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Offset- und Tiefdruckfarbpigmente werden von Big-Bag-Austragesystemen abgewogen

SUSSEX, WI, USA — Seit den bescheidenen Anfängen im Jahr 1971 mit einer gemieteten Presse und einer geliehenen Bindemaschine in einer verlassenen Fabrik in Pewaukee, Wisconsin, ist Quad Graphics (www.qg.com) zu einem globalen Anbieter von Druck- und Digitalmedien im Wert von 4,8 Milliarden Dollar gewachsen. Heute beschäftigt das Unternehmen rund 24.500 Mitarbeiter an fast 60 Standorten in Nordamerika, Lateinamerika und Europa.

Ein Schlüssel zum Erfolg des Unternehmens liegt in der Fokussierung auf nahtlos integrierte Dienstleistungen vom Datenmanagement und der kreativen Entwicklung über die elektronische Bildgebung bis hin zur Druckproduktion und Distribution. Dazu gehört die Herstellung eigener Druckfarben — nicht nur für den Offset- und Tiefdruck, sondern auch Metall- und Fluoreszenzfarben sowie unsichtbare Farben, die als Sicherheitsmarkierungen dienen. Das Unternehmen produziert sogar fluoreszierende Tinten, die auf einer patentierten Mischung aus Lacken und Kristallen basieren, die ultraviolettes (UV) Licht absorbieren und speichern und je nach Art der verwendeten Kristalle eine bestimmte Wellenlänge (Farbe) ausstrahlen.

Die Abteilung Chemieforschung und -technologie (CR/T) von Quad Graphics ist für alle Aspekte der Tintenproduktion verantwortlich, von der Forschung und Entwicklung über die Formulierung bis hin zur Herstellung. Umweltfreundliche Offsetfarben mit einem erneuerbaren Anteil von bis zu 27 Prozent werden in einem vollständig integrierten Werk in Hartford, WI, hergestellt, während lösungsmittelbasierte Tiefdruckfarben in einer Produktionsstätte in Martinsburg, WV, gefertigt werden. In beiden Werken wird das Pigment zur Herstellung verschiedener Farben in Big-Bags mit einem Gewicht von 272 bis 907 kg angeliefert und mit dem Big-Bag-Entleersystem von Flexicon in Mischtanks gefördert.

Für Nachhaltigkeit formulierte Offsetfarben

CR/T begann 1982 mit der Formulierung und Herstellung seiner EnviroTech-Offsetfarben unter Verwendung hochwertigster Materialien und modernster Verarbeitungsanlagen. „Diese Tinten haben einen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen wie Pflanzenölen und Kiefernharz von etwa 27 Prozent — deutlich über dem Industriestandard von mindestens 20 Prozent", sagte Charlie Buckett, Produktionsleiter am Standort Hartford.

„Der Offsetdruck erfolgt mit vier verschiedenfarbigen Tinten, die in einem fotografisch erzeugten Punktmuster aufgebracht warden", erklärte Buckett. „Die Tinten, bekannt als CMYK, sind Cyan (blau), Magenta (rot), Gelb und Key (schwarz, die Farbe, mit der die anderen kodiert sind). Cyan, Magenta und Gelb werden aus entsprechend farbigen Pigmenten hergestellt, das Schwarz stammt aus Ruß."

Bei der Anlieferung an die Anlage in Hartford, WI, werden Big-Bags in Flexicon-Big-Bag-Austrageeinheiten geladen, von denen je eine für eine der vier Pigmentfarben vorgesehen ist. Jeder BFC-Entlader ist mit einem Elektroflaschenzug mit Laufkatze ausgerüstet, die auf einem freitragenden I-Träger fährt, so dass die Big-Bag vom Boden angehoben und ohne Gabelstapler in den Rahmen geführt werden können.

Pigmentpulver sind notorisch schwierig zu handhaben. Sie tendieren zu Verdichtung, Verklumpung und Verschmierung und wirbeln viel Staub auf. Um diesen Bedingungen gerecht zu werden, müssen die Konstruktionsmerkmale des Materialflusssystems entsprechend ausgelegt und sorgfältig ausgewählt werden. Um den Staub innen zu halten und den Durchfluss beim Entleeren zu fördern, wird ein manueller SPOUT-LOCK™-Klemmring pneumatisch durch ein TELE-TUBE™-Teleskoprohr angehoben, so dass der Bediener eine hochintegrative, abgedichtete Verbindung mit dem Big-Bag Stutzen herstellen kann. Das Teleskoprohr mit einer 15-cm-Durchmesser-Entlüftungsöffnung für die Verbindung mit einem kundenspezifischen Staubsammler zieht den Big-Bag beim Entleeren und Längerwerden nach unten und fördert die vollständige Entleerung des nicht frei fließenden Pigments in einen 0,25 m³ großen pyramidenförmigen Bodentrichter vom Typ „T" mit einer Fläche von 81 cm² und einer Höhe von 107 cm. Die Entleerer sind aus Edelstahl gefertigt und verfügen über ein POWER-CINCHER™-Durchflussregelventil zur Regelung des Durchflusses und zum staubfreien wiederholten Anbinden teilentleerter Big-Bag.

Aus dem Trichter gelangt das Pigment in einen separaten 975 cm langen flexiblen Schneckenförderer, der eine flexible Edelstahlschnecke mit spezieller Geometrie verwendet, die auch mit nicht frei fließenden Materialien zurechtkommt. Der Förderer transportiert das Pigment mit einer Steigung von 45 Grad und entlädt es in einen von vier Gewichtsverlust-Dosierern, die jeweils zu einem 640 cm hohen Vormischtank führen, der sich ca. 716 cm vom Trichter entfernt befindet, wo es mit Lack zu einer Aufschlämmung mit ca. 30 Prozent Feststoffen vermischt wird.

