AT519172B1

AT519172B1 - Verfahren zum bedrucken von substraten mit einem druckbild

Info

Publication number: AT519172B1
Application number: ATA50671/2016A
Authority: AT
Original assignee: Profactor Gmbh
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-09-15
Also published as: AT519172A1; WO2018015366A1

Abstract

Verfahren zum Bedrucken von insbesondere gekrümmten Substraten (3) mit einem Druckbild (D), bei dem vorgeschlagen wird, dass in einem ersten Schritt mithilfe eines digitalen Druckverfahrens eine Auswahl (2‘) von durch Erhöhungen oder Vertiefungen der Oberfläche eines biegsamen und/oder dehnbaren Farbträgers (1) gebildeter, über die Oberfläche des Farbträgers (1) verteilter Farbaufnahmen (2) mit Druckerfarbe versehen wird, wobei die Gesamtheit der mit Druckerfarbe versehenen Farbaufnahmen (2) das gewünschte Druckbild (D) nachbildet, in einem zweiten Schritt der Farbträger (1) mit seinen mit Druckerfarbe versehenen Farbaufnahmen (2) mit dem zu bedruckenden Substrat (3) in Anlage gebracht wird, in einem dritten Schritt mittels eines Aushärteverfahrens eine Aushärtung der in den Farbaufnahmen (2) enthaltenen Druckerfarbe erfolgt, und in einem vierten Schritt der Farbträger (1) vom Substrat (3) unter Verbleib der ausgehärteten Druckerfarbe auf dem zu bedruckenden Substrat (3) abgezogen wird.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken von insbesondere gekrümmten Substraten mit einem Druckbild, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Eine Möglichkeit zum Bedrucken von insbesondere gekrümmten Substraten stellt der so genannte Tampondruck dar. Dabei handelt es sich um ein indirektes Tiefdruckverfahren, bei dem die Druckerfarbe durch einen elastischen Tampon aus Silikonkautschuk von der Druckerplatte, dem so genannten Klischee, auf das zu bedruckende Substrat übertragen wird. Das Klischee ist eine eigens für das jeweilige Druckbild angefertigte Druckerplatte aus einem metallischen Werkstoff oder auch aus einem Kunststoff, über das mithilfe einer Rakel die Druckerfarbe geschwemmt wird. Mithilfe eines Messers oder dergleichen wird die Druckerfarbe wieder abgezogen, wobei lediglich in den Vertiefungen des Klischees Druckerfarbe verbleibt. Anschließend setzt der Tampon auf diese Druckerplatte auf, hebt unter adhäsiver Mitnahme von Druckerfarbe wieder ab und fährt zu dem zu bedruckenden Substrat. Dort senkt sich der Tampon und hinterlässt die Druckerfarbe als Druckbild auf dem zu bedruckenden Substrat. Der Vorteil dieser Druckübertragung besteht in der Verformbarkeit des Tampons, der sich der zu bedruckenden Oberfläche anpasst und so auch das Bedrucken von gekrümmten oder gewölbten Substraten ermöglicht.

[0003] Für jedes Druckbild muss allerdings ein eigenes Klischee angefertigt werden. Die Herstellung eines Klischees für den Tampondruck erfolgt beispielsweise über einen lichtempfindlichen Kunststoff, der mit einem Positivbild des Druckbildes belichtet wird. Dieses Klischee wird in weiterer Folge ausgewaschen, sodass das belichtete Druckbild in Form von Vertiefungen in der Oberfläche des Klischees verbleibt. Des Weiteren sind Klischees aus einem metallischen Werkstoff bekannt, in deren Oberfläche das Druckbild als Positivbild geätzt wird. Die Anfertigung eines Klischees ist somit aufwändig und kostenintensiv, insbesondere bei niedrigen Druckzahlen, etwa bei individuell angefertigten Einzeldrucken, bei denen das Klischee nicht oftmals verwendet werden kann.

[0004] Eine alternative Möglichkeit bestünde darin das Druckbild über ein berührungsloses Druckverfahren direkt auf ein plattenförmig ausgeführtes Drucktampon aufzubringen, das es in weiterer Folge auf das zu bedruckende Substrat überträgt. In diesem Fall müsste das Tampon aber nach jedem Druckvorgang gereinigt werden, was bei Druckserien mit wechselnden, individuellen Druckbildern sehr zeitaufwändig werden kann.

[0005] Es ist daher das Ziel der Erfindung ein Druckverfahren bereit zu stellen, das das Bedrucken insbesondere gekrümmter Substrate erlaubt und insbesondere bei niedrigen Druckzahlen kostengünstig verwendbar ist.

[0006] Dieses Ziel wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und einen Farbträger nach Anspruch 6 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Bedrucken von insbesondere gekrümmten Substraten mit einem Druckbild, bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, dass in einem ersten Schritt mithilfe eines digitalen Druckverfahrens eine Auswahl von durch Erhöhungen oder Vertiefungen der Oberfläche eines biegsamen und/oder dehnbaren Farbträgers gebildeter, über die Oberfläche des Farbträgers verteilter Farbaufnahmen mit Druckerfarbe versehen wird, wobei die Gesamtheit der mit Druckerfarbe versehenen Farbaufnahmen das gewünschte Druckbild nachbildet, in einem zweiten Schritt der Farbträger mit seinen mit Druckerfarbe versehenen Farbaufnahmen mit dem zu bedruckenden Substrat in Anlage gebrachtwird, in einem dritten Schritt mittels eines Aushärteverfahrens eine Aushärtung der in den Farbaufnahmen enthaltenen Druckerfarbe erfolgt, und in einem vierten Schritt der Farbträger vom Substrat unter Verbleib der ausgehärteten Druckerfarbe auf dem zu bedruckenden Substrat abgezogen wird.

[0007] Vorzugsweise handelt es sich bei dem digitalen Druckverfahren um ein Tintenstrahldruckverfahren, und bei dem Aushärteverfahren um eine UV- oder IR-Bestrahlung oder Erwärmung.

[0008] Hierfür wird ein Farbträger zum Bedrucken von insbesondere gekrümmten Substraten mit einem Druckbild vorgeschlagen, der erfindungsgemäß durch Erhöhungen oder Vertiefungen seiner Oberfläche gebildete, über die Oberfläche verteilte Farbaufnahmen für Druckerfarbe aufweist, und biegsam und/oder dehnbar ausgeführt ist.

[0009] Der Farbträger ist dabei als flächiger, im Vergleich zu seinen Längen- und Breitenabmessungen vergleichsweise dünner Träger ausgeführt. Dieser flächige Träger wird hier auch als Membran bezeichnet. Die Biegsamkeit und/oder Dehnbarkeit ermöglicht dem Farbträger eine flexible Anpassung an eine zu bedruckende Oberfläche, die auch gekrümmt oder gewölbt ausgeführt sein kann. Möglichkeiten der Herstellung eines erfindungsgemäßen Farbträgers werden in weiterer Folge noch erläutert werden. An dieser Stelle sei lediglich darauf hingewiesen, dass der Farbträger durch Erhöhungen oder Vertiefungen der Oberfläche gebildete, über die Oberfläche verteilte Farbaufnahmen für Druckerfarbe aufweist. Die Farbaufnahmen müssen über die Oberfläche des Farbträgers eine Verteilungsdichte aufweisen, die der gewünschten Auflösung des Druckbildes zumindest entspricht, zumeist aber deutlich höher gewählt werden wird. Diese Farbaufnahmen weisen hierfür somit Abmessungen von etwa zwei Mikrometer oder weniger auf. Die Verteilung der Farbaufnahme über die Oberfläche kann dabei zufällig sein, oder rasterartig geordnet.

[0010] Mithilfe eines digitalen Druckverfahrens, vorzugsweise eines Tintenstrahldruckverfahrens, wird eine Auswahl dieser rasterförmig verteilten Farbaufnahmen mit Druckerfarbe „befüllt“, wobei die Gesamtheit der befüllten Farbaufnahmen das Druckbild nachbildet. In einem zweiten Schritt wird der Farbträger mit seinen mit Druckerfarbe versehenen Farbaufnahmen mit dem zu bedruckenden Substrat in Anlage gebracht. Während der Anlage des Farbträgers an dem zu bedruckenden Substrat erfolgt eine Aushärtung der Farbe mithilfe eines Aushärteverfahrens, etwa einer UV- oder IR-Bestrahlung. Hierfür ist der Farbträger vorzugsweise gegenüber UV-und/oder IR-Strahlung transparent ausgeführt. Als weiteres Aushärteverfahren könnte eine kurzeitig starke thermische Exposition erfolgen. Nach dem Aushärten der Druckerfarbe kann der Farbträger abgelöst werden. Es zeigt sich, dass die Druckerfarbe dabei vollständig auf das zu bedruckende Substrat übertragen werden kann, also keine Druckerfarbe am Farbträger verbleibt. Ein Reinigen des Farbträgers ist somit nicht mehr erforderlich.

