Sind pinholes und sind ghosting eine Folge von...

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1 Charts des DFTA-Symposiums ghosting and pinholes Frühjahr 2001 Manfred Hornschuh Dipl.-Des.-Ing. Sind pinholes und sind ghosting eine Folge von... falscher Näpfchen-Geometrie der Rasterwalze? falsch eingestellter Druckfarbe? falscher Druckform-Oberfläche? falschem Druckform-Aufbaus? falscher Druckgeschwindigkeit? falscher Vorbehandlung? Falsch konstruierter Kammerrakel? falscher Abwicklung? manfred hornschuh 2001 april folie 2 1

2 ghosting und pinholes sind keinesfalls flexotypische Fehler-Phänomene sondern vielmehr die eindeutige Folge druckverfahrensspezifischer Einflussfaktoren! manfred hornschuh 2001 april folie 3 Das gedruckte Geisterbild wird zum einen nur in Abwicklungs-Richtung erzeugt. Zum anderen baut es sich nur dann auf, wenn sich die Abwicklungslänge der Druckform von der Abwicklungslänge der Farbübertragungs-Walze (Rasterwalze) unterscheidet! Da das in der Regel beim Buchdruck, Offsetdruck, Flexodruck und Digitaldruck (teils!) der Fall ist, begrenzt dieses Phänomen sich auch auf diese Druckverfahren! Bei den Drucktechniken mit Direkteinfärbung, z. B. Tiefdruck, Siebdruck, Ink-jet kann sich ein Ghosting im Einfärbungssystem so gut wie nicht aufbauen! Aufbau des Ghostings auf dem Substrat grundsätzlich nur in Ablaufrichtung manfred hornschuh 2001 april folie 4 2

3 Entspricht die Abwicklungslänge der Rasterwalze exakt auch der Abwicklungslänge der Formwalze unter Stress, dann kann sich theoretisch ein Geisterbildes weder auf der Rasterwalze noch auf dem Substrat aufbauen! Rasterwalzen-Abwicklung 560 mm Druckform-Abwicklung 560 mm DFTA manfred hornschuh 2001 april folie 5 Sind die Abwicklungslängen von Raster- und Formwalze im stressfreien Zustand zwar mathematisch gleich, so kann es aber dennoch im Druck zu Geisterbildern kommen....und zwar dann, wenn durch Minustoleranzen oder extrem hohe Druckbeistellungen der Durchmesser des Formzylinders im Druckspalt verkleinert wird. In so einem Fall erscheinen z.b. Texte im Abstand des Abwicklungsfehlers dabei in Doppelkontur! Rasterwalzen-Abwicklung 560 mm Druckform-Abwicklung 560 mm DFTA manfred hornschuh 2001 april folie 6 3

4 Um den Wert des Abwicklungsfehlers steht bei gleichgroßen Form- und Raster- Walzen das Geisterbild als Kontur hinter dem scharf druckenden Motiv. Optisch wird es als eine Art Schatten wahrgenommen. Der Abwicklungsfehler selbst entsteht durch die Stauchung des Unterbaus aufgrund erhöhter Pressung zum Ausgleich eines hohen Toleranzprofils (oder eines Durchmesserfehlers des Sleeves) - bei diesem Beispiel um 1,068 mm. Präventiv kann durch Anheben des Durchmessers (um den Wert des Toleranzprofils) die Druckform entsprechend optimiert und damit ein Ghosting verhindern werden! TOLERANZ-PROFIL AUFBAU DER DRUCKFORM Polymerplatte 20 µm Schaumklebeband 50 µm Formatsprung-Sleeve 30 µm Adapter 30 µm Luftdorn 10 µm Toleranz Druckform 140 µm Toleranz Rasterwalze 20 µm Toleranz Substrat 10 µm Luft-Dorn 02 Adapter 03 Sleeve mit 7 cm Formatsprung 05 Schaumklebeband Gesamt-Toleranz 170 µm 06 Photopolymer-Platte (170X2=340=3, µm Abwicklungsfehler 1068 µm manfred hornschuh 2001 april folie 7 Mit Zunahme der Geschwindigkeit ist es erforderlich die Druckspannung zu erhöhen. Eine schwere Form auf weichem Unterbau erfordert eine proportional zur Geschwindigkeit höhere Druckspannung - im Vergleich zu einer hart montierten. Bei theoretisch gleichen Oberflächengeschwindigkeiten von Rasterwalze und stressfreiem Formzylinder kann sich im Druckspalt durch eine überproportionale Druckspannung ein Ghosting aufbauen, z.b. bei 350 m/min im Abstand von ca. 1,4 mm! Ghosting in Abhängigkeit zum Aufbau der Druckform und erforderlichen Druckbeistellung Fortdruck 350 m/min Fortdruck 225 m/min Andruck 40 m/min Polymer-Sleeve Plate-on- Sleeve 0,530 Schaum Endlos-Nahtlos-Sleeve Novotec-Gravur Beistellungsweg in µm manfred hornschuh 2001 april folie 8 4

