Schablonenherstellung

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1 von Michael Gross, KISSEL + WOLF GmbH Siebdruckformherstellung für das Bedrucken von Glas Ein wichtiger Schlüssel für die erfolgreiche Bedruckung des Werkstoffs Glas ist die Herstellung einer korrekten Siebdruckschablone. Leider wird die Schablonenherstellung in vielen Betrieben nur als Mittel zum Zweck gesehen und daher häufi g vernachlässigt. Kundenreklamation durch schlechte Druckqualität oder unterschiedliche Druckergebnisse bei Wiederholungsaufträgen ist oft die Folge von mangelhafter Schablonenherstellung. Aber auch kleinere Probleme innerhalb der Druckaufl age, wie z. B. häufi ges Reinigen wegen verschmiertem Druckbild oder Schablonenwechsel wegen unzureichender Schablonenstandzeit, haben oft ihren Ursprung in der Herstellung der Druckschablone. Meist sind die Fehlerursachen ohne, oder nur mit geringem fi nanziellen oder zeitlichen Aufwand zu beheben. In der folgenden Ausarbeitung werden häufi ge Fehlerquellen mit Lösungsansätzen beschrieben: Makroaufnahme: Niedriger Schichtaufbau bei hohem Rz-Wert Beschichtungstechniken Werden die Schablonen vom Druckbetrieb selbst beschichtet, kommt dafür in der Regel eine Flüssigkopierschicht zum Einsatz, die mit Beschichtungsrinnen von Hand oder Maschine aufgetragen wird. Dabei wird oft die falsche Beschichtungstechnik oder eine für die Beschichtungstechnik ungeeignete Beschichtungsrinne gewählt. Eine häufi ge Folge ist ein zu niedriger Schichtaufbau auf der Druckseite (EOM = Emulsion Over Mesh) und eine daraus resultierende hohe Oberfl ächenrauigkeit (Rz-Wert). Aufgrund des niedrigen EOM hat das Gewebe an der Motivkante Kontakt mit dem zu bedruckenden Material und verhindert an diesen Stellen ein sauberes Auslösen der Farbe. Durch den hohen Rz-Wert schließt die Druckkante nicht sauber mit dem zu bedruckenden Material ab und die Druckfarbe oder Druckpaste unterläuft die Druckkante. In beiden Fällen ist das Resultat ein so genannter Sägezahn-Effekt an der Motivkante. Bei Rasterdrucken werden anstatt defi nierter Punkte Sterne gedruckt. Dabei kommt es zu starken Tonwertveränderungen, unkontrollierbaren Tonwertsprüngen und Zuschmieren der Rasterpunkte in den tiefen Tonwertbereichen. Druckergebnis bei zu niedrigem EOM und zu hohem Rz-Wert. Betrachtet bei 140-facher Vergrößerung Seite 1

2 Messung der Schablonenaufbaudicke (EOM) nach magnetinduktiver Messmethode: Vorbeugende Maßnahmen zur Problemvermeidung Genannte Probleme können bei der Schablonenherstellung durch folgende Maßnahmen gelöst werden: 1. Anpassen des EOM an die Gewebefeinheit Der Schichtaufbau über dem Gewebe sollte beim Druck von Strichmotiven und groben Rastern und der Verwendung von Druckmedien mit einem Feststoffgehalt unter 50 %, ca. 20 % der Gewebedicke des gespannten Gewebes haben. Formel zur Errechnung des EOM: (Gewebe + Emulsion) Gewebe = Schablonenaufbaudicke (EOM) in µm Messung der Oberflächenrauigkeit: Die Diamantnadel des Rz-Wertmessgerätes tastet die Oberfl äche der beschichteten und belichteten Schablonendruckseite in einem Winkel von 22,5 zum Gewebe ab. Der gemessene Wert wird in µm angegeben. Beim Druck von feinen Rastern und der Verwendung von Druckmedien mit einem Feststoffgehalt unter 50 % wird ein Schichtaufbau von ca % der Gewebedicke empfohlen. Werden Druckmedien mit einem höheren Feststoffgehalt verdruckt (wie z. B. UV-Farben), sollte der Schichtaufbau über dem Gewebe zwischen 5 % und 10 % betragen. Bei Spezialanwendungen wie z. B. dem Druck von Heizleitern mit Silberleitpaste, sollten bei der Wahl der Schablonenaufbaudicke zusätzliche Parameter berücksichtigt werden: : : Werden Druckpasten mit überdurchschnittlich großen Pigmentgrößen verdruckt, soll das Verhältnis zwischen EOM und Pigmentgröße ca. 2:1 sein, damit ein gleichmäßiger Ausdruck der Paste auch an der Druckkante erfolgen kann. : : Beim Druck feiner Motive spielt die Motivgröße ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Wahl des EOM. Damit ein vollständiges Auslösen der Druckpaste möglich ist, sollte der EOM höchstens die halbe Größe des Druckmotivs erreichen. Wird dieses Verhältnis überschritten, besteht die Gefahr, dass zu hohe Adhäsionskräfte im Druckkanal ein vollständiges Auslösen der Druckpaste verhindern. Seite 2