[0011] Um das Abheben des Farbträgers unter vollständigem Verbleib der Druckerfarbe auf dem zu bedruckenden Substrat zu erleichtern wird des Weiteren vorzugsweise vorgeschlagen, dass vor dem ersten Schritt ein die Adhäsion zur Druckerfarbe steigernder Haftvermittler auf das zu bedruckende Substrat aufgetragen wird. Alternativ wird auch vorgeschlagen, dass vor dem zweiten Schritt das zu bedruckende Substrat einem Plasma ausgesetzt wird. Insbesondere bei Substraten aus einem Kunststoff kann auf diese Weise eine „Aktivierung“ der Oberfläche erreicht werden, da das Plasma Polymerbindungen aufbricht und die Reaktivität der Oberfläche zur Druckerfarbe erhöht.

[0012] Die Erfindung wird in weiterer Folge anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen hierbei die [0013] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemä ßen Farbträgers nach einem ersten Schritt, bei dem Druckerfarbe in Nachbildung eines gewünschten Druckbildes auf den Farbträger aufgetragen wurde, [0014] Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittebene A-A der Fig. 1, [0015] Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Schrittes des Druckvorganges, bei dem der mit Druckerfarbe versehene Farbträger an ein zu bedruckendes Substrat gepresst wird, [0016] Fig. 4 einen dritten Schritt des Druckvorganges, bei dem der mit Druckerfarbe verse hene Farbträger einer UV- oder IR-Bestrahlung oder einer thermischen Belastung ausgesetzt wird, [0017] Fig. 5 das zu bedruckende Substrat nach dem Abziehen des Farbträgers mit dem

Druckbild, [0018] Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausgangsplatte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Farbträgers, [0019] Fig. 7 die Ausgangsplatte der Fig. 6 nach einer Materialabtragung beispielsweise mithilfe nanolithografischer Verfahren, [0020] Fig. 8 den Herstellungsschritt, bei dem eine Silikonkautschukmasse auf die Platte der

Fig. 7 aufgetragen wird, und die [0021] Fig. 9 den Farbträger nach der Verfestigung der Silikonkautschukmasse und dem

Abziehen der verfestigten Silikonmembran von der Platte der Fig. 7.

[0022] Zunächst wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Farbträgers 1 mit rasterartig über die Oberfläche des biegsamen Farbträgers 1 verteilten Farbaufnahmen 2 für die Druckerfarbe zeigen. Diese Farbaufnahmen 2 werden durch Erhöhungen oder Vertiefungen der Oberfläche des Farbträgers 1 gebildet und bilden etwa näpfchenförmige Aufnahmen, in denen Druckerfarbe platziert werden kann. Die Farbaufnahmen 2 sind in der Regel mit freiem Auge kaum sichtbar. Es kann daher auch von einer mikrostrukturierten Trägeroberfläche gesprochen werden, die durch entsprechende Verfahren hergestellt werden kann, wie noch näher erläutert werden wird. Mithilfe der Farbaufnahmen 2 für die Druckerfarbe kann vermieden werden, dass die Druckerfarbe während der Anlage des Farbträgers 1 an das zu bedruckende Substrat 3 in nicht zu bedruckende Bereiche gedrückt wird.

[0023] Der Farbträger 1 ist als flächiger, im Vergleich zu seinen Längen- und Breitenabmessungen vergleichsweise dünner Träger ausgeführt, der insbesondere biegsam und/oder dehnbar ist, um auch zweifach gekrümmte Substrate 3 bedrucken zu können. Dieser flächige Farbträger 1 wird hier auch als Membran bezeichnet. Diese Biegsamkeit und Dehnbarkeit ermöglicht dem Farbträger 1 eine flexible Anpassung an eine zu bedruckende Oberfläche.

[0024] Mithilfe eines Tintenstrahldruckverfahrens wird zunächst in einem ersten Schritt eine Auswahl 2‘ der rasterförmig verteilten Farbaufnahmen 2 mit Druckerfarbe „befüllt", wobei die Gesamtheit der befüllten Farbaufnahmen 2‘ das Druckbild D nachbildet. Bei gängigen Tintenstrahldruckverfahren beträgt die Tröpfchengröße der aufgetragenen Tinten üblicherweise etwa 50 Mikrometer, sodass die rasterförmig verteilten Farbaufnahmen 2 mit Abmessungen von einem Mikrometer oder weniger eine gute Auflösung des gewünschten Druckbildes D ermöglichen. Anhand der Fig. 2 wird schematisch dargestellt, dass eine Auswahl 2‘ der Farbaufnahmen 2 mit Druckerfarbe versehen wurde, wobei die Fig. 2 nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist. Insbesondere sind die Farbaufnahmen 2 im Verhältnis zu den Abmessungen des Farbträgers 1 tatsächlich viel kleiner, zudem werden nicht einzelne Farbaufnahmen 2 mit Druckerfarbe versehen sein, sondern vielmehr zusammenhängende Bereiche von nebeneinander liegenden Farbaufnahmen 2.

[0025] Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Schrittes des Druckvorganges, bei dem der mit Druckerfarbe versehene Farbträger 1 an das zu bedruckende Substrat 3 gepresst wird. Dieses Anpressen kann über mechanischen Druck oder auch über Luftdruck erfolgen. Eine Möglichkeit besteht etwa darin, den Farbträger 1 in einen Rahmen einzuspannen, ihn an das Substrat 3 heranzuführen und etwa über Luftdruck den Farbträger 1 an die Oberfläche des Substrats 3 zu pressen.

[0026] Die Fig. 4 zeigt einen dritten Schritt des Druckvorganges, bei dem der mit Druckerfarbe versehene und am Substrat 3 anliegende Farbträger 1 einer UV- oder IR-Bestrahlung oder einer thermischen Belastung ausgesetzt wird. Hierfür ist der Farbträger 1 gegenüber UV- oder IR-Strahlung transparent ausgeführt, um auch das Bedrucken von Substraten 3 zu ermöglichen, die gegenüber UV- oder IR-Strahlung nicht transparent sind. Die Bestrahlung erfolgt in diesem Fall über die Rückseite des Farbträgers 1, wobei die Vorderseite des Farbträgers 1 jene ist, die am Substrat 3 anliegt. In der Fig. 4 ist dabei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur mehr die Auswahl der mit Druckerfarbe versehenen Farbaufnahmen 2‘ eingezeichnet. Während der Anlage des Farbträgers 1 an dem zu bedruckenden Substrat 3 erfolgt eine Aushärtung der

Druckerfarbe mithilfe der UV- oder IR-Bestrahlung, oder einer kurzeitig starken thermischen Exposition.

[0027] Nach dem Aushärten der Druckerfarbe kann der Farbträger 1 abgelöst werden. Die Fig. 5 zeigt hierbei das zu bedruckende Substrat 3 nach dem Abziehen des Farbträgers 1 mit dem nun fertigen Druckbild D. Es zeigt sich, dass die Druckerfarbe dabei vollständig auf das zu bedruckende Substrat 3 übertragen werden kann, also keine Druckerfarbe am Farbträger 1 verbleibt. Ein Reinigen des Farbträgers 1 ist somit nicht mehr notwendig.

[0028] In weiterer Folge soll die Herstellung eines erfindungsgemäßen Farbträgers 1 erläutert werden. Die Fig. 6 zeigt hierfür eine schematische Darstellung einer Platte 4 zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Farbträgers 1, die etwa aus Glas gefertigt sein kann. In der Oberfläche der Platte 4 werden rasterförmig über die Plattenoberfläche verteilte Ausnehmungen 5 angefertigt. Hierfür stehen insbesondere nanolithografische Verfahren wie etwa die Elektronenstrahllithografie mit nachfolgendem reaktiven lonenätzen zur Verfügung. Bei diesen Verfahren kann ein Materialabtrag von der Platte 4 im Nanometer-Bereich erfolgen. In der vorliegenden Anwendung werden diese Verfahren zur Anfertigung rasterförmig verteilter Ausnehmungen 5 mit Abmessungen von einem Mikrometer oder weniger herangezogen. Die Fig. 7 zeigt die Platte 4 der Fig. 6 nach einer solchen Materialabtragung.

[0029] In weiterer Folge kann eine Silikonkautschukmasse im fließfähigen Zustand auf die Platte 4 gemäß der Fig. 7 aufgetragen werden, wie in der Fig. 8 schematisch dargestellt wird. Die Silikonkautschukmasse ist dabei ausreichend viskos, um die Ausnehmungen 5 vollständig auszufüllen. Nach einer Verfestigung der fließfähigen Silikonkautschukmasse kann sie als nunmehr fester Farbträger 1 von der Platte 4 abgezogen werden. Die Fig. 9 zeigt den Farbträger 1 nach der Verfestigung der Silikonkautschukmasse und dem Abziehen der verfestigten Silikonmembran von der Platte 4 der Fig. 7. Die Platte 4 zur Anfertigung des Farbträgers 1 kann dabei unabhängig vom Druckbild D gefertigt werden und ist daher vielmals verwendbar. Auch der Farbträger 1 wird unabhängig vom Druckbild D gefertigt und ist daher auch bei Einzeldrucken vielmals verwendbar, da das jeweils gewünschte Druckbild D auf den Farbträger 1 mittels Tintenstrahldruckverfahren aufgebracht wird und nach der Übertragung des Druckbildes D auf das Substrat 3 keine Druckerfarbe auf dem Farbträger 1 verbleibt. Somit kann auch eine Reinigung des Farbträgers 1 entfallen. Da der das Druckbild D nachbildende Farbauftrag außerdem direkt auf den Farbträger 1 erfolgt, kann ein Transfer von einem Klischee auf einen Tampon wie er in herkömmlicher Weise erforderlich ist, entfallen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Bedrucken von insbesondere gekrümmten Substraten (3) mit einem Druckbild (D), dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt mithilfe eines digitalen Druckverfahrens eine Auswahl (2‘) von durch Erhöhungen oder Vertiefungen der Oberfläche eines biegsamen und/oder dehnbaren Farbträgers (1) gebildeter, über die Oberfläche des Farbträgers (1) verteilter Farbaufnahmen (2) mit Druckerfarbe versehen wird, wobei die Gesamtheit der mit Druckerfarbe versehenen Farbaufnahmen (2) das gewünschte Druckbild (D) nachbildet, in einem zweiten Schritt der Farbträger (1) mit seinen mit Druckerfarbe versehenen Farbaufnahmen (2) mit dem zu bedruckenden Substrat (3) in Anlage gebracht wird, in einem dritten Schritt mittels eines Aushärteverfahrens eine Aushärtung der in den Farbaufnahmen (2) enthaltenen Druckerfarbe erfolgt, und in einem vierten Schritt der Farbträger (1) vom Substrat (3) unter Verbleib der ausgehärteten Druckerfarbe auf dem zu bedruckenden Substrat (3) abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem digitalen Druckverfahren um ein Tintenstrahldruckverfahren handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aushärteverfahren um eine UV- oder IR-Bestrahlung oder Erwärmung handelt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem ersten Schritt ein die Adhäsion zur Druckerfarbe steigernder Haftvermittler auf das zu bedruckende Substrat (3) aufgetragen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zweiten Schritt das zu bedruckende Substrat (3) einem Plasma ausgesetzt wird.
6. Farbträger zum Bedrucken von insbesondere gekrümmten Substraten (3) mit einem Druckbild (D), dadurch gekennzeichnet, dass er durch Erhöhungen oder Vertiefungen seiner Oberfläche gebildete, über die Oberfläche verteilte Farbaufnahmen (2) für Druckerfarbe aufweist, und biegsam und/oder dehnbar ausgeführt ist.
7. Farbträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbaufnahmen (2) rasterartig über die Oberfläche verteilt angeordnet sind.
8. Farbträger nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass er gegenüber UV-und/oder IR-Strahlung transparent ist.
9. Farbträger zum Bedrucken von insbesondere gekrümmten Substraten (3) mit einem Druckbild (D) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Silikonkautschuk gefertigt ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen