Die Erfindung betrifft eine Rundschablone, bestehend aus zwei zylindrisch geformten Sieben, von denen das äussere auf dem inneren aufliegt.
Beim Schablonendruck auf nicht textile Materialien (Papier, Plastik, Holz, Metall usw., sogenannter Siebdruck) wird Druckpaste mittels einer Streich- oder Rollrakel durch die dem Druckmuster entsprechenden offenen Stellen eines Siebes, allgemein als Schablone bezeichnet, gedrückt. Die Sieb öffnungen der nicht druckenden Partien der Schablone, die dem Negativ des zu druckenden Musters oder Bildes entsprechen, sind durch einen Lack, einen Metallbelag oder ein anderes Abdeckmittel verschlossen.
Das Siebmaterial der Schablone sowie die das Muster formende Abdeckung sind durch den sich dauernd wiederholenden Rakelvorgang einer Abnutzung unterworfen, die häufigere Reparaturen und im Falle stärkerer Beschädigungen auch nur kleiner Stellen eine Neuanfertigung notwendig macht. Dieses gilt in gleicher Weise für die beiden bekannten Schablonentypen, die Flachschablone und die Zylinder- oder Rundschablone.
Auch ist die richtige Dosierung des Druckpastenauftrages schwierig, und Abweichungen von der optimalen Menge führen schnell zu einer Beeinträchtigung des Druckbildes.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Runddruckschablone, die ohne zusätzlichen, zur Abstützung dienenden Druckzylinder verwendbar ist und bei der die Beanspruchung der Schablone durch den Rakelvorgang auf ein Minimum verringert und die Qualität der Drucke gesteigert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das äussere Sieb als Druckform ausgebildet ist und das innen angeordnete, zur Aufnahme von Druckpaste bestimmte und während des Betriebes von der Rakel bestrichene, der Rundschablone zur Eigenstabilität verhelfende Sieb offenmaschig ist und dadurch, dass das Produkt aus dem Prozentsatz der offenen Siebfläche und der in m gemessenen Dicke des den inneren Siebzylinder bildenden Gewebes grösser ist als dasjenige für das Gewebe oder Gewirke des als Druckform ausgebildeten äusseren Siebzylinders.
Das auf der eigentlichen Druckform liegende Sieb schützt diese vor Abnützung durch die Rakel.
Es wurde gefunden, dass durch Einlegen eines weiteren Siebes aus Metall- oder Kunststoff-Draht zwischen Druckform und Rakel Verhältnisse entstehen, die nicht ohne weiteres zu erwarten waren. So wurden Druckbilder erzielt, die sich durch besonders klare Konturen und gleichmässig gedeckte Flächen auszeichnen. Eine nähere Untersuchung dieses Phänomens ergab, dass die technologischen Vorgänge bei einem Druck mit den vier Komponenten Druckform Schutzsieb - Druckpaste - Rakel grundsätzlich andere sind als bei dem üblichen Druck mit den drei Komponenten Druckform - Druckpaste - Rakel.
Im letzteren Falle wird die Druckpaste direkt mit der Rakel durch die Sieböffnungen der Druckform auf den Druckträger gebracht. Bei Verwendung des Schutzsiebes bildet sich zwischen der der Rakel zugekehrten Oberfläche des Schutz- siebes und der eigentlichen Druckform im Bereich der Rakel ein Staudruck in der Druckpaste, durch den diese durch die Sieböffnungen der Druckform auf den Druckträger gepresst wird. Die Erzeugung des Druckbildes erfolgt in diesem Falle also nicht wie sonst unmittelbar durch die mit einer bestimmten Belastung bewegte Rakel, sondern mittelbar durch eine Druckwelle, die durch die über das Schutzsieb streichende Rakel in der Druckpaste erzeugt wird.
Zweckmässigerweise wird der Aufbau des Schutzsiebes dem zu druckenden Muster und dem Druckträger angepasst.
Bevorzugt werden Drahtgewebe aus Cu-Bronze, V4A-Stahl oder monofilem Polyester, insbesondere in Köperbindung, mit Drahtzahlen zwischen 14 und 30 Drähten pro cm. Das theoretische Druckpastenangebot (Produkt aus Prozentsatz der offenen Siebfläche und Dicke des Gewebes in ) muss grösser sein als die des Siebes, das die Druckform bildet. Ist dies nicht der Fall, so wird bei einem Rakelstrich eine zu kleine Druckwelle erzeugt, die nicht in der Lage ist, das Druckbild der Schablone voll auszudrucken. Durch eine entsprechende Auswahl des Schutzsiebes wird erreicht, dass mit einem Rakelstrich sowie Druckpaste appliziert werden kann, wie dies bei dem üblichen Dreikomponenten-Schablonen Verfahren nur mit mehreren Rakelstrichen möglich ist. Die aufgebrachte Druckpastenmenge ist durch richtige Auswahl des Schutzsiebes steuerbar.
Von besonderer Bedeutung ist die Steuerbarkeit der applizierten Druckpastenmenge einerseits beim Bedrucken von Substraten, die sehr viel Druckpaste benötigen, und anderseits bei solchen, die infolge einer nicht saugenden, glatten Oberfläche sehr wenig Druckpaste benötigen. Diese Steuerbarkeit ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Siebdruck-Schablone.
Bei den neuen Rotationsdruckmaschinen, wie sie bisher speziell für den Tapetendruck konstruiert wurden, werden zylindrische Siebschablonen verwendet. Hier führt das erfindungsgemässe Prinzip sogar noch zu wesentlich bedeutsameren Vorteilen.
Es ist ein Verfahren zum Drucken mit Rundschablonen bekannt geworden, nach dem über einen Zylinder aus Drahtgeweben ein Gazeschlauch aus synthetischen Fäden gezogen und das Ganze mit dem zu druckenden Muster versehen wird, indem dies zunächst als Negativ durch eines der üblichen Fotoverfahren auf eine plane Siebdruckschablone aufgebracht und dann mit Hilfe einer Umdruckvorrichtung unter Verwendung eines gegenüber den üblichen Druckpasten resistenten Lackes auf den Zylinder übertragen wird. Dieser Lack dringt hierbei durch die Gaze hindurch tief in das Drahtgewebe ein, wobei eine sehr feste und dauerhafte Verklebung der beiden Materialien stattfindet. Dieses Verfahren ist jedoch sehr zeitraubend und kostspielig.
Es ergibt weiter infolge des Eindringens des Lackes in das Drahtgewebe unscharfe Druckbilder, weil das mit Lack gefüllte, im Verhältnis zur Gaze sehr grobe Drahtgewebe, auf dem die Ausbildung feiner Konturen und eine scharfe Abgrenzung von Flächen nicht möglich ist, am eigentlichen Druckvorgang teilnimmt.
In der Praxis werden daher auf den Rotations-Tapeten Druckmaschinen fast ausschliesslich galvanisch hergestellte Nickel-Rundschablonen verwendet. Bei der Mehrzahl dieser Schablonen handelt es sich praktisch um zylindrische Siebe, bei denen die nicht druckenden Partien mit einem lichtempfindlichen Lack, einem sogenannten Fotolack, verschlossen werden. Die dem Druck dienenden, zu öffnenden Partien werden bei der Entwicklung mittels Wasser oder einer anderen systemabhängigen Flüssigkeit freigelegt.
Aus herstellungstechnischen Gründen haben die Nickel Zylinder in der Regel eine Wandstärke von nicht mehr als 0,08 mm, obwohl wegen der Stabilität grössere Wandstärken wünschenswert wären. Die relativ dünnen Wandstärken bedingen eine sehr geringe mechanische Widerstandsfähigkeit sowohl in der Arbeitsvorbereitung (Dessinierung der Schablone) wie auch beim Drucken selbst. Für die ebenfalls in Gebrauch befindlichen, galvanisch hergestellten Nickelzylindern, bei denen die nicht druckenden Partien nicht durch einen Lack, sondern durch im Galvanisierungsprozess aufgebaute glatte undurchlässige Nickelfläche gebildet werden, gelten dieselben Verhältnisse.
Der Siebdruck auf Papier, Plastik, Holz, Metall usw. hat durch die zur Auswahl stehenden verschiedensten Gazetypen vielfältige Variationsmöglichkeiten, die es gestatten, das Drucksieb auf die Erfordernisse des zu druckenden Musters abzustimmen. Auch eine weitgehende Anpassungsmöglichkeit der Druckpastenabgabe durch die Schablone auf das zu be druckende Material ist ein Kennzeichen des Flachdrucks. Auf diese Vorteile musste bisher im Rotationsdruck verzichtet werden, da die offenen Flächen der galvanisch erzeugten Schablone durch die Herstellungsmethode notwendigerweise sehr eingeschränkt werden, so dass nur ein begrenztes Druckpastenangebot zur Verfügung steht. Ebenfalls herstellungsbedingt stehen auch nur wenige Öffnungsgrössen zur Wahl.
Die fast ausschliessliche Verwendung von galvanisch hergestellten Nickel-Zylindern im Rotations-Siebdruck beruht auf dem Umstand, dass es bisher nicht möglich war, perforierte Druckzylinder mit grösserer mechanischer Festigkeit, grösserem Druckpastenangebot und gleichzeitig besserem Auflösungsvermögen zu wirtschaftlich akzeptablen Bedingungen herzustellen. Die nachfolgende Tabelle gibt darüber Aufschluss, wie gross noch die Diskrepanz zwischen den drucktechnischen Möglichkeiten im Rotations-Siebdruck, der praktisch auf die Verwendung der aufgeführten Typen von Nickelzylindern angewiesen ist, und denen im Flach-Siebdruck ist, dem die ganze Skale vom groben bis zum allerfeinsten Gazegewebe zur Verfügung steht.
Zu erwähnen ist, dass der Schablonendruck auf sehr glatten, nicht saugenden Materialien wie Papier, Plastik, Glas, Blech und ähnliches bisher überhaupt nur mit diesen ausserordentlich feinen Gazen im Flachsiebdruck möglich ist. Galvanisch hergestellte Nickel-Rundschablonen können aus diesem Grunde hier nicht verwendet werden.
Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich der wesentlichen drucktechnischen Eigenschaften von Druckgaze und galvanisch hergestellten Zylindern.
Flachschablonen aus multifilen Polyesterfäden Faden Maschen Dicke % offene theoretisches pro cm pro Zoll m Fläche Druckpasten angebot 25 64 168 41 68 34 86 155 31 48 43 108 126 36 45 55 140 95 30 29 68 172 85 30 25 77 195 85 25 21
Nickel-Rundschablonen Löcher Maschen Dicke % offene theoretisches pro cm pro Zoll m Fläche Druckpasten angebot
16 40 100 23 23 24 60 90 16 14 31 80 80 11 8 40 100 70 8 5
Die erfindungsgemässen Rundschablonen entsprechen in ihren drucktechnischen Eigenschaften den im Flachdruck verwendeten Schablonen aus normalen, feinen und feinsten textilen Gazen voll und ganz und besitzen trotzdem die für einen Dauerbetrieb notwendige mechanische Festigkeit und Verschleissfestigkeit.
Diese Rundschablonen bestehen aus einem Drahtgewebe Zylinder als Stützkörper und einem darüber gezogenen Gazeschlauch als Druckform. Der Stützzylinder übernimmt nicht nur die Funktion eines Schutzsiebes, sondern bewirkt auch den Transport der Druckpaste durch die Schablone.
Funktionell ist dieser Drahtzylinder also keinesfalls mit dem bekannten, ebenfalls für Rundschablonen verwendeten Drahtzylinder zu vergleichen.
Das Gewebe für den Stützzylinder wird aus Kupferbronzedraht oder vorzugsweise aus rostfreiem Stahldraht hergestellt.
Dieses Drahtgewebe wird in eine zylindrische Form gebracht, deren äusserer Umfang dem der späteren Rundschablone entspricht. Die zusammenstossenden Drahtenden werden auf bekannte Weise einzeln verschweisst, wobei die prozentuale offene Siebfläche in der Schweissnaht die gleiche ist, wie in der übrigen Siebfläche des Zylinders. Bevorzugt verwendet werden Drahtgewebe, die aus 12-30 Drähten/cm in 3er Köperbindung hergestellt sind.
Auf diesen Stützzylinder wird ein passender, nahtlos gewebter oder gewirkter Gazeschlauch aus Nylon- oder anderen Synthetikgarnen, bevorzugt aus monofilem Polyester, in der Weise aufgezogen und gespannt, dass ein Festkleben der Gaze auf dem Drahtzylinder zuverlässig vermieden wird. Zu diesem Zweck wird die äussere Oberfläche des Drahtzylinders mit z. B. einer silikonhaltigen Paste behandelt oder mit Polytetrafluoräthylen beschichtet. Mittels einer Spannvorrichtung wird der aufgezogene Gazeschlauch in axialer Richtung gespannt, wodurch eine Verkleinerung des Schlauchumfanges bewirkt wird. Die Längsspannung muss so stark sein, dass der Gazeschlauch stramm auf dem Stützzylinder aufsitzt und weder axial noch radial relativ zu diesem verschoben werden kann.
Hierauf wird der Gazeschlauch an beiden Rändern auf einem etwa 2 cm breiten Streifen mittels eines geeigneten Klebers auf dem Drahtzylinder befestigt. Nach dem gegebenenfalls notwendigen Härten des Klebers wird die Spannvorrichtung entfernt, und die an beiden Enden überstehende Gaze wird abgeschnitten. Der aus dem Stützzylinder und Gazeschlauch entstandene Druckzylinder ist jetzt fertig zum Beschichten mit einem Spezialfotolack, dessen Zusammensetzung auf den vorliegenden Verwendungszweck abgestimmt ist.
Für den Aufbau der Druckform auf Gazeschlauch eignen sich lichtempfindliche Emulsionen und Lacke (Fotolacke), die durch den Auftrag eines Katalysators oder dessen Einbau in eine Emulsion oder aber durch Überstreichen mit einem geeigneten Schablonenlack die für den Druck erforderliche mechanische und chemische Beständigkeit erlangen. Die zusätzlichen Arbeitsgänge werden jedoch nicht nur als lästig empfunden, sondern sie bringen auch zusätzliche Fehlermöglichkeiten.
Es kann nun auf Hilfsmittel wie Katalysatoren und Schablonenlacke verzichtet werden, wenn der Fotolack bei höheren Temperaturen gehärtet wird. Es ist hekannt, dass nahezu alle lichtempfindlichen Medien, die im Schablonendruck Verwendung finden, als Bestandteil Polyvinylalkohol enthalten, der bei Zusatz von Dichromaten oder einigen Diazo-Verbindungen gegenüber UV-Licht empfindlich wird, wodurch eine Gerbung mit dem Effekt der Wasserunslöslichkeit erfolgt. Die anderen Zusätze müssen durch eine anschliessend erfolgende Behandlung, z. B. durch Aufbringen eines sauren Katalysators, quasi unabhängig gehärtet werden, um die gewünschte mechanische und chemische Festigkeit zu erhalten.
Es wurde nun die unerwartete Feststellung gemacht, dass Phenol- und Aminoplastharze, die üblicherweise zur Aushärtung saure Katalysatoren erfordern, in Gegenwart von Polyvinylalkohol bei Temperaturen von über 1000 C wasser- und lösungsmittelunlösliche Filme bilden.
Die Herstellung eines solchen Fotolacks erfolgt vorzugsweise als Emulsion, wobei eine 8-20%ige wässrige Lösung eines vorzugsweise teilverseiften, niedrig- bis mittelviskosen Polyvinylalkohols als äussere Phase und die 50-70 %ige alkoholische Lösung eines säurehärtenden Phenolharzes oder eines säurehärtenden Harnstoffharzes im Verhältnis von beispielsweise 1:1 als innere Phase dient.
Es wird vorzugsweise mit einem Gesamtkörpergehalt von 30-50% gearbeitet, wobei das Verhältnis Polyvinylalkohol/ Harz etwa 1:4 betragen soll, weil dann, wie erfindungsgemäss festgestellt wurde, der Fotolack besonders gut an Synthetica (bei Rundschablonen also dem Gazeschlauch) haftet, nicht dagegen am Metall des Stützzylinders.
Zum Aufbringen des Fotolacks wird eines der bekannten Rakel-, Spritz- oder Tauchverfahren angewendet. Auf dem gut durchgetrockneten Lack wird das Druckmuster nach den bekannten Verfahren durch Belichten und Entwickeln in Wasser oder systemabhängigen Lösungsmitteln aufkopiert.
Hierauf erfolgt die chemische Stabilisierung mittels Wärmehärtung.
Es wurde hierbei gefunden, dass die verwendeten Gazeschläuche bei steigenden Temperaturen über 100 C progressiv schrumpfen, was eine Deformierung der Zylinder zur Folge haben kann. Bei der Herstellung erfindungsgemässer Schablonen müssen die Gazeschläuche um so viel grösser im Umfang hergestellt werden, wie sie bei einem in der Textilveredlung üblichen Thermofixierungsvorgang schrumpfen.
Die thermofixierten Gazeschläuche werden in derselben Weise, wie oben dargelegt, auf die Stützzylinder gespannt. Sie zeigen durch eine Behandlung mit Temperaturen zwischen 100 und 180 C, bevorzugt jedoch 120 C, keine Veränderung in Länge oder Umfang.