Der flexible Schneckenförderer dosiert nach Gewichtsabnahme, wobei die Wägezellen, an denen der Entlader montiert ist, Signale an eine SPS senden, um die Schnecke zu aktivieren, wenn 9,1 kg Pigment in den Trichter freigesetzt wurden. Dies wird viermal wiederholt, um insgesamt 45,4 kg in den Vormischtank zu fördern.

„Einzelne Schlammchargen werden dann in einen Vorratstank mit separaten Kammern geleitet, die bis zu 4 Vormischungen aufnehmen können", sagt Buckett. „Aus dem Vorratstank werden die verschiedenen Farbschlämme separat in spezielle horizontale Perlmühlen mit einem Volumen von jeweils ca. 200 l geleitet, um die Partikelgröße zu reduzieren und das Pigment zu verkapseln und so die fertige Farbbasis für die jeweilige Farbe zu erzeugen. Zu jeder Basis werden dann verschiedene proprietäre Inhaltsstoffe hinzugefügt, um die fertigen Tinten zu formulieren."

Tiefdruckfarben erfordern eine besondere Behandlung

Die gleichen Pigmente, die am Standort Hartford, WI, in Thermofixierfarben wandern, werden im Werk Martinsburg, WV, zur Herstellung von lösungsmittelbasierten Tiefdruckfarben eingesetzt. „Hier sind vier Big-Bag-Austrageeinheiten, jeweils mit einer zusätzlichen manuellen Sackentleerstation, im zweiten Stock installiert", sagt Glenn Gogin, CR/T-Prozessspezialist. Ein Bediener nutzt die Kippstation, um einen 23-kg-Sack mit speziellen Additiven einzubringen, die zusammen mit dem Pigment über einen flexiblen Schneckenförderer zu einem Trichter über einem für die jeweilige Farbe bestimmten Mischbehälter gefördert werden. Die Pigmente und Additive gelangen per Schwerkraft in die jeweiligen Mischbehälter, wenn es der Prozess erfordert.

Der Inhalt der Mischbehälter wird dann in einen Vorratsbehälter geleitet, der dem in der Hartford-Anlage verwendeten Modell ähnelt. Im Gegensatz zu Hartford verwendet das Werk Martinsburg jedoch ein neuartiges Konzept: Es lackiert die Big-Bag-Austrageeinheiten, Trichter, Mischtanks und andere Anlagenteile entsprechend der Farbe des jeweiligen Pigments.

„Da die Pigmente mit Toluol, einem flüchtigen und brennbaren organischen Lösungsmittel, vermischt werden, erfolgt die Anmischung der fertigen Druckfarben in explosionsgeschützten Mischtanks, die stromabwärts des Vorratstanks angeordnet sind", bemerkt Gogin. „Um die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) so gering wie möglich zu halten, wurde im Werk Martinsburg ein Tiefdrucksaal gebaut, der als permanente Gesamteinhausung konzipiert ist. Durch Rohrleitungen mit großem Durchmesser kann fast die gesamte lösungsmittelbeladene Luft im Drucksaal zur Wiederverwendung aufgefangen werden. Das System erreicht tagtäglich Wirkungsgrade, die deutlich über dem von der EPA geforderten Standard von 92 Prozent und dem Branchendurchschnitt von 96,86 Prozent liegen."

Buckett sagt zu beiden Big-Bag-Entladesystemen: „Wir haben Muster der einzelnen Farbpigmente zur Analyse an Flexicon geschickt und die benötigten Fördermengen festgelegt. Auf dieser Grundlage wurde das System so konzipiert, so dass es unsere Kriterien erfüllt. Das System funktioniert so gut, dass wir im Werk Hartford routinemäßig fast 73 Tonnen trockenes Pigment pro Woche ohne Probleme mithilfe der vier Big-Bag-Austrageeinheiten verarbeiten."

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Offset- und Tiefdruckfarbpigmente werden von Big-Bag-Austragesystemen abgewogen

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Ein POWER-CINCHER^®-Durchflussregelventil reguliert den Durchfluss und macht es möglich, teilweise entleerte Big-Bag durch konzentrisches Einrasten des Auslaufs wieder zu verschließen.

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Bei der Herstellung von Offsetfarben werden Pigmente für jede Grundfarbe (z. B. Cyan, links und Magenta, rechts) von einer speziellen BULK-OUT® BFC-Big-Bag-Austrageeinheit und einem 975 cm langen flexiblen Schneckenförderer, beide von Flexicon, in einen Vormischtank geleitet.

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Am Big-Bag Stutzen wird durch ein SPOUT-LOCK^®-Klemmring (links) und ein TELE-TUBE^®-Teleskoprohr (rechts) Staub eliminiert und der Materialfluss kontrolliert. Ebenfalls rechts verbessern FLOW-FLEXER^®-Sack-Walkeinrichtungsplatten die Strömung aus dem Big-Bag.

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Offsetdruckfarben beginnen als CMYK-Pigmente (Cyan, Magenta, Gelb und „Key“ (Schwarz)). Jedes Pulver wird durch ein in der entsprechenden Farbe lackiertes Big-Bag-Austragesystem transportiert.

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Die nicht frei fließenden Pigmentpulver neigen dazu, zu verklumpen, zu schmieren und Staub zu bilden.

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