Alle Tafeln › Kapitel 11 · Druckfarben
L-148
Siebdruck, Inkjet und Toner
Hohe Schichtdicken, Tropfengenauigkeit und elektrofotografische Systeme — Viskositäten, Schichtdicken, Prüfung
WahlqualifikationB 11
Siebdruckfarben
Verfahrensprinzip: Die Farbe wird mit einem Rakel durch die offenen Bereiche des Siebs (Schablone) auf den Bedruckstoff gedrückt. Hohe Schichtdicken sind typisch.
Viskosität: 1–100 Pa·s je nach System (lösemittelbasiert, wasserbasiert, UV, Plastisol). Messung: Rotationsviskosimeter (Fließkurve), nicht Auslaufbecher.
Schichtdicke: 15–100 µm Nassschichtdicke; bei Textil-Plastisol bis ca. 200 µm; Trockenfilm je nach flüchtigem Anteil kleiner. Zum Vergleich: 20-fach dicker als Offset.
Rheologieanforderung: Die Farbe muss unter Rakelschub ausreichend fließen, nach dem Auftrag aber nicht unkontrolliert verlaufen. Diesen scheinbaren Widerspruch löst strukturviskoses (fließt unter Scherung) bis thixotropes Verhalten mit Fließgrenze (steht in Ruhe).
Verfestigungswege: Lösemittelbasiert → Verdunstung; Wasserbasiert → Verdunstung/Wasserabgabe; UV → Strahlungshärtung; Textil-Plastisol → thermische Gelierung/Fixierung (ca. 150–180 °C).
Substrate: Glas, Metall, Kunststoff, Textilien, Leiterplatten — breites Spektrum mit sehr unterschiedlichen Haftungsanforderungen.
Inkjet-Tinten
Verfahrensprinzip: Tinten werden ohne Druckform in Tropfen von 1–80 pL aus Düsen ausgestoßen. Kein Kontakt zwischen Druckkopf und Substrat.
Viskosität: 2–15 mPa·s bei Betriebstemperatur (im Druckkopf oft 40–60 °C). Stark temperaturabhängig — Angabe ohne Temperatur ist wertlos.
Schichtdicke: 1–3 µm Trockenfilm (je nach Tintensystem und Motiv).
Anforderungen an die Tinte:
Partikelgröße: Als Faustregel darf das größte Agglomerat höchstens etwa 1/50 bis 1/100 des Düsendurchmessers erreichen — bei einer 20-µm-Düse also rund 0,2 bis 0,4 µm; D99-Wert entscheidend, nicht nur D50.
Oberflächenspannung: Typisch 25–40 mN/m; beeinflusst Tropfenabriss und Benetzung des Substrats.
pH: Bei wässrigen Systemen 7,5–9 (Kopfmaterial-Verträglichkeit, Pigmentstabilität).
Lagerstabilität: Kein Absetzen, Agglomerieren oder Gelieren über Lagerdauer.
Tintentypen nach Trocknung:
Wässrig | Verdunstung und Absorption | Papier, beschichtete Substrate
Eco-Solvent | Verdunstung | Folien, Außenwerbung
UV-Inkjet | Strahlungshärtung | Nichtsaugende Substrate (Folie, Holz, Keramik)
Thermisch-sublimierend | Sublimation bei Übertragung | Textil, Sport
Latex | thermische Fixierung | Folien, Textil
Toner und elektrofotografischer Digitaldruck
Verfahrensprinzip: Toner ist ein feines Partikelsystem. Bildentstehung beruht auf elektrischen Ladungen und Photoleitern.
Bildentstehungsschritte:
Aufladen | Corona bzw. Ladewalze laden die Fotoleitertrommel gleichmäßig elektrostatisch auf
Belichten | Laser/LED schreiben ein latentes elektrostatisches Bild auf die Fotoleitertrommel
Entwickeln | Geladene Tonerpartikel lagern sich entsprechend dem Ladungsbild an
Übertragen | Toner wird auf den Bedruckstoff übertragen
Fixieren | Thermoplastisches Harz schmilzt unter Hitze und Druck; kühlt zum festen Film ab
Schichtdicke: 5–15 µm (abhängig von Toner und Bedeckungsgrad).
Typische Tonerbestandteile: Thermoplastisches Harz (Polyester, Styrolacrylat); Pigment/Farbmittel; Ladungssteuermittel; Wachse.
Laborrelevante Prüfungen:
— Partikelgrößenverteilung und D50
— Ladungsverhalten (Triboelektrizität)
— Fixierungsqualität und Abriebfestigkeit
— Druckbild, Glanz und Farbton
— Agglomerationsneigung bei Lagerung (Blocktest)
Merksatz
Drei Systeme, drei Rheologien: Siebdruck arbeitet hochviskos und strukturviskos für große Schichtdicken, Inkjet niedrigviskos und eng toleriert für tropfengenaue Dosierung, Toner ganz ohne flüssige Phase. Bei Inkjet ist die Partikelgröße kein Feinheitswert, sondern ein Düