DE10108120A1 - Siebdruckverfahren für den Dickschichtdruck - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Bedrucken von Substraten (3) mittels Siebdruck mit Schichten aus einer fließfähigen, härtbaren Masse (8), deren Oberfläche (7) gegenüber der Grundoberfläche (6) des Substrats (3) erhaben ist, bei welchem der Schablonenträger (2) zur Bildung einer lichtempfindlichen Schicht (9) auf der dem Substrat (3) zugewandten Seite mit einem lichtempfindlichen Photoresist (9) versehen ist, danach belichtet und ausgewaschen wird. DOLLAR A Damit die Dicke der auf das Substrat aufgedruckten Masse, zum Beipiel der Farbe, wesentlich größer wird, als dies bisher möglich war, so daß bei dem neuen, bedruckten Produkt eine Reliefform fühlbar ist, wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Photoresist (10) auf dem Schablonenträger (2) mit einer Schichtdicke (D) von zwischen 80 mum und 2000 mum aufgebracht wird, der Schablonenträger (2) durch ein Gewebe gebildet wird und die Feinheit des Gewebes im Bereich von 60 bis 325 mesh/inch liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken von Substraten mittels Siebdruck mit Schichten aus einer fließfähigen, härtbaren Masse, deren Oberfläche gegenüber der Grundoberfläche des Substrats erhaben ist, bei welchem der Schablonenträger zur Bildung einer lichtempfindlichen Schicht auf der dem Substrat zugewandten Seite mit einem lichtempfindlichen Photoresist versehen, danach belichtet und ausgewaschen wird.

Das Siebdruckverfahren, welches auf dem Prinzip des steglosen Schablonendrucks beruht, ist seit Jahren bekannt. Auf einem Rahmen ist ein Gewebe gespannt und dient als Schablonenträger. Das Gewebe wurde mit einem Schablonenmaterial so abgedeckt, daß geschlossene und offene Stellen entstehen. Mit einem Rakel wird die härtbare Masse, z. B. Farbe, über das Gewebe gezogen und findet an diesen offenen Stellen Durchlaß auf das Substrat. Das Gewebe bildet für die Druckfarbe kein Hindernis, und der auf dem Substrat entstehende Farbauftrag ist so dick wie das Gewebe plus Dicke eines Schablonenfilms. Als Substrate oder Druckträger werden die verschiedensten Materiali­ en verwendet, glatte wie grobporige.

Die durch den Siebdruck erreichten Massedicken, das ist die Dicke der ausgehärteten Masse, z. B. der Farbe, ist zwar gegenüber der Grundoberfläche des Substrats, z. B. der Oberfläche eines Glas­ körpers, um einige µm erhaben, im allgemeinen bei glatten Oberflächen etwa 50 µ.

Bei diesem bekannten Siebdruckverfahren wird z. B. ein photographisches Negativ, alternativ kann man beispielsweise auch ein Dia (Diapositiv) verwenden, auf den Schablonenträger aufgelegt, nachdem er mit einer dünnen Photoresist-Schicht versehen ist. Durch die folgende Belichtung und das nachfolgende Auswaschen oder Fixieren sind je nach der Schablone, z. B. dem Diapositiv, eini­ ge Teile des Schablonenträgers geschlossen, während andere Teile ausgewaschen und durchlässig sind, so daß durch letztere die härtbare Masse, z. B. die Farbe, auf das Substrat hindurchgedrückt werden kann.

Die Dicke der aufgedruckten Masse kann nicht beliebig gesteigert werden und ist bei den gut arbei­ tenden Siebdruckverfahren im allgemeinen nicht größer als etwa 60 µm. Diese Dicke läßt sich des­ halb nicht beliebig steigern, weil das lichtempfindliche Photoresist nicht in beliebiger Dicke auf den Schablonenträger aufgebracht werden kann, die Dicke der gedruckten Masse aber von der Dicke des Photoresists abhängt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Siebdruckverfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Dicke der auf das Substrat aufgedruckten Masse, z. B. der Farbe, wesentlich größer wird, als dies beim Stand der Technik möglich war, so daß bei dem neuen, bedruckten Produkt (Substrat) eine Reliefform fühlbar ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Photoresist auf dem Schablonen­ träger mit einer Schichtdicke von zwischen 80 µm und 2000 µm aufgebracht wird, der Schablonen­ träger durch ein Gewebe gebildet wird und die Feinheit des Gewebes im Bereich von 60 bis 325 mesh/inch und vorzugsweise im Bereich von 60 bis 180 mesh/inch liegt. Ein Photoresist ist ein licht­ empfindliches, filmbildendes Material, dessen Löslichkeitsverhalten sich durch Belichtung oder Be­ strahlung ändert. Solche Materialien werden auch als Photolacke bezeichnet. Positiv arbeitende Photoresiste werden durch photochemischen Abbau oder Umwandlung von funktionellen Gruppen leicht löslich. Negativ arbeitende Photoresiste werden durch Vernetzung oder Photopolymerisation, ähnlich wie bei der Lackhärtung, schwer löslich bis unlöslich. Man kann die Photolacke ätzresistent und auch unempfindlich gegen Wärme machen. Bevorzugt sind erfindungsgemäß photoreaktive Polymere, auch Photopolymere genannt. Auch bei diesen kommt es auf die Änderung ihrer Löslich­ keitseigenschaften an. Durch Lichteinwirkung induzierte Vernetzungs- oder Polymerisationsreaktio­ nen bewirken eine Verringerung der Löslichkeit der Photopolymere. Durch Modifizierungen kann auch eine Erhöhung der Löslichkeit erreicht werden.

Grundgedanke der Erfindung ist es, auf den Schablonenträger ein Photoresist in einer erheblich größeren Schichtdicke in dem angegebenen Bereich aufzubringen, als dies bislang praktiziert und auch möglich war. Es wird damit die Voraussetzung geschaffen, daß die härtbare Masse in entspre­ chender Dicke durch die Öffnungen oder Poren des Gewebes des Schablonenträgers hindurchge­ drückt werden kann. Nach dem Aushärten steht sie dann gegenüber der Grundoberfläche des Sub­ strats derart erhaben vor, daß der Benutzer beim Tasten einen Reliefeffekt verspürt. Zum Erreichen einer solchen Massendicke ist es aber auch nötig, daß ein erheblich erhöhtes Massenvolumen durch den Schablonenträger hindurchgedrückt wird, als dies bislang üblich war. Damit dieser Mas­ sendurchtritt verhältnismäßig großer Volumina möglich wird, lehrt die Erfindung die Verwendung einer bestimmten Gewebestruktur, nämlich einer Feinheit in dem angegebenen Bereich mit der Be­ deutung, daß es sich um verhältnismäßig grobe Siebe handelt, die einen Durchtritt auch größerer Volumina leicht gestatten.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn erfindungsgemäß die Dicke der Photoresist-Schicht im Be­ reich von 200 µm bis 1500 µm und vorzugsweise im Bereich von 400 µm bis 1000 µm liegt. Die be­ sten Ergebnisse hat man mit den zuletzt angegebenen Schichtdicken der Photoresiste erreicht.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn das Material des Gewebes Polyamid, Polyester, metallisierter Polyester oder Edelstahl ist. Dabei ist es besonders günstig, wenn das Gewebe vor­ zugsweise eine Dicke von 215 µm mit vorzugsweise einer Feinheit von 32 Fäden/cm (80 mesh/inch) hat. Damit ist ein hohes Massendurchlaßvermögen, z. B. Farbdurchlaßvermögen, erreicht, so daß auf dem Substrat letztlich eine erhebliche Dickschicht der durchgedrückten Masse erreicht wird.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Photoresist auf den Schablonenträ­ ger angeheftet und anschließend dort fixiert. Das Photoresist ist bei einer bevorzugten Ausführungs­ form mit zwei Schutzfolien versehen. Die dickere Folie schützt das Photoresist vor Beschädigungen, Fett- und Staubablagerungen bis zur eigentlichen Belichtung. Die dünnere Schutzfolie deckt die Haftschicht des Photoresists ab.

Nach dem Entfetten und Trocknen des Gewebes des Schablonenträgers wird zunächst die dünne Schutzfolie (Bedeckung der Haftschicht) abgezogen, und danach wird das Photoresist mit der Kle­ beschicht auf die mit Wasser angefeuchtete Druckseite der Schablone appliziert, also auf die dem Substrat zugewandte Seite des Gewebes. Diese Applikation des Photoresists erfolgt ganzflächig und gleichmäßig über die Fläche des Schablonenträgers. Zur Beseitigung etwa angesammelter Wassertröpfchen oder Luftblasen werden diese durch Trocknen und Rakeln entfernt.

Danach wird die dickere Schutzfolie (Beschädigungen und Verschmutzungen) von dem Photoresist abgezogen und die Schablone aufgelegt, z. B. das Diapositiv. Der vom Rahmen getragene Schablo­ nenträger wird dann belichtet, z. B. unter UV-Bestrahlung.

Nachfolgend wird der Schablonenträger eingeweicht und das Druckbild in an sich bekannter Weise entwickelt.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre können auch auf glatten Substraten, wie z. B. Glas­ oberflächen, sogar gerundeten Oberflächen, Druckdicken erreicht werden, bei denen eine Reliefform an dem bedruckten Produkt fühlbar ist. Ein weiteres und leicht modifiziertes Verfahren ist erfin­ dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat wenigstens ein reliefartig erhabenes Ober­ flächenteil trägt, ein Elastomer oder Plastomer, schablonenförmig das wenigstens eine erhabene Oberflächenteil umgebend, ausgeschnitten und als Adapterschicht auf die dem Substrat zugewand­ te Seite des Schablonenträgers aufgebracht wird. Auf diese auch Druckseite genannte Seite des Schablonenträgers wird bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung die Adapterschicht in Gestalt einer Maske aufgeklebt. Bevorzugt ist es dabei, wenn man diese Maske durch einen Hochleistungsse­ kundenkleber neben dem erhabenen Oberflächenteil aufklebt.

Man kann sich in der Praxis eine Oberfläche vorstellen, die eben, gerundet oder anderweitig ge­ krümmt, geknickt oder dergleichen geformt sein kann. Ein typisches Beispiel ist ein größeres Trink­ glas, welches eine Beschriftung durch Ausformung erhabener Glasbuchstaben trägt. Derartige Buchstaben sind einstückig mit dem Substratmaterial ausgebildet und ohne Bedruckung zunächst nicht besonders gut leserlich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nun möglich, auf um einige Millimeter aus der Grundoberfläche des Glases herausstehende Oberflächenteile eine Be­ druckung aufzubringen. Die Adapterschicht umgibt nämlich durch das entsprechende Ausschneiden wie eine Maske die besagten, reliefartig erhabenen Oberflächenteile, so daß nach Eintauchen der reliefartig erhabenen Oberflächenteile in die Adapterschicht die der Siebdruckschablone gegenüber­ liegende, zu bedruckende Gesamtfläche im wesentlichen auf gleicher Höhe befindlich erscheint und damit dem Siebdruck wieder zugänglich ist. Bei diesem Bedrucken, aber auch bei dem eingangs erwähnten Bedrucken mit größeren Massevolumina ist es erfindungsgemäß weiterhin zweckmäßig, wenn der Schablonenträger zuerst mit einem lichtempfindlichen Photoresist unter Verschließen der Poren des Gewebes versehen wird und die Adapterschicht danach auf den beschichteten Schablo­ nenträger aufgeklebt wird. Bei dem zuerst erwähnten Verfahren mit der Herstellung des Dick­ schichtdruckes wird eine zweite Photoresist-Schicht auf den bereits behandelten Schablonenträger in der soeben beschriebenen Weise aufgeklebt. Bei dem modifizierten Verfahren mit den reliefartig erhabenen Oberflächenteilen, die einstückig aus dem Substrat vorstehen, wird die Adapterschicht, z. B. eine Gummimaske, auf den behandelten Schablonenträger aufgeklebt. Behandeln des Scha­ blonenträgers bedeutet für beide Ausführungsformen das Aufstreichen eines dünneren lichtempfind­ lichen Photoresists zum Verschließen der Poren des Gewebes, wie dies teilweise bei dem bekann­ ten Siebdruckverfahren an sich schon üblich war. Auf diese Weise kann der Schablonenträger, ins­ besondere das speziell ausgewählte Gewebe, vorbehandelt sein und wird danach durch das Aufkle­ ben der speziellen dicken Schicht entweder des Photoresists oder bei der modifizierten Ausfüh­ rungsform der Adapterschicht, nachbehandelt.

Die 80 µm bis 2000 µm dicke Photoresist-Schicht kann man auch Dickschichffilm nennen, der in kleineren Schichtdicken als Phat-Film oder Chroma/Tech-Phat-Film eingesetzt werden kann. Be­ sonders günstig ist es hierbei, Photoresist-Schichten in einem Dickenbereich zwischen 700 µm und 2000 µm auf den Schablonenträger aufzubringen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den anliegen­ den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Siebdruckvorrichtung zur Durchführung des Sieb­ druckverfahrens zum Erreichen einer dicken Masseschicht, z. B. Farbschicht, die auf einem Teil einer zylindermantelförmigen Oberfläche eines entsprechend geformten Substrates, z. B. einer Glasoberfläche, aufgebracht dargestellt ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schablonenträger mit Rahmen und ohne Rakel, wobei als fließfähige, härtbare Masse eine schwarze Farbe angenommen wird, die in Form des Schriftzuges "rastal" als Dickschicht auf einer Glasoberfläche erscheint,

Fig. 3 eine Siebdruckvorrichtung für das modifizierte Verfahren mit der Adapterschicht, die hier aus Gummi besteht, wobei der Auftrag mit schwarzer Farbe auf einem reliefartig erhabenen Oberflächenteil eines Glases aufgebracht ist, und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 3, wobei der Rahmen in der Mitte auf­ gebrochen ist, damit er stärker verkürzt dargestellt werden kann.

An einem Rahmen 1 aus Holz oder Metall ist unter Spannung ein Schablonenträger 2 in Form eines Edelstahlgewebes angebracht. Die Druckseite, auf welcher sich der zu bedruckende Gegenstand, das Substrat 3, befindet (hier ein Trinkglas), ist in den Fig. 1 und 3 unten. Deshalb befindet sich das der Einfachheit halber zylindermantelförmige Glas (Substrat 3) unter dem Schablonenträger 2. Auf dieser unteren, der Druckseite verläuft die Drehachse 4 des Substrates 3 parallel zu der Ebene des Schablonenträgers 2. Das Substrat 3 dreht sich um die Drehachse 4 in Richtung des in den Fig. 1 und 3 gezeigten, gebogenen Pfeiles 5. Die Grundoberfläche des Substrats 3 ist mit 6 be­ zeichnet, während die Oberfläche der fließfähigen, härtbaren Masse 8, z. B. der Farbe, mit 7 be­ zeichnet und gegenüber der Grundoberfläche 6 erhaben ist. Die schwarzen Bereiche um den Scha­ blonenträger 2 herum stellen das lichtempfindliche Photoresist 9 dar, welches beim Siebdruckver­ fahren mit Photoresisten mit geringer Dicke von etwa 50 µm auch schon herkömmlich auf den Schablonenträger ganzflächig aufgetragen ist.

Anders als beim Stand der Technik wird nun bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Fig. 1 und 2 ganzflächig auf die Druckseite des Schablonenträgers, der mit dem Photoresist 9 verse­ hen ist, also auf der dem Substrat zugewandten Seite, ein weiteres Photoresist 10 in erheblich dic­ kerer Schicht mit einer Dicke D aufgebracht. Die Schichtdicke D liegt im Bereich zwischen 80 µm und 2000 µm, vorzugsweise 710 µm und 2000 µm.

Die Fig. 1 und 2 stellen den Zustand nach Abschluß des Siebdruckverfahrens dar. Die um das nackte Gewebe des Schablonenträgers 2 herum befindlichen leeren Bereiche stellen diejenigen Löcher dar, die nach dem Belichten der Photoresiste und nach dem Auswaschen gebildet sind. Durch diese freien Bereiche kann die härtbare Masse 8, deren Rest als 8' oben rechts noch zu se­ hen ist, hindurchgerakelt werden. Der Rakel ist mit 11 bezeichnet.

Bei der Durchführung des Siebdruckverfahrens wird die gesamte Schablone mit Rahmen 1 und Schablonenträger 2, einschließlich der aufgebrachten Photoresist-Schichten 9 und 10 von rechts nach links in Richtung des Pfeiles 12 verschoben, während das runde Substrat 3 um die horizontal liegende Drehachse 4 entsprechend dem gebogenen Pfeil 5 unter der Masse 8, 8' und dem Rakel 11 so gedreht wird, daß die Dickschicht der härtbaren Masse 8 entsteht bzw. auf der runden Ober­ fläche 6 des Substrates 3 aufgedruckt ist.

Die Dicken und Entfernungen sind bei den Zeichnungen hier übertrieben dargestellt, um den Sach­ verhalt gemäß der Erfindung zu verdeutlichen.

Bei der modifizierten Ausführungsform der Fig. 3 und 4 erkennt man das reliefartig erhabene Oberflächenteil 13 auf dem Substrat 3. Die schematische Darstellung des außen zylindermantelför­ migen Substrates 3 (z. B. eines Glases) mit dem einstückig aus demselben Material (z. B. Glas) ge­ bildeten reliefartig erhabenen Oberflächenteil 13 mit der Drehachse 4, den Bewegungen während des Siebdruckverfahrens und seine Zuordnung zu dem Schablonenträger 2 sind dieselben wie bei Fig. 1. Der Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen besteht in dem eben erwähn­ ten, reliefartig erhabenen Oberflächenteil 13 am Substrat 3 und der Adapterschicht 14 auf der Druckseite des mit dem Photoresist 9 versehenen Schablonenträgers 2. Die Adapterschicht 14 be­ steht aus einem nicht lichtempfindlichen Elastomer oder Plastomer, z. B. Gummi. Die Dicke d dieser Adapterschicht 14 ist gleich groß der Dicke, um welche das reliefartig erhabene Oberflächenteil 13 aus der Grundfläche 6 des Substrates 3 radial nach außen heraussteht. Durch diese Maßauswahl ist es nämlich möglich, das erhabene Oberflächenteil 13 in die Maske der Adapterschicht 14 wäh­ rend des Siebdruckens so eintauchen zu lassen, daß mit Hilfe des Rakels 14 die Masse 8 auf das Oberflächenteil 13 aufgetragen wird. Fig. 3 stellt ähnlich wie Fig. 1 wieder den Zustand dar, in welchem die Masse 8 bereits auf dem Oberflächenteil 13 aufgetragen ist.

In Fig. 4 sieht man die Draufsicht auf den Schriftzug "rastal" in Form der härtbaren Masse 8, die in diesem Zustand schon teilweise ausgehärtet ist. Diese härtbare Masse 8, z. B. die schwarze Farbe, liegt innerhalb der maskenartig ausgeschnittenen Adapterschicht 14.

Claims (7)

1. Verfahren zum Bedrucken von Substraten (3) mittels Siebdruck mit Schichten aus einer fließ­ fähigen, härtbaren Masse (8), deren Oberfläche (7) gegenüber der Grundoberfläche (6) des Substrats (3) erhaben ist, bei welchem der Schablonenträger (2) zur Bildung einer lichtemp­ findlichen Schicht (9) auf der dem Substrat (3) zugewandten Seite mit einem lichtempfindli­ chen Photoresist (9) versehen, danach belichtet und ausgewaschen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoresist (10) auf dem Schablonenträger (2) mit einer Schichtdicke (D) von zwischen 80 µm und 2000 µm aufgebracht wird, der Schablonenträger (2) durch ein Gewebe gebildet wird und die Feinheit des Gewebes im Bereich von 60 bis 325 mesh/inch und vorzugsweise im Bereich von 60 bis 180 mesh/inch liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (D) der Photoresist- Schicht (10) im Bereich von 200 µm bis 1500 µm und vorzugsweise im Bereich von 400 µm bis 1000 µm liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Gewebes aus Polyamid, Polyester, metallisiertem Polyester oder Edelstahl besteht und das Gewebe vorzugsweise eine Dicke von 215 µm mit vorzugsweise einer Feinheit von 80 mesh/inch hat.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoresist (10) auf den Schablonenträger (2) angeheftet und anschließend dort fixiert wird.

5. Verfahren zum Bedrucken von Substraten (3) mittels Siebdruck mit Schichten aus einer fließ­ fähigen, härtbaren Masse (8), deren Oberfläche (7) gegenüber der Grundoberfläche (6) des Substrats (3) erhaben ist, bei welchem der Schablonenträger (2) zur Bildung einer lichtemp­ findlichen Schicht (9) auf der dem Substrat (3) zugewandten Seite mit einem lichtempfindli­ chen Photoresist (9) versehen, danach belichtet und ausgewaschen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (3) wenigstens ein reliefartig erhabenes Oberflä­ chenteil (13) trägt, ein Elastomer oder Plastomer, schablonenförmig das wenigstens eine er­ habene Oberflächenteil (13) umgebend, ausgeschnitten und als Adapterschicht (14) auf die dem Substrat (3) zugewandte Seite des Schablonenträgers (2) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterschicht (14) auf den Schablonenträger (2) aufgeklebt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schablonenträger (2) zuerst mit einem lichtempfindlichen Photoresist (9) unter Verschließen der Poren des Gewe­ bes versehen wird und die Adapterschicht (14) danach auf den beschichteten Schablonenträ­ ger (2, 9) aufgeklebt wird.