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Die
Erfindung betrifft ein Tampondruckverfahren zum Bedrucken von Bauteilen
in Form von Fahrzeugteilen, insbesondere mit einer dreidimensionalen
Freiformfläche,
mit einem Druckmaterial unter Einsatz eines Gelatinedruckstempels,
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
Tampondruckverfahren der eingangs genannten Art ist bekannt. Die
DE 38 30 341 A1 offenbart
ein System zur Durchführung
eines Permeationsdrucks auf Kunststoff-Formkörper. Hierbei wird mittels
eines elastischen Übertragungskissens
(Tampon) ein farbiges Druckbild auf eine geformte Oberfläche eines
jeweiligen Kunststoff-Formkörpers
aufgedruckt. Das Übertragungskissen
kann aus Gelatine, Silikonkautschuk u. dgl. hergestellt sein.
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Das
Tampondruckverfahren unter Einsatz eines Gelatinedruckstempels ist
nachteilig, da bisher eine zufriedenstellende Druckqualität nicht
hinreichend reproduzierbar erzielt werden konnte, so dass ein diesbezüglicher
Einsatz eines Gelatinestempels in der Massenfertigung als nicht
produktiv angesehen wird.
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Ferner
ist aus der Veröffentlichung „Keramische
Zeitschrift", Nr.6
(1989). S. 395–399
bekannt, einen Gelatinedruckstempel zur Durchführung eines Tampondruckverfahrens
einzusetzen, wobei Temperaturbeständigkeit sowie die Form und
Größe des Stempels
von Bedeutung sind.
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Die
DD 118 831 A offenbart
einen Drucktampon, der auf der Basis von Silikonkautschuk unter Verwendung
von Füllstoffen
hergestellt ist, wobei dem Silikonkautschuk ein Gemisch von Gelatine
und Glycerin zugesetzt ist zur Verbesserung der Elastizität, Alterungs-
und Temperaturbeständigkeit.
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Darüber hinaus
ist der Einsatz eines Gelatinedruckstempels aus der
DD 226 254 A1 und aus der
US 3 454 387 A bekannt.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Tampondruckverfahren der eingangs
genannten Art zu schaffen, mittels welchem eine hinreichend reproduzierbare
Druckqualität
an Bauteilen in der Massenproduktion erzielbar ist.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird ein Tampondruckverfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich
dadurch aus, dass zur Gewährleistung einer
hinreichenden und reproduzierbaren Druckqualität des jeweiligen Bedruckvorgangs
durch eine vorgegebene Umgebungslufttemperatur im Bereich von 20°C bis 27°C und durch
eine vorgegebene Umgebungsluftfeuchtigkeit im Bereich von 40% bis
70% ein Betriebshärtegrad
des Gelatinedruckstempels (14) innerhalb eines Wertebereichs
von 10 bis 14 Shore A eingestellt wird. Dies dient insbesondere
zur Einstellung eines günstigen
Betriebshärtewerts
des Gelatinedruckstempels, da hierdurch die erzielbare Druckqualität und deren
Reproduzierbarkeit an Bauteilen beeinflusst wird. Dabei kann gegebenenfalls
für eine jeweilige
Bedruckaufgabe auch ein definierter Wertebereich für den Umgebungsbetriebsparameter
festgelegt werden. Die Umgebungsbetriebsparameter Umgebungslufttemperatur
und Umgebungsluftfeuchtigkeit beeinflussen in erheblichem Maße den während eines
Bedruckvorgangs sich einstellenden Betriebshärtewert des Gelatinedruckstempels
und können
verhältnismäßig einfach
mittels eines geeigneten Klimatisierungssystems vorgegeben und kontrolliert werden.
Bei dem definierten Klimafenster stellt sich während eines Bedruckvorgangs
ein bevor zugter Betriebshärtewertbereich
des Gelatinedruckstempels von 10 bis 14 Shore A ein. Innerhalb dieses
Betriebshärtewertbereichs
lässt sich
mittels eines Gelatinedruckstempels eine zufriedenstellende Druckqualität am Bauteil
reproduzierbar erzielen. Es ist zum Beispiel mittels des erfindungsgemäßen Tampondruckverfahrens
vorteilhaft möglich,
ein Punktraster auf eine Freiformfläche einer Fahrzeugscheibe beziehungsweise
ein anderes Druckmuster oder ein sich kontinuierlich erstreckendes
Druckmotiv auf verschiedenartig geformte Karosserieteile eines Fahrzeugs
zu drucken.
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Zur
Erhöhung
der Reproduzierbarkeit einer zufriedenstellenden Druckqualität ist eine
hinreichend lange Druckstempelform-Regenerierungsphase nach einer vorgebbaren
Anzahl an Bedruckvorgängen
vorgesehen. Hierdurch werden beim Bedrucken auftretende elastische
und/oder plastische Verformungen eines Gelatinedruckstempels wenigstens teilweise
ausgeglichen mittels einer sich selbständig oder unter äußerem Einfluss
einstellenden Rückverformung.
Diese Maßnahme
ermöglicht
einen zufriedenstellenden Einsatz eines Gelatinedruckstempels auch über einen
verhältnismäßig langen
Zeitraum hinweg.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsvariante
ist für
jeweils 10 Bedruckvorgänge
ein Regenerierungsphasenanteil von 9 bis 12 Minuten vorgesehen.
Dabei beträgt
die Dauer der Druckstempelform-Regenerierungsphase beispielsweise
nach jeweils 1000 Bedruckvorgängen
15 bis 20 Stunden. Die Entscheidung über eine geeignete Einsatzdauer eines
Gelatinedruckstempels bis zur Einleitung einer Druckstempelform-Regenerierungsphase
hängt von der
jeweiligen Druckaufgabe und insbesondere von der zu erzielenden
Druckqualität
ab.
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Die
Druckfläche
des Gelatinedruckstempels wird bevorzugt nach einer vorgebbaren
Anzahl an Bedruckvorgängen
gereinigt. Hierdurch lassen sich auf dem Gelatinedruckstempel nach
einem oder mehreren Druckvorgängen
verbleibende Druckmittelrückstände effektiv
entfernen. Dabei hängt
die Häufigkeit
der Gelati nedruckstempelreinigung vom Druckmittel und/oder von der
am Bauteil zu erzielenden Druckqualität ab.
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Die
Gelatinedruckstempelreinigung erfolgt vorzugsweise mittels einer
Klebebandeinrichtung. Eine derartige Gelatinedruckstempelreinigung
ist relativ einfach durchführbar
und hinreichend effektiv zur Erzielung einer zufriedenstellenden
Druckqualität im
Rahmen einer Druckbearbeitung von Serienbauteilen. Insbesondere
wird zur Gelatinestempelreinigung ein silikonbeschichtetes Klebeband
eingesetzt, wobei das ausschließlich
zur Reinigung genutzte Silikon keinen negativen Einfluss auf die
mittels des Gelatinedruckstempels erzielbare Druckqualität ausübt, im Gegensatz
zu Silikondruckstempeln, welche bei einem Bedruckvorgang grundsätzlich unerwünschte niedermolekulare
Silikonöle
freisetzen und kontaminierend wirken.
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Mit
Vorteil ist zur Minimierung der auftretenden Bedruckungskraft des
Gelatinedruckstempels auf das Bauteil die Druckfläche des
Gelatinedruckstempels geometrisch an die Bedruckungsfläche des Bauteils
angepasst. Es ist nun möglich,
den sich ergebenden Absolutwert der jeweiligen Druckkraft zwischen
dem Gelatinedruckstempel und dem Bauteil auf ein vorgebbares Maß zu begrenzen,
so dass eine unzulässig
starke Deformation des Gelatinedruckstempels während eines Druckvorgangs und
damit auch eine entsprechend hohe plastische Verformung desselben
Stempels bei vorliegender Lastwechselbeanspruchung vermieden werden
kann. Ferner soll der Gelatinedruckstempel derart ausgebildet sein, dass
seine Druckmaterialaufnahmefähigkeit
an einem ebenen Klischee optimiert ist. Dabei wird unter einem „Klischee" ein Druckstock oder
eine Druckplatte zur Durchführung
eines an sich bekannten Hochdruckverfahrens verstanden.
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Der
Gelatinedruckstempel weist bevorzugt eine dreidimensional konvex
gekrümmte
Druckfläche auf.
Ein in Längs-
und Querrichtung gekrümmter Druckstempel
zeichnet sich durch eine relativ geringe Druckkraftausbildung auf
das Bauteil während
eines Druckvorgangs und durch eine verhältnismäßig hohe Farbaufnahmefähigkeit
des Druckstempels beim Eintauchen in ein ebenes Klischee aus.
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Als
Druckmaterial kann ein isocyanatfreier Lack eingesetzt werden. Dies
ist deshalb von Bedeutung, weil ein Gelatinedruckstempel ungefähr 30 Gewichtsprozent
Wasser enthält
und stark hygroskopisch, das heißt wasseraufnehmend wirkt.
Da Isocyanat mit Wasser reagiert, könnte sich bei Einsatz eines
Lacks mit Isocyanat ein nicht erwünschter Aufbau einer Lackschicht
auf der Druckfläche
des Gelatinedruckstempels ergeben.
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Der
Gelatinedruckstempel wird nach seiner Herstellung vorzugsweise mindestens
6 Wochen in einer luftdicht geschlossenen Umgebung gelagert. Hierdurch
wird ein zur Erzielung einer gewünschten Druckqualität erforderlicher
Reifeprozess des Gelatinedruckstempels gewährleistet, bevor selbiger zum Einsatz
kommt.
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Gemäß einer
möglichen
Ausführungsvariante
ist das Bauteil ein Metallteil oder ein Kunststoffteil und vor dem
Bedruckvorgang gegebenenfalls mit einer Decklackschicht oder mit
einer Klarlackschicht versehen. Das erfindungsgemäße Tampondruckverfahren
ist somit vielseitig in einen Lackierprozess eines Fahrzeugbauteils
integrierbar.
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Der
Bedruckvorgang des Bauteils und/oder der Reinigungsvorgang des Gelatinedruckstempels kann
mit Vorteil automatisiert mittels einer geeigneten Tampondruckanlage
erfolgen.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
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Die
Erfindung wird anhand einer bevorzugten Ausführungsvariante unter Bezugnahme
auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische, teilweise geschnittene Seitendarstellung einer an
sich bekannten und erfindungsgemäß einsetzbaren
Tampondruckanlage in einer ersten Betriebsposition zur Durchführung eines
Bedruckvorgangs an einem Bauteil;
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2 die
Tampondruckanlage in einer in Bezug auf 1 fortgeschrittenen
Betriebsposition;
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3 die
Tampondruckanlage in einer in Bezug auf 2 fortgeschrittenen
Betriebsposition;
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4 die
Tampondruckanlage in einer in Bezug auf 3 fortgeschrittenen
Betriebsposition;
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5 die
Tampondruckanlage in einer in Bezug auf 4 fortgeschrittenen
Betriebsposition;
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6 eine
schematische Draufsicht auf ein ebenes Klischee mit Druckmaterial
(linke Abbildung) und eine schematische Draufsicht auf das bedruckte Bauteil
(rechte Abbildung);
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7 eine
jeweils schematische Quer-, Längs-
und Perspektiv-Darstellung eines erfindungsgemäßen Gelatinedruckstempels und
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8 schematische
Darstellungen einer Klebebandeinrichtung in unterschiedlichen Betriebspositionen
bei der Reinigung des Gelatinedruckstempels.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung eine an sich bekannte Tampondruckanlage
zur Durchführung
eines indirekten Tiefdruckverfahrens. Die Tampondruckanlage enthält zum Bedrucken
eines Bauteils 10 ein ebenes Klischee 20 mit lackförmigem Druckmaterial 12 und
einen Gelatinedruckstempel 14. Der Gelatinedruckstempel 14 dient
dazu, ein Druckbild des ebenen Klischees 20 auf eine Bedruckungsfläche 24 des
Bauteils 10 zu übertragen.
Gemäß Pfeil 40 wird
der Gelatinedruckstempel 14 auf das Klischee 20 zu
bewegt und entsprechend 2 mit seiner Druckfläche 22 an
selbiges gedrückt.
Vom ebenen Klischee 20 wird dabei ein Druckmotiv 50 (zwei
voneinander beabstandete und unterschiedlich große Kreisflächen gemäß 6) aus beispielsweise
lackförmigem
Druckmaterial 12 auf die konvex gekrümmte Druckfläche 22 des
Gelatinedruckstempels 14 übertragen. Der Gelatinedruckstempel 14 wird hierzu
entsprechend der aufgebrachten Druckkraft insbesondere an seiner
Druckfläche 22 derart
verformt, dass eine vollständige
Druckmotivübertragung vom
Klischee 20 auf den Gelatinedruckstempel 14 möglich ist.
Anschließend
wird der Gelatinedruckstempel 14, an dessen Druckfläche 22 das
Druckmaterial 12 in Form des Druckmotivs 50 haftet,
entsprechend den Pfeilen 42 und 44 vom Klischee 20 wegbewegt
und mit Abstand oberhalb des zu bedruckenden Bauteils 10 angeordnet
(siehe 3 und 4).
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Die
Vertiefungen 38 des Klischees 20 sind nun im Wesentlichen
frei von Druckmaterial. Gemäß den 4 und 5 wird
eine Rakel 26 der Tampondruckanlage entsprechend Pfeil 48 auf
die hinsichtlich des Druckmaterials 12 im Wesentlichen
leeren Vertiefungen 38 des Klischees 20 bewegt,
um selbige erneut mit frischem Druckmaterial 12 aufzufüllen. Gleichzeitig
wird der Gelatinedruckstempel 14 gemäß Pfeil 46 auf die
Bedruckungsfläche 24 des
Bauteils 10 gedrückt
(siehe 4 und 5) zum Abbilden des Druckmotivs 50 auf
der Bedruckungsfläche 24 des
Bauteils 10 (siehe rechte Abbildung der 6).
Nach erfolgter Befüllung
der Vertiefungen 38 mit Druckmaterial 12 (siehe
linke Abbildung der 6) kann die Rakel 26 wieder
vom Klischee 20 wegbewegt werden, so dass eine erneute
Druck mittelübertragung
gemäß den 1 bis 3 vom
Klischee 20 auf die Druckfläche 22 des Gelatinedruckstempels 14 möglich ist.
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7 zeigt
jeweils eine schematische Querdarstellung (Abbildung oben links),
eine schematische Längsdarstellung
(Abbildung oben rechts) und eine Perspektivdarstellung (untere Abbildung)
eines bevorzugten Gelatinedruckstempels 14. Der Gelatinedruckstempel 14 weist
gemäß diesem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine dreidimensional konvex gekrümmte
Druckfläche 22 auf.
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8 enthält vier
schematische Betriebsdarstellungen A, B, C, D einer Klebebandeinrichtung 16 in
unterschiedlichen Betriebspositionen bei einer Reinigung des Gelatinedruckstempels 14.
Der Gelatinedruckstempel 14 entsprechend Darstellung A
enthält an
seiner Druckfläche 22 Lackrückstände 31,
die sich auf die am Bauteil 10 erzielbare Druckqualität negativ auswirken
können.