3 Der EOM kann z. B. durch Verändern folgender Parameter beeinflusst werden: : : Verändern der Anzahl der Beschichtungshübe Je größer die Anzahl der Beschichtungshübe von der Rakelseite, desto höher der EOM auf der Druckseite. : : Verändern des Feststoffgehalts der Kopieremulsion Je höher der Feststoffgehalt der Kopieremulsion, desto höher der EOM auf der Druckseite. Diagramm über die Veränderung des EOM bei Verwendung von Kopieremulsionen mit unterschiedlichem Feststoffgehalt: Diagramm über die Veränderung des EOM mit zunehmenden Beschichtungshüben von der Rakelseite: KIWOCOL AZOCOL POLY-PLUS S AZOCOL POLY_PLUS HV; 18,28 % Feststoff 35 % Feststoff 44 % Feststoff 2 DS/1 RS 2 DS/2 RS 2 DS/3 RS Gewebe x DS / 3 x RS 1,25 mm Rinnenradius Gewebe AZOCOL POLY-PLUS S 1,25 mm Rinnenradius : : Verändern des Rinnenradius der Beschichtungsrinne Je größer der Rinnenradius der Beschichtungskante, desto höher der EOM auf der Druckseite. Diagramm über die Veränderung des EOM bei Verwendung unterschiedlicher Rinnenradien: Radius 0,5 mm Radius 1,25 mm Gewebe x DS / 2 x RS AZOCOL POLY-PLUS S Seite 3

4 2. Reduzieren des Rz-Wertes Ein niedriger Rz-Wert auf der Druckseite ist maßgeblich für ein sauberes Druckergebnis verantwortlich. Um Sägezähne im Druck zu vermeiden, die durch die Oberfl ächenrauigkeit der Druckseite entstehen, sollte der Rz- Wert grundsätzlich kleiner als 10 µm sein. Rz-Werte kleiner als ca. 4 µm sind beim Druck auf Glas allerdings nicht empfehlenswert. Wird eine sehr glatte Oberfl äche mit einer ebenfalls sehr glatten Schablonenunterseite bedruckt, kann sich zwischen Bedruckstoff und Schablone ein Vakuum bilden. Der Bedruckstoff lässt sich dadurch nur schwer von der Schablone trennen. Ein weiteres Problem ist das Entstehen von elektrostatischer Aufl adung beim Druck. Beim Trennen der Schablone vom Substrat kommt es zu einer Entladung; Farbspritzer an der Druckkante sind dann meist die Folge. Der Rz-Wert kann z. B. durch Verändern folgender Parameter beeinflusst werden: : : Verändern des Schichtaufbaus über dem Gewebe Je höher der EOM bei einer Nass-in-nass-Emulsionsbeschichtung, desto niedriger der Rz-Wert. Diagramm über die Veränderung des Rz-Werts mit zunehmendem EOM: nach und nach die durch das Trocknen entstandene Gewebestruktur ausgeglichen und somit der Rz-Wert erniedrigt. Je größer die Anzahl der Nachbeschichtungshübe auf der Druckseite, desto niedriger der Rz-Wert. Diese Technik eignet sich besonders für das Verdrucken von UV-härtenden Druckmedien und den Druck feiner Rastermotive, da selbst bei einem geringen EOM niedrige Rz-Werte erreicht werden. 3. Schablonenherstellung mit Kapillarfilm Ein Kapillarfi lm besteht aus einer lichtempfi ndlichen Emulsion, die in einer defi nierten Dicke auf eine dünne Kunststoffträgerfolie gegossen und anschließend getrocknet wird. Der trockene Film wird in der Standardappliziermethode mit der Emulsionsseite auf das vorher gewässerte Gewebe abgerollt. Der noch wasserlösliche Film quillt an und durch die Kapillarwirkung des Gewebes sinkt er in die Maschenöffnung ein. Das beschichtete Sieb wird mit der Druckseite nach oben getrocknet. Der wesentliche Vorteil des Kapillarfi lms besteht darin, dass die Oberfl ächenrauigkeit durch die Kunststoffträgerfolie defi niert wird. So erhält man ohne großen Herstellungsaufwand eine Schablone mit optimalem Rz-Wert. Dieser liegt je nach Filmsorte und Oberfl ächenbeschaffenheit des Trägermaterials zwischen 3 µm und 6 µm. 4. Schablonenherstellung mit Sefar PCF-Gewebe EOM / Rz-Wert EOM / Rz-Wert EOM / Rz-Wert Gewebe AZOCOL POLY-PLUS S : : Nachbeschichten mit Zwischentrocknung Eine weitere Möglichkeit den Rz-Wert zu reduzieren, ist, das bereits beschichtete Gewebe von der Druckseite nach Zwischentrocknung nachzubeschichten. Bei der Vorbeschichtung in der Nass-in-nass-Beschichtungstechnik nähert man sich dem gewünschten EOM bis auf 2 3 µm an. Nach der Trocknung wird in der Regel zwei bis dreimal mit Zwischentrocknung von der Druckseite nachbeschichtet. So wird Bei dem Sefar PCF-Gewebe handelt es sich um ein partiell oder auch vollständig mit einer lichtempfi ndlichen Emulsion beschichtetes Gewebe. Das vorbeschichtete Gewebe wird vom Siebdruckbetrieb oder vom Spanndienst auf einen Siebdruckrahmen verspannt und verklebt. Die Druckseite ist wie bei einem Kapillarfi lm mit einer Kunststofffolie abgedeckt. Ähnlich wie beim Kapillarfi lm ist die Oberfl ächenrauigkeit durch den Kunststoffträgerfi lm defi niert und hat einen für den Druck optimalen Rz-Wert. Werden Siebdruckschablonen in den genannten Beschichtungstechniken gefertigt, ist mit einer deutlichen Steigerung der Druckqualität zu rechnen. Seite 4

5 Makroaufnahme einer Siebdruckschablone mit optimalem EOM und Rz-Wert Druckergebnis bei einem EOM von 7 µm und einem Rz-Wert von 5 µm. Betrachtet bei 140-facher Vergrößerung. KISSEL + WOLF GmbH Telefon: +49(0) In den Ziegelwiesen 6 Telefax: +49(0) Wiesloch GERMANY Internet: Seite 5

6 Computer-To-Screen für die Schablonenherstellung zum Bedrucken von Glas von Michael Gross, KISSEL + WOLF GmbH Was ist Computer-To-Screen? Computer-To Screen kann man in zwei verschiedene Methoden unterteilen: 1. Digitale Erstellung der Belichtungsmaske auf der Schablone 2. Digitale Direktbelichtung der Schablone mit der Druckvorlage In der zweiten Methode wird UV-Licht digital moduliert und belichtet die Teile der Druckform, die nicht drucken sollen. Es ist eine digitale Direktbelichtung mittels Laser oder DMD-Lichtmodulation. Nach der Belichtung wird die Druckform wie üblich mit Wasser entwickelt. Diese Methode bietet den kürzesten Herstellungsprozess und die geringsten Kosten bei Verbrauchsmaterialien. : : Übersicht der eingesetzten Systeme : : Wachs-Ink-Jet : : Ink-Jet : : Laser : : DLE : : DLE-Laser In der ersten Methode wird das Druckmotiv mittels eines Ink-Jet Druckers direkt auf die vorbeschichtete Druckform aufgespritzt. Es handelt sich also um ein Maskierverfahren. Das positive Druckmotiv auf der Schablone ist UV-Licht-undurchlässig und die Druckform wird anschließend mit einer normalen Belichtungslampe belichtet. Die Belichtung geschieht außerhalb eines Vakuumrahmens, wie er üblicherweise bei der konventionellen Siebkopie benötigt wird. Nach dem Belichten wird die Druckform wie üblich mit Wasser entwickelt. Das Maskiermaterial (Tinte oder Wachs) wird dabei weggespült. Bei der digitalen Maskenerstellung unterscheidet man zwischen Ink-Jet mit fl üssiger Tinte und Ink-Jet mit Wachs. Die Tintenstrahl-Methode hat den Vorteil, dass die Druckköpfe sehr günstig sind, da sie auch in Bürodruckern eingesetzt werden. Nach einer bestimmten Zeit werden die Köpfe einfach ausgetauscht. Nachteil ist jedoch, dass die fl üssige Tinte in die Druckformbeschichtung eindringt und etwas ausläuft. Die Folge ist eine unscharfe Druckkante. CTS-Geräte mit dieser Technologie sind in der Regel günstiger in der Anschaffung und die Tintenkosten sind geringer. Es kann zu Kompatibilitätsproblemen mit dem Beschichtungsmaterial kommen. Bei der Wachs-Methode wird ein UV-opakes Wachs durch Erhitzen im Druckkopf verfl üssigt und dann auf die Druckform aufgespritzt. Das Wachs erhärtet in dem Moment, in dem es auf die Druckform trifft und bildet einen scharf abgegrenzten Bildpunkt. Dadurch ist die Abbildungsqualität besser als bei der Tintenstrahlmethode. Die Druckköpfe haben eine längere Lebensdauer, da sie für industrielle Anwendungen entwickelt wurden, aber sie sind auch teurer in der Anschaffung. LÜSCHER Jetscreen : : Wachsjet-Maskiersystem : : Bebilderungsgröße x mm : : Aufl ösung dpi Seite 6

7 CST Wachsjet/Inkjet : : Inkjet- und Wachsjet-Maskiersystem : : Bebilderungsgröße x mm : : Aufl ösung dpi LÜSCHER Jetscreen DX : : Laser-Belichtungssystem : : Bebilderungsgröße x mm : : Aufl ösung dpi Mantel Datascreen : : Inkjet-Maskiersystem : : Aufl ösung dpi LÜSCHER Multi DX : : Laser-Belichtungssystem : : Bebilderungsgröße 800 x 600 mm : : Aufl ösung dpi : : Markt Hohlglas Seite 7

8 Signtronic Stencilmaster : : DMD-Direktbelichter : : Bebilderungsgröße 4,5 x 10 m : : Aufl ösung dpi KIWO ScreenSetter LT² : : DMD-Direktbelichter mit Blue Light Laser : : Bebilderungsgröße 940 x mm : : Aufl ösung dpi + Hohlglas CST DLE Flat : : DMD-Direktbelichter : : Bebilderungsgröße ca. 4 x 8 m : : Aufl ösung dpi Seite 8

9 Übersichtstabelle CTS-Kopierschicht/Kapillarfilm Schablonenherstellung / Kopiermaterial / Anwendungsgebiet: Eigenschaften Kopiermaterial Beständigkeit Farbe Feststoff (%) Viskosität (mpas) Empfohlene Gewebefeinheiten Ink-Jet Wachs und Tinte DUVP: LM Blau AZOCOL S 390 Conduct LM Blau (Variogewebe!) AZOCOL S 385 Conduct LM Blau AZOCOL S Diazo 1 LM/ W Blau AZOCOL POLY-PLUS HV LM/ W Blau AZOCOL Z 160 HV LM Violett AZOCOL POLY-PLUS S LM/ W Blau AZOCOL Z 155 LM Blau DIAZO: LM Blau KIWOCOL 18 LM Violett SBQ: LM/ W Blau POLYCOL S 295 HV LM Grün POLYCOL S 266 CTS Violet LM Grün POLYCOL Z 542 CTS LM Grün Kapillarfilme DUVP: LM Grün ULANO CDF Matrix LM Rot KIWOFILM S 328 UV Kapillarfilme DIAZO: ULANO CDF Kapillarfilme SBQ: KIWOFILM S 245 SBQ ULANO QT Laser/DLE/ DLE-Laser DUVP: LM Violett AZOCOL POLY-PLUS S LM Blau AZOCOL Z 155 LM Blau SBQ: LM Violett POLYCOL S 295 HV LM Blau POLYCOL S 266 CTS Violet LM Grün POLYCOL Z 542 CTS Kapillarfilme SBQ: KIWOFILM S 245 SBQ Seite 9

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