5 Sind aber unterschiedliche Längen zwischen der Farbübertragungswalze und der Druckform gegeben und bietet darüber hinaus das Motiv vom Design her die entsprechende Voraussetzung zum optischen Erkennen eines Geisterbildes, dann wird die Stärke des Ghostings von den am Übertragungsprozess beteiligten Parametern einzeln oder in Addition beeinflusst. Bei gleicher Vollflächendichte auf dem Substrat und ansonsten gleichen Parametern, beeinflusst die Herstellungsart und Spezifikation der Rasterwalze ganz wesentlich die Stärke des Ghostings! 340 L/cm 45 / 1,34 OD 340 L/cm 60 / 1,39 OD manfred hornschuh 2001 april folie 9 Welche Spezifikationen der Rasterwalze begünstigen den Aufbau eins Ghostings? Gibt es Winkellagen, die das Ghosting begünstigen? Gibt es Näpfchenformen die ein Ghosting unterstützen? Gibt es in Walzenmaterial, das ein Ghosting unterstützend aufbaut? 5

6 Dichteunterschiede um 0,07 OD sind in der Schattenzeichnung normal kaum wahrnehmbar. Bei einem glatten Ton aber wird diese Differenz bereits als störend empfunden. Ein Geisterbild im Vollton ist bereits mit diesem Dichteunterschied vollerkennbar. Dichte im Ghosting 1,31 OD Dichte außerhalb des Ghostings 1,38 OD manfred hornschuh 2001 april folie 11 Auch im Vollton und in der Fläche sind bei einem sich abzeichnenden Geisterbild die messtechnischen Dichte-Unterschiede nicht gravierend, dennoch aber so hoch, dass sie sich deutlich von einander abheben. Selbst Unterschiede von nur 0,04 OD stören bei glatten Tönen und Vollflächen die optische Wahrnehmung und damit farblichen Eindruck. Zwischen Ghosting und Normaleinfärbung beträgt der Unterschied nur 0,08 OD manfred hornschuh 2001 april folie 12 6

7 Die Farbe selbst ist einer der Parameter, der die Ghosting-Bildung dramatisch unterstützt und bei passenden weiteren Einflussfaktoren sogar verursachen kann. Gleiche technische Parameter aber unterschiedliche Farben von unterschiedlichen Herstellern manfred hornschuh 2001 april folie 13 Zu dicke oder zu stark trocknungsverzögerte Farbschichten können beim Übereinander- Druck ein Farb-Spaltungs-Ghosting von der ersten auf die zweite Druckform übertragen. Bei diesem Beispiel wurden rote Schriften vom technischen Raster der Yellow- Druckform übertragen. Wird der Farbfilm entsprechend korrigiert, wird damit auch die Ursache für das Ghosting aufgehoben! Fläche aus technischem Raster Strich und Schriften HKS-13 als 5. Farbe manfred hornschuh 2001 april folie 14 7

8 Der HKS-13-Farbton lag im Werk 1. Yellow in Werk 2. Der noch nicht abgetrocknete und relativ dicke Farbfilm des HKS-13-Tones spaltet sich beim Kontakt mit der Yellow- Rasterfläche vom Substrat und baut sich an den Flanken des Yellow-Punktes auf. Beim nächsten Kontakt mit dem Substrat wird diese Farbe wieder an das Substrat abgegeben. Die Yellow-Form überträgt danach zweifarbig bis zum nächsten Waschprozess. manfred hornschuh 2001 april folie 15 Der Einfluss der Druckform-Oberfläche auf die Bildung von Geisterbildern ist relativ gering. Eine ungünstige Oberflächenenergie begünstigt zwar den Aufbau, verursacht ihn aber nicht! Bis auf die Druckform sind alle anderen Parameter gleich Gummi-Endlos- Nahtlos-Sleeve- Druckform Polymere Plate-on-Sleeve- Druckform manfred hornschuh 2001 april folie 16 8

9 Je dünner die Folie, desto diffiziler ist die Vorbehandlung. Selbst messtechnisch gleiche Oberflächen-Spannungen garantieren noch keinesfalls das gleiche Farbannahme- Verhalten. Eine frische Vorbehandlung kann ein Ghosting nicht verhindern, aber die optische Störung dramatisch verkleinern! Alle technischen Parameter beider Drucke sind gleich! Oberflächenenergie 38 mn/m Oberflächenenergie mn/m Vorbehandlung Extruder + Druckmaschine Vorbehandlung ausschließlich Extruder manfred hornschuh 2001 april folie 17 Beispiel von Grenzwertspannungen der Druckplatten bei einer In-house-plateproduction Oberflächenenergie polymerer Platten im Vergleich Oberflächenspannung mn/m DuPont HOF 1,7 42 DuPont HOS 1,7 34 DuPont POF 1,7 33 DuPont PLS 1,7 35 DuPont UVP 1,7 DuPont NOW1, DuPont CER 1,7 36 BASF FAH 1,7 ASAHI 1, Polyfibron BPS 1,7 9

10 Maschinen mit Tauchwalzeneinfärbung der Rasterwalze kennen nur selten das Phänomen der Geisterbilder. Kammerrakel unterstützen das Ghosting, verursachen es aber nur sehr selten. Doppelkammerrakel wiederum verhindern nicht, aber behindern den Aufbau des Ghostings! Einkammer-Rakel Zweikammer-Rakel Gleiche technischen Parameter aber unterschiedliche Rakelsysteme! manfred hornschuh 2001 april folie 19 PINHOLES - diese den flächigen Ausdruck störenden Deckungsfehler treten bei allen Druckverfahren auf allerdings von der Ursache und Intensität her unterschiedlich. So können beim Tiefdruck in der Regel drei Parameter den Deckungsfehler verursachen, beim Flexo dagegen 8: Farbe nicht passende Oberflächenenergie der Materialien Substrat, Druckformoberfläche, Unterbau, Geometrie der Rasterwalze, Vorbehandlung, Druckspannung manfred hornschuh 2001 april folie 20 10

11 Ein zu weicher Unterbau hat in der Regel nur eine eingeschränkte Rückstellkraft und damit sind für Volltonbereiche und großen Raster-Flächen im Schattentonbereich und Flächen extrem bei höheren Geschwindigkeiten - Pinholes vorprogrammiert photopolymere Dünnschicht-Druckplatte photopolymere Dünnschicht-Druckplatte PE-SCHAUMBAND Materialhöhe von 0,540 mm. ca.19 % Materialdichte. Toleranz ± 50 µm. thermische Belastungs-Grenze ca. 55 C formatvariabel - einmal einsetzbar POLYURETHAN Materialhöhen 0,510, 0,760, 1,020, 1,270, 1,520, 2,030 mm. Materialdichte ca. 50%. Toleranz: Rolle / Rolle = ± 150 µm, innerhalb einer Rolle ± 50 µm. Thermische Belastungs-Grenze ca. 66 C geringe Kosten formatvariabel - mehrmals einsetzbar m. hornschuh 2000 relativ hohe Kosten chart 21 PINHOLES sind oft das hausgemachte Ergebnis falsch gewählter Unterbauten. Optimale Kompressibilität, Rückstellkraft, Elastizität und thermische Stabilität, sind Eigenschaften, die kein Unterbau in Bündelung bietet. photopolymere Dünnschicht-Druckplatte BLÄHGUMMI Materialhöhe von ca.1,860 mm (0,860 mm). Materialdichte ca. 45 %. Toleranz ± 15 µm / m². thermische Belastungsgrenze ca. 80 C VOLLGUMMI variable Materialstärke Materialdichte ca. 99% Toleranz (Sleeve) ± 20 µm thermische Belastungsgrenze ca. 85 C m. formatvariabel hornschuh - mehrmals einsetzbar (formatgebunden mehrmals einsetzbar chart 22 relativ hohe Kosten mittlere Kosten) 11

12 Vielleicht noch vor einer gestörten Oberflächenenergie steht die Häufigkeit der Bildung von Pinholes in einer absoluten Abhängigkeit zur Wahl des Unterbaus. Hohe Rückprallelastizität reduzierte Kompressibilität Hohe Kompressibilität reduzierte Rückprallelastizität m. hornschuh 2000 chart 23 Geringe Farbschichtstärken von Rasterwalzen, die für die Einfärbung feingerasterte Motive gedacht sind, begünstigen die Bildung von Pinholes. Explizit dann, wenn der Widerdruck der Druckform eingeschränkt ist. Eine reduzierte Rückstellkraft durch weiche Schaumbänder, dazu bei schweren Plate-on-Sleeve-Formen, verlangen nach Kompromissen in der Druckgeschwindigkeit, wenn Pinholes vermieden wwerden sollen. Beispiel: Andruckgeschwindigkeit 40 m/min. Zielgeschwindigkeit 350 m/min 350 m/min (Gravur) 225 m/min (P-o-S) 350 m/min (P-o-S) OD 1,97 (40 m/min) OD 2,02 (40 m/min) OD 2,02 (40 m/min) OD 1,88 (350 m/min) OD 1,57 (225 m/min) OD 1,34 (350 m/min) RW +32 / FW +21 RW +70 / FW +74 RW +140 / FW +144 manfred hornschuh 2001 april folie 24 12

13 Der flächenhomogene Ausdruck der Druckform steht in absoluter Abhängigkeit zur Rückstellkraft des Unterbaus explizit beim Einsatz von Dünnschichtplatten und die wiederum in Kombination mit Schaumbändern! Bei ansonsten gleichen, technischen Parametern unterstützt ein weiches Schaumband als Unterbau die Häufigkeit der Bildung von Pinholes, während ein relativ harter Unterbau (wie in diesem Fall Gummi) der Pinholes-Bildung entgegen wirkt. 1,14 mm Polymerplatte 1,14 mm Polymerplatte + 0,100-mm-Klebeband + 0,550 mm Schaumklebeband (1,81 OD) auf 6,0 mm Gummi (2,02 OD) manfred hornschuh 2001 april folie 25 Die Volltondichte allein ist noch kein Garant für eine optisch homogene Vollflächendichte Volltondichten in Abhängigkeit zur RW-Spezifikation und zum Unterbau 225 L/cm 45 Haschuren 170 L/cm 60 Punkt 170 L/cm 45 Haschuren 200 L/cm 60 Punkt 340 L/cm 45 Haschuren 340 L/cm 60 Punkt Polymerplatte / 1,14 mm + 0,550 Schaum (hart) Polymerplatte / 1,14 mm + 0,550 Schaum (m'hart) Direktgravur / Gummi auf Blähgummi 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 logarithmische Dichte manfred hornschuh 2001 april folie 26 13

14 Die Näpfchengeometrie der Rasterwalze beeinflusst die Pinholes-Bildung ganz gravierend. Je größer im Verhältnis die Öffnungsfläche zum Steganteil ist (Steg-Napf- Verhältnis), desto glatter liegt der Farbfilm bei fast gleichem Volumen! 170 L/cm, 60, 1:7, 30 µm, 9,4 cm³/m² 170 L/cm, 45, 1:9, 23 µm, 8,4 cm³/m² 1,14 + 0,530 Schaum (m hart) 1,14 + 0,530 Schaum (m hart) 2,20 logarithmischer Dichte 2,47 logarithmischer Dichte manfred hornschuh 2001 april folie 27 Die Geometrie und Winkellage der Rasterwalzen unterstützen bei ansonsten gleichen Parametern die Bildung der Pinholes 225 L/cm, 45, 1:7, 20 µm, 8,7 cm³/m² 225 L/cm, 60, 1:7, 30 µm, 9,5 cm³/m² 1,14 + 0,530 Schaum (m hart) 1,14 + 0,530 Schaum (m hart) 2,13 logarithmischer Dichte 1,99 logarithmischer Dichte manfred hornschuh 2001 april folie 28 14

15 Reflektiert eine sauber gewaschene CtP-Druckplatte das schräg einfallende Licht unterschiedlich stark, ist das ein sicheres Zeichen von unterschiedlichen Oberflächenenergien. Eine solche Platte sollte erst gar nicht für den Fortdruck vorbereitet werden. Bei diesem Beispiel lag die Oberflächenenergie der druckenden Plattenteile bei ca. 37 mn/m und im schlecht ausdruckenden Streifen bei 44 mn/m. manfred hornschuh 2001 april folie 29 Ist das Finishing fehlerhaft und die Platte bindet Schmutz durch eine zu hohe Klebkraft, dann sind Pinholes im Vollton die eindeutige Folge. Derartige Platten sollten vor der Montage selektiert werden! manfred hornschuh 2001 april folie 30 15

16 Als Folge einer fehlerhaften Platten-Herstellung, explizit der Waschung, entstehen ebenfalls Pinholes auf dem Substrat. Die Oberflächenbeschädigung sind mit einer normalen Lupe dabei selten zu erkennen. manfred hornschuh 2001 april folie 31 16