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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Siebdruckverfahren und eine dazu gehörige Vorrichtung.
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Im Siebdruckverfahren wird Beschichtungsmittel mittels einer Rakel, die in einem direkten Kontakt mit einer Seite eines Siebdruckgewebes oder Siebdruckschablone steht, durch die Öffnungen eines Siebes oder eine Schablone gedrückt und durch die Öffnungen auf ein Substrat oder im Falle eines indirekten Siebdrucks auf einen Zwischenträger verbracht.
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Beschichtungsmittel, die im Siebdruck aufgetragen werden, können pigmentierte Druckfarben, transparente oder eingefärbte Lacke, Plastisole, schäumende Strukturbeschichtungen, Klebstoffe, funktionelle Druckfarben mit elektrischen, magnetischen oder leuchtenden Eigenschaften seien. Durch die Vielzahl der möglichen Beschichtungsarten lässt sich der Siebdruck nicht auf bestimmte Arten von Beschichtungsmittel beschränken. Der Begriff Beschichtungsmittel im Sinne der Erfindung beschränkt sich daher nicht auf bestimmte Arten von Beschichtungsmittel, sondern umfasst alle Beschichtungsmittel, die sich im Siebdruck auftragen lassen.
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Das Beschichtungsmittel kann dabei direkt auf ein Substrat oder indirekt über einen Zwischenträger, z. B. ein Gummituchzylinder oder eine Walze auf ein Substrat aufgebracht werden. Die Vielzahl von möglichen Substraten lassen keine Beschränkung zu. Dies können unter anderem Papier- oder Kartonsubstrate, Folien-, Glas- oder Metallsubstrate sein.
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Damit ein Drucksieb oder Druckschablone in einer Druckmaschine verwendet werden kann, muss das zu druckende Bild in das Siebgewebe eingebracht werden, wodurch in dem Siebgewebe bildgebende Bereiche entstehen, in welchen das Siebgewebe für Beschichtungsmittel durchlässig ist und nicht bildgebende Bereiche, in welchen das Siebgewebe für Beschichtungsmittel undurchlässig ist. Drucksiebe und Druckschablone werden im Sinne der Erfindung unter dem Begriff Siebdruckform zusammengefasst. Eine Siebdruckform im Sinne dieser Erfindung charakterisiert sich dadurch, dass Beschichtungsmittel oder ein Beschichtungsmittel durch Öffnungen in der Druckform auf ein Substrat oder ein Zwischenträger verbracht wird.
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Zur Bebilderung des Siebes wird die Siebdruckform zunächst mit einem photostrukturierbaren Lack überzogen, wodurch die Siebdruckform zunächst undurchlässig für Beschichtungsmittel wird. In einer anderen Ausführung wird ein bereits vorab beschichtetes Gewebe eingesetzt. In einem nachfolgende Arbeitsschritt wird das beschichtete Gewebe mittels einer Bebilderungseinheit beispielsweise einer Belichtungseinheit mit dem zu druckenden Motiv belichtet, wodurch je nach Ausführung eines dabei auf dem Siebgewebe verwendeten Photolackes entweder eine Polymerisation des belichteten Lackes erfolgt, wodurch dieser unlöslich wird oder eine Depolymerisation der belichten Bereiche stattfindet, wodurch der Lack an diesen Stellen löslich wird. In einem nachträglichen Entwicklungsschritt werden dann die löslichen Bereiche des Photolackes vom Siebdruckform entfernt, so dass die Siebdruckform nur an den gewünschten Stellen für Beschichtungsmittel durchlässig ist. In einer alternativen Bebilderungseinheit können auch entsprechende Lacke oder Wachse mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens auf das Siebgewebe aufgebracht werden, so dass hierdurch für Beschichtungsmittel undurchlässige nicht bildgebende Bereiche entstehen. In einem weiteren abweichenden Verfahren werden die nicht bildgebenden Stellen der Siebdruckform durch den Thermotransferdruck erzeugt.
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Die Siebdruckform kann auch einer Kunststofffolie hergestellt werden in die bildgebende Bereiche durch Thermodruckköpfe eingebrannt werden. In Kunsstoff-Verbund und Metallfolien können die bildgebenden Bereiche durch mechanische Gravur oder Lasergravur eingebracht werden.
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Prinzipiell wird in den Siebdruckverfahren zwischen dem Flachsiebdruck und dem Rotationssiebdruck unterschieden. Im Rotationssiebdruck ist die Druckform umlaufend, wobei diese nicht zwangsläufig kreisförmig geführt werden muss. Der Rotationssiebdruck hat den Vorteil, dass höhere Druckgeschwindigkeiten erreicht werden können, da das Rakel nicht wie im Flachsiebdruck in seine Ausgangsstellung zurückgeführt werden muss.
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Rotative Siebdruckschablonen für den Stand der Technik werden entweder, wie zum Beispiel in der
WO 95/21951 aufgezeigt, voll galvanisch oder durch Lasern eines metallischen Materials, wie in der
WO02/068199 beispielhaft dargelegt, hergestellt oder aus einem polymeren oder sonstigen Gewebe gebildet, das nachträglich vernickelt wird. Alle diese metallischen oder metallisierten Gewebe weisen den Nachteil auf, dass sie extrem knick- und berührungsempfindlich sind. Die
DE 20119365 U1 offenbart eine Siebdruckform aus verstärktem Kunststoff, in die Drucköffnungen, z. B. durch Lasereinwirkung, eingebracht wurden. Der Begriff rotative Siebdruckform ist daher nicht auf eine Ausführungsart einer Siebdruckform beschränkt, sondern die Siebdruckform kann aus einem beliebigen Material gebildet werden, dass bildmäßig strukturierte Öffnungen zum Drucken aufweist, wobei die Form umlaufend ist.
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Im Einsatz von rotativen Siebdruckformen in Druckmaschinen mit Greiferführung, wie zum Beispiel mit Bogenoffsetdruckmaschinen, ist es notwendig die Greifer entweder abzusenken oder die rotative Siebdruckform, wie
DE 10 2009 030 400 A1 vorgeschlagen die Siebdruckform abgehoben werden. Beides sind bei schnell laufenden Druckmaschinen hoch dynamische Vorgänge, die Erschütterungen und Verformungen hervorrufen können.
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Es wurde ferner vorgeschlagen ein flexibles Siebgewebe einzusetzen, das im Kontakt mit den über die Mantelfläche des bogenführenden Zylinders herausragende Greifern ausweichen kann. Ein solches flexibles Gewebe ist nicht formstabil und kann sich im Kontakt mit den schnelllaufenden bogenführenden Zylindern oder Transportvorrichtungen verformen. Die Register- bzw. Passergenauigkeit wird dadurch eingeschränkt. Zusätzlich muss das Rakel hoch dynamisch abgesenkt und angehoben werden. Neben den negativen Folgen des Abhebens und Aufsetzen des Rakel, wie z. B. Vibrationen, hat dies noch den Nachteil, dass eine große Menge des Farbsumpfs, der durch die Rakel in Arbeitsstellung zurückgehalten wird, weitertransportiert wird. Dieser kann sich in dem ganzen Innenraum der rotativen Siebdruckform verteilen.
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Ein weiterer Nachteil des Direktkontaktes zwischen Siebdruckform und schnelllaufenden bogenführenden Zylindern oder Transportvorrichtung besteht darin, dass auch stabile Siebdruckformen sich bauchig verformen. Dies ist unter anderem darin begründet, dass die Siebdruckform seitlich gefasst ist (durch einen Rahmen oder durch Spannringe), aber in der Mitte freier beweglich ist. Sie wird daher in der Mitte durch den Kontakt bei schnell laufenden Druckmaschinen eher mitgenommen, wodurch der Druck einer geraden Linie parallel zur Achse der rotativen Siebdruckform erschwert ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es ein Siebdruckverfahren und eine Siebdruckvorrichtung zu schaffen, die von dem zu bedruckenden Substrat, von Elementen der Bogenführung, wie zum Beispiel Greifereinrichtungen, oder dem Transferträger nicht oder in einem geringen Maße beeinflusst wird.
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Gelöst wird die Aufgabe, indem eine Siebdruckverfahren etabliert wird, deren Öffnungen (4) in den Druckbereichen der Siebdruckform (1) durch eine an der ersten Siebdruckseite anliegenden Rakel (2) mit Beschichtungsmittel (3) gefüllt werden, die Siebdruckform (1) dann intermittierend oder kontinuierlich weiter in Richtung Druckspalt (Drucknip) bewegt wird und dort aus einer oder mehreren Luftdüsen (11) mit einem scharfen Luftstrahl (12) aus den Öffnungen (4) die Beschichtungsmittel in Richtung Substrat (6) oder Zwischenträger, z. B. ein Gummituchzylinder oder eine Übertragswalze, beschleunigt wird. Das Substrat (6) wird dabei in Transportrichtung (7) fortbewegt, während sich die Siebdruckform (1) sich gleichzeitig in Drehrichtung bewegt. Das Substrat (6) muss keinesfalls plan unter der Siebdruckform (1) bewegt werden, sondern kann zum Beispiel auch auf einem Zylinder, z. B. einem bogenführenden Zylinder einer Bogendruckmaschine, aufgespannt sein.
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Der Begriff »Füllung der Öffnungen« der Siebdruckform (1) ist nicht auf das Volumen der Öffnungen (4) der Siebdruckform (1) beschränkt. Das Beschichtungsmittel kann auf der außen liegenden Austrittsseite auch einen Meniskus ausbilden, so dass das Beschichtungsmittelvolumen in den Öffnungen der Siebdruckform größer sein kann als der Volumenraum der Öffnungen (4) der Siebdruckform (1).
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Der Begriff Druckspalt (Drucknip) setzt im Sinne der Erfindung nicht zwingend einen Kontakt zwischen Siebdruckform (1) und Substrat voraus, sondern bezeichnet den Bereich der Farbübertragung.
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Zeichnung 1 zeigt die Situation, dass die Siebdruckform (1) von dem Substrat (6) beabstandet ist, d. h. Siebdruckform (1) und Substrat (6) stehen in keinerlei Kontakt. Die Beschichtungsmittel wird aus den gefüllten Öffnungen (5) der Siebdruckform (1) mit einem scharten Luftstrom (12) aus den Öffnungen der Siebdruckform (1) ausgetrieben und fliegt als freier Tropfen (8) auf das Substrat (6), wo er sich verankert (9). Das Druckverfahren ähnelt von der Art des Auftrags des Beschichtungsfluids dabei dem Inkjet-Druck, ohne dass es einen variablen Datendruck zulässt. Es ist ein statisches, druckformbasiertes Druckverfahren.
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Der Vorteil die Anwendung dieses Verfahrens (Zeichnung 1) ist, dass die Siebdruckform (1) nicht mehr durch das Substrat, die Substratoberfläche oder durch die Bewegung einer Übertragswalze beeinflusst wird. Dadurch wird ein verzerrungsfreies Drucken möglich. Dennoch lassen sich im Gegensatz zu dem Inkjet-Druck relativ große Lack- bzw. Beschichtungsmittel mengen übertragen.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass auch unebene Bedruckstoffe, zum Beispiel Wellpappen, sich bedrucken lassen. Bei dem bisherigen Siebdruckverfahren mussten immer relativ plane Bedruckstoffe mit einer geringen Oberflächentopographie eingesetzt werden, da der Kontakt zwischen Siebdruckform (1) und Substrat zwingend für den Druckfarb- oder Lacktransfer erforderlich ist. Die Zahl der bedruckbaren Substrate hat sich mit dem in Zeichnung 1 aufgezeigten Druckverfahren und der dazugehörigen Siebdruckvorrichtung somit deutlich gegenüber Druckverfahren, die einen Substratkontakt erfordern, erweitert.
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Das Siebdruckverfahren lässt sich auch hervorragend in Druckmaschinen einsetzen, bei denen Greifer für den Substrattransport eingesetzt werden, die im Bereich der Greifer über die Transportebene des Substrattransports herausragen. Der Siebdruckformzylinder muss dabei nicht ausgehoben werden bzw. die Rakel kan an der inneren Mantelfläche angelegt bleiben. Dadurch wird die gesamte Konstruktion einfacher, da kein hoch dynamischer Aushebemechanismus mehr von Nöten ist und gleichzeitig werden negative Begleiterscheinungen, wie Vibrationen vermieden.
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Das Verfahren des pneumatischen Austreibens der Beschichtungsmittel ist jedoch nicht auf den Anwendungsfall gemäß Zeichnung 1 beschränkt. Wie in Zeichnung 2 aufgezeigt, kann die Siebdruckform (1) auch an dem Substrat (6) anliegen.
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In Zeichnung 3 wird aufgezeigt, dass die mit Beschichtungsmitteln gefüllten Öffnungen (5) der Siebdruckform (1) mit einer Abschottung (13), z. B. einer fix gelagerten Blech, gegen Fehlluft oder Luftverwirbelungen geschützt wird. Dadurch wird vermieden, dass die Öffnungen (5) der Siebdruckform zu früh geleert werden und die Beschichtungsmittel nicht platziert auf das Substrat übertragen wird. Prinzipiell muss die Abschottung (13) im Form einer Blende nur einen schmalen Schlitz parallel zur Rotationsachse des Siebdruckformzylinders aufweisen, durch den der gerichtete Luftstrahl (12) aus der Luftdüse (11) auf die innere Fläche der Siebdruckform (1) gelangt. Ziel ist es nur in dem Druckspalt (Drucknip) die Beschichtungsmittel zu übertragen.
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Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Siebdruckverfahrens in einer Bogenoffsetdruckmaschine. Eine Bogenoffsetdruckmaschine ist in Zeichnung 4 dargestellt. Sie weist einen Anleger (14) auf, bei denen Bedruckstoffbogen von einem Bogenstapel abgenommen und der Druckmaschine zugeführt werden. Dort werden sie im Greiferschluss von den Gegendruckzylindern (17) über Transfertrommeln oder Transferter (18) übergeben. Dabei passieren Sie Offsetdruckwerke (21), die mindestens einen Formzylinder (22) und einen Übertragszylinder (23) beinhalten, wobei die Druckfarbe von dem Übertragszylinder auf den Bedruckstoff transferiert wird, der von mindestens einem Greifer gehalten auf dem Gegendruckzylinder (17) gehalten wird.
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Zwischen den Offsetdruckwerken (21) und der Auslage (19), die unter anderem die Aufgabe hat bedruckte Bogen auf einem Auslagestapel (20) abzulegen, können eine oder mehrere Beschichtungsstationen (16) angeordnet sein, die weitere Beschichtungsmittel auf den Bedruckstoff aufzutragen. Üblicherweise sind dies Lacke, Effektlacke oder andere Beschichtungsmittel, die zum Schutz und/oder Veredelung des Druckproduktes dienen. Üblicherweise werden hierfür Hochdruck- oder Flexodruckwerke eingesetzt. Anstelle eines Flexodruckwerks kann aber auch eine erfindungsgemäße Siebdruckform (1) eingesetzt werden. Die Anzahl der möglichen Siedruckwerke ist dabei nicht beschränkt.
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Das Siebdruckverfahren kann auch in Verbindung mit anderen Druckverfahren, wie zum Beispiel den Flexodruck und/oder den Tiefdruck kombiniert werden. Es ist explizit nicht auf die Kombination mit dem Offsetdruckverfahren beschränkt.
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Das erfindungsgemäße Siebdruckverfahren erlaubt den Übertrag höherer Schichtdicken als andere Druckverfahren und eignet sich daher hervorragend diese zu ergänzen. Außerdem sind die Druckmedien im Siebdruck hinsichtlich Viskosität, Beimischung von Füll- und Effektstoffen weniger beschränkt, so dass sich die Bandbreite möglicher Veredelungsoptionen deutlich erweitert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Siebdruckform
- 2
- Rakel
- 3
- Beschichtungsmittelsumpf
- 4
- ungefüllte Öffnungen der Siebdruckform
- 5
- mit Beschichtungsmittel gefüllte Öffnungen der Siebdruckform
- 6
- Substrat
- 7
- Produktionsflussrichtung
- 8
- Beschichtungsmitteltropfen, frei fliegend
- 9
- Beschichtungsmittel auf Substrat
- 10
- Gebläse oder Kompressor
- 11
- Luftdüse
- 12
- Luftstrahl
- 13
- Abschottung
- 14
- Anleger
- 15
- Anlegerstapel
- 16
- Beschichtungswerk
- 17
- Gegendruckzylinder
- 18
- Transferter oder Transfertrommel
- 19
- Ausleger
- 20
- Auslegerstapel
- 21
- Druckwerke
- 22
- Formzylinder
- 23
- Übertragzylinder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 95/21951 [0009]
- WO 02/068199 [0009]
- DE 20119365 U1 [0009]
- DE 102009030400 A1 [0010]