Zur Reinigung des Gelatinedruckstempels 14 ist ein gemäß den Pfeilen 36 unter
die Druckfläche 22 bewegbares
Klebeband 18 vorgesehen, mit welchem die zu reinigende
Druckfläche 22 entsprechend
Pfeil 28 der Darstellung 8 in Berührungskontakt
gebracht wird. Nach anschließendem Abheben
gemäß Pfeil 30 (siehe
Darstellung C) des Gelatinedruckstempels 14 vom Klebeband 18 enthält selbiges
Lackrückstände 32,
die im Wesentlichen alle zuvor an der Druckfläche 22 anhaftende
Lackrückstände 31 sind,
so dass die Druckfläche 22 des
Gelatinedruckstempels 14 nun praktisch frei von Lackrückständen und/oder
anderen derartig trennbaren Verunreinigungen ist. Schließlich wird
nach Darstellung D das saubere Klebeband 18 von einer ersten Rolle
der Klebebandeinrichtung 16 abgespult und verunreinigtes
Klebeband auf eine zweite Rolle derselben aufgespult. Dabei wird
das Klebeband 18 gemäß den Pfeilen 34 vom
Gelatinedruckstempel 14 wegbewegt, so dass dieser wieder
zur Durchführung eines
neuen Bedruckvorgangs eines Bauteils 10 (siehe 1 bis 6)
zur Verfügung
steht.
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Die
Druckfläche 22 des
Gelatinedruckstempels 14 wird vorzugsweise nach einer vorgebbaren Anzahl
an Bedruckvorgängen
gereinigt, wobei hierzu auch ein silikonbeschichtetes Klebeband 18 eingesetzt
werden kann.
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Vorteilhafterweise
erfolgt ein jeweiliger Bedruckvorgang zur Gewährleistung einer hinreichenden
und reproduzierbaren Druckqualität
unter mindestens einem vorgegebenen Umgebungsbetriebsparameterwert,
wobei als Umgebungsbetriebsparameter bevorzugt die Umgebungslufttemperatur
und die Umgebungsluftfeuchtigkeit herangezogen werden können. Es
ist ein Umgebungslufttemperaturbereich von 20°C bis 27°C und ein Umgebungsluftfeuchtigkeitsbereich
von 40% bis 70% vorgesehen. Ferner ist zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit
einer zufriedenstellenden Druckqualität eine hinreichend lange Druckstempelform-Regenerierungsphase nach
einer vorgebbaren Anzahl an Bedruckvorgängen vorgesehen, nämlich für jeweils 10 Bedruckvorgänge ein
Regenerierungsphasenanteil von 9 bis 12 Minuten. Beispielsweise
kann nach jeweils 1000 Bedruckvorgängen eine Druckstempelform-Regenerierungsphase
erfolgen.
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Die
Betriebshärte
des Gelatinedruckstempels 14 liegt innerhalb eines Wertebereichs
von 10 bis 14 Shore A, wobei der Gelatinedruckstempel 14 nach
seiner Herstellung mindestens 6 Wochen innerhalb einer luftdicht
geschlossenen Umgebung gelagert wurde, beispielsweise in einem entsprechend ausgebildeten
Behälter
oder in einer geeignet geschlossenen Kunststofffolie. Als Druckmaterial 12 kann
besonders vorteilhaft ein isocyanatfreier Lack eingesetzt werden.
Der Bedruckvorgang des Bauteils 10 und/oder der Reinigungsvorgang
des Gelatinedruckstempels 14 erfolgt insbesondere automatisiert mittels
der entsprechend ausgebildeten Tampondruckanlage. Dabei können auch
Bauteile 10, insbesondere Fahrzeugbauteile beziehungsweise
Karosseriebauteile, bedruckt werden, die eine sich dreidimensional
erstreckende Freiformfläche
als Bedruckungsfläche 24 aufweisen.
Das Bauteil 10 kann ein Metallteil oder ein Kunststoffteil
sein und vor dem Bedruckvorgang gegebenenfalls mit einer Decklackschicht
oder mit einer Klarlackschicht versehen sein.