getränkeindustrie zu.Metal packaging is used in particular in the form of cans, e.g. B. as tin cans for food or pet food, as spray cans for aerosols or as packaging for other chemical-technical products, as beverage cans or as closures in the form of lids or bottle caps, these packaging z. B. are made of a particularly corrosion-resistant steel sheet or aluminum sheet or a tinplate. It is often desired to produce metal packaging of this type, usually in very large numbers, preferably several million pieces, in an industrial printing process, i. H. to decorate with a printing press. This is particularly true for. B. in the beverage industry too.

Als Blech wird ein flaches Walzwerkfertigprodukt aus Metall bezeichnet, das z. B. als Tafel oder als Bandstahlrolle (Coil) ausgeliefert wird. Im Folgenden geht es vorzugsweise um das Bedrucken einer Oberfläche eines Weißbleches, wobei ein Weißblech ein dünnes kaltgewalztes Stahlblech ist, dessen Oberfläche mit Zinn beschichtet ist. Derzeit sind Weißblechdicken von 0,1 mm bis 0,5 mm üblich. Das Verzinnen dient vor allem dem Korrosionsschutz. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das vorzugsweise aus einem Stahl bestehende Rumpfblech als ein chromfrei passiviertes, also als ein CFPA-Blech und nicht als ein verchromtes ECCS-Blech (electrolytic chromium coated steel) oder als ein verzinntes, mit Chrom oberflächenpassiviertes ETP-Blech (electrolytic tin plate) ausgebildet. Eine chromfreie Passivierung der Oberfläche des betreffenden Bleches, insbesondere Weißbleches, erfolgt z. B. durch eine Titan/Zirkonium-Passivierung. Alternativ oder zusätzlich zu den Stoffen Titan und Zirkonium können zur Passivierung der Oberfläche des betreffenden Bleches z. B. die Stoffe Hafnium und/oder Silizium und/oder Aluminium und/oder Bor jeweils als Zentralatom verwendet werden.As a sheet metal flat rolling mill product is referred to, the z. B. is delivered as a board or as a steel coil. The following is preferably the printing of a surface of a tinplate, a tinplate being a thin cold-rolled steel plate, the surface of which is coated with tin. Tinplate thicknesses of 0.1 mm to 0.5 mm are currently common. Tinning primarily serves to protect against corrosion. To carry out the method according to the invention, the fuselage sheet, which is preferably made of steel, is in the form of a chromium-free passivated sheet, i.e. a CFPA sheet and not a chrome-plated ECCS sheet (electrolytic chromium coated steel) or a tinned ETP sheet which is passivated with chrome ( electrolytic tin plate). A chrome-free passivation of the surface of the sheet in question, in particular tinplate, takes place, for. B. by a titanium / zirconium passivation. As an alternative or in addition to the substances titanium and zirconium, z. B. the substances hafnium and / or silicon and / or aluminum and / or boron can each be used as the central atom.

Zur Dekoration eines zur Ausbildung einer Verpackung verwendeten Bleches werden erfindungsgemäß eine zumeist zähflüssige Druckfarbe oder ein zumeist dünnflüssiger Lack jeweils in einer Schichtdicke z. B. von 1 µm bis 10 µm, vorzugsweise in einer Schichtdicke in einem Bereich zwischen 4 µm und 5 µm auf die blanke Oberfläche des betreffenden chromfrei passivierten Bleches durch den Einsatz von mindestens einem Druckwerk einer Druckmaschine aufgetragen, und zwar jeweils direkt und unmittelbar, d. h. ohne den vor dem Bedrucken auszuführenden zusätzlichen Bearbeitungsschritt des Auftragens einer Grundierung auf die betreffende Oberfläche. To decorate a sheet used to form packaging, according to the invention a mostly viscous printing ink or a mostly low-viscosity varnish are each in a layer thickness z. B. from 1 .mu.m to 10 .mu.m, preferably in a layer thickness in a range between 4 .mu.m and 5 .mu.m applied to the bare surface of the chromium-free passivated sheet in question by the use of at least one printing unit of a printing press, in each case directly and immediately, ie without the additional processing step of applying a primer to the surface in question before printing.

Druckfarben sind farbmittelhaltige i. d. R. flüssige Stoffgemische und bestehen aus dispergierten, d. h. aus i. d. R. extrem fein verteilten Pigmenten, Bindemitteln und organischen Lösungsmitteln. Die Druckfarbe Schwarz enthält Pigmente aus Ruß, insbesondere Gasruß. Farbige Pigmente werden aus Mineralien gewonnen oder chemisch hergestellt.Printing inks are colorant i. d. R. liquid mixtures and consist of dispersed, d. H. from i. d. Usually extremely finely divided pigments, binders and organic solvents. The printing ink black contains pigments made of soot, in particular gas black. Colored pigments are obtained from minerals or are manufactured chemically.

Die mechanischen Eigenschaften von Druckfarben werden auch rheologische Eigenschaften genannt. Druckfarben für Druckprozesse, bei denen der Farbauftrag durch Walzen erfolgt, z. B. im Offsetdruck, Hochdruck oder Tiefdruck, erfordern einen guten Transport der Druckfarbe über die Farbwalzen und eine niedrige Aerosolbildung. Der Farbtransport wird über die Zügigkeit der Druckfarbe bestimmt. Die Zügigkeit ist diejenige Kraft, die notwendig ist, um einen Druckfarbenfilm zu trennen. Sie ist ein komplexes Verhältnis von Viskosität, Kohäsion und Adhäsion und wird in der Druckfarbenprüfung als tack gemessen. Die Aerosolbildung ist die Bildung eines Farbnebels und von Farbfäden bei hohen Druckgeschwindigkeiten. Diese Aerosole sind unerwünscht. Die Aerosolbildung ist stark temperaturabhängig, da sie direkt mit der Viskosität korreliert.The mechanical properties of printing inks are also called rheological properties. Printing inks for printing processes in which the ink is applied by rollers, e.g. B. in offset printing, letterpress printing or gravure printing, require good transport of the printing ink over the inking rollers and low aerosol formation. The ink transport is determined by the speed of the printing ink. Speed is the force necessary to separate an ink film. It is a complex ratio of viscosity, cohesion and adhesion and is measured as a tack in the printing ink test. Aerosol formation is the formation of a paint mist and colored threads at high printing speeds. These aerosols are undesirable. Aerosol formation is strongly temperature-dependent, since it correlates directly with the viscosity.

Druckfarben bestehen aus:

  1. a) Farbmitteln, d. h. aus Pigmenten oder Farbstoffen, für die Farbigkeit,
  2. b) Bindemitteln, hauptsächlich aus Harzen (Festharze, Alkydharze), um die Farbmittel auf dem Bedruckstoff zu befestigen,
  3. c) Hilfsstoffen zum Einstellen der rheologischen Eigenschaften, z. B. zur Beeinflussung von Trocknung, Glanz oder Oberflächenhärte.
Printing inks consist of:
  1. a) colorants, ie from pigments or dyes, for the color,
  2. b) binders, mainly of resins (solid resins, alkyd resins), in order to fix the colorants on the printing material,
  3. c) auxiliaries for adjusting the rheological properties, e.g. B. to influence drying, gloss or surface hardness.

Lack ist ein flüssiger oder auch pulverförmiger Beschichtungsstoff, der dünn auf einen Gegenstand aufgetragen wird und durch chemische oder physikalische Vorgänge, die insbesondere auf sein Lösemittel einwirken, zu einem durchgehenden, festen Film aufgebaut wird. Lacke bestehen i. d. R. aus Bindemitteln, Füllstoffen, Pigmenten, Lösemitteln, Harzen und/oder Acrylaten und Additiven, wie Biozide. Bei einem emissionsfrei, insbesondere strahlenhärtenden Lack dient ein Monomer als „Lösemittel“, das während der Härtung in den Lackfilm einpolymerisiert. Es handelt sich hier um ein niedermolekulares Bindemittel mit geringem Dampfdruck, welches über UV-induzierte Prozesse z. B. innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde chemisch härtet. Als Strahlenquelle dient meist eine UV-Hochleistungslampe.Lacquer is a liquid or powdery coating material that is applied thinly to an object and is built up into a continuous, solid film by chemical or physical processes that affect its solvent in particular. Varnishes exist i. d. R. from binders, fillers, pigments, solvents, resins and / or acrylates and additives, such as biocides. In the case of an emission-free, in particular radiation-curing lacquer, a monomer serves as a “solvent” that polymerizes into the lacquer film during curing. It is a low molecular weight binder with low vapor pressure, which can be applied via UV-induced processes such. B. chemically cures within fractions of a second. A UV high-power lamp is usually used as the radiation source.

Zum Auftragen der Druckfarbe oder des Lackes eignet sich z. B. ein eine Druckform verwendendes Druckverfahren. Insbesondere kann die chromfrei passivierte Oberfläche des metallischen Bedruckstoffes, d. h. Bleches, in einem Offsetdruckverfahren oder in einem Hochdruckverfahren oder in einem Flexodruckverfahren bedruckt werden.For applying the printing ink or varnish is suitable for. B. a printing process using a printing form. In particular, the chrome-free passivated surface of the metallic printing material, i. H. Sheets can be printed in an offset printing process or in a high-pressure process or in a flexographic printing process.

Als ein Druckfluid, d. h. als Druckfarbe oder als Lack werden erfindungsgemäß eine radikalisch härtende Druckfarbe oder ein radikalisch härtender Lack verwendet. Eine solche Druckfarbe oder ein solcher Lack ist jeweils strahlungshärtend, insbesondere UVhärtend ausgebildet. Die Härtung der Druckfarbe oder des Lackes erfolgt radikalisch und damit schlagartig und nicht kationisch. Die Härtung der Druckfarbe oder des Lackes erfolgt jeweils z. B. durch eine auf den Bedruckstoff gerichteten Bestrahlung mit einer ultravioletten Strahlung aus einer Strahlungsquelle.As a pressure fluid, i.e. H. According to the invention, a free-radically curing printing ink or a free-radically curing lacquer are used as the printing ink or as the lacquer. Such printing ink or varnish is radiation-curing, in particular UV-curing. The curing of the printing ink or lacquer takes place radically and thus suddenly and not cationically. The curing of the printing ink or varnish takes place, for. B. by irradiation of the substrate with an ultraviolet radiation from a radiation source.

Einer radikalischen Härtung liegt eine radikalische Polymerisation zugrunde, die im Wesentlichen in folgenden drei Teilschritten abläuft:

  1. 1. Startreaktion, bei der das aktive Zentrum gebildet wird.
  2. 2. Wachstumsreaktion, bei der die makromolekulare Kette in einer Kettenreaktion durch eine wiederholte Anlagerung von Monomeren wächst, und
  3. 3. Abbruchreaktion, bei der das Wachstum der Kette durch Disproportionierungsreaktionen oder Kombinierung irreversibel beendet wird.
A radical curing is based on a radical polymerization, which essentially takes place in the following three sub-steps:
  1. 1. Start reaction in which the active center is formed.
  2. 2. growth reaction in which the macromolecular chain grows in a chain reaction through repeated addition of monomers, and
  3. 3. Termination reaction in which the growth of the chain is irreversibly terminated by disproportionation reactions or combination.

Zum Kettenstart bricht ein Radikal die Mehrfachbindung (beispielsweise eine C=C-Doppelbindung einer Vinylgruppe) auf und erzeugt ein wachstumsfähiges Primärradikal. An das Primärradikal lagern sich in einer Wachstumsreaktion mit geringer Aktivierungsenergie ständig Monomere an. Durch das Zusammentreffen zweier Radikale, also durch Kombination, wird ein Kettenabbruch hervorgerufen. Des Weiteren kann ein Kettenabbruch durch Disproportionierung herbeigeführt werden.At the start of the chain, a radical breaks the multiple bond (for example a C = C double bond of a vinyl group) and generates a viable primary radical. Monomers are constantly attached to the primary radical in a growth reaction with low activation energy. A chain break is caused by the meeting of two radicals, i.e. by combination. Chain disruption can also be brought about by disproportionation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Verfahren zum Bedrucken eines metallischen Bedruckstoffes in einer Druckmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass als Bedruckstoff ein metallischer Bedruckstoff mit einer chromfrei passivierten Oberfläche verwendet wird, wobei mit mindestens einem Druckwerk der Druckmaschine eine radikalisch härtende Druckfarbe oder ein radikalisch härtender Lack jeweils direkt und unmittelbar auf die chromfrei passivierte Oberfläche des metallischen Bedruckstoffes aufgetragen wird.Method for printing a metallic printing material in a printing press, characterized in that a metallic printing material with a chromium-free passivated surface is used as the printing material, with at least one printing unit of the printing press applying a radically curing printing ink or a radically curing varnish directly and directly to the chromium-free passivated surface of the metallic substrate is applied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bedruckstoff ein Stahlblech oder ein Aluminiumblech oder ein Weißblech verwendet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a steel sheet or an aluminum sheet or a tinplate is used as printing material. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radikalisch härtende Druckfarbe oder der radikalisch härtende Lack jeweils in einer Schichtdicke von 1 µm bis 10 µm direkt und unmittelbar auf die chromfrei passivierte Oberfläche des metallischen Bedruckstoffes aufgetragen wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the free-radically hardening printing ink or the free-radically hardening lacquer is applied in a layer thickness of 1 µm to 10 µm directly and immediately to the chromium-free passivated surface of the metallic substrate. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die chromfrei passivierte Oberfläche des metallischen Bedruckstoffes von dem betreffenden Druckwerk mit einem eine Druckform verwendenden Druckverfahren bedruckt wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd or 3rd , characterized in that the chrome-free passivated surface of the metallic printing material is printed by the printing unit in question using a printing method using a printing form. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die chromfrei passivierte Oberfläche des metallischen Bedruckstoffes in einem Offsetdruckverfahren oder in einem Hochdruckverfahren oder in einem Flexodruckverfahren bedruckt wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd or 3rd or 4th , characterized in that the chrome-free passivated surface of the metallic printing material is printed in an offset printing process or in a high-pressure process or in a flexographic printing process. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die chromfrei passivierte Oberfläche des metallischen Bedruckstoffes aufgetragene Druckfarbe oder der die auf die chromfrei passivierte Oberfläche des metallischen Bedruckstoffes aufgetragene Lack jeweils unter Verwendung einer auf den Bedruckstoff gerichteten Strahlungsquelle durch eine Bestrahlung mit einer ultravioletten Strahlung gehärtet wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd or 3rd or 4th or 5 , characterized in that the printing ink applied to the chromium-free passivated surface of the metallic printing material or the varnish applied to the chromium-free passivated surface of the metallic printing material is each cured using a radiation source directed at the printing material by irradiation with ultraviolet radiation.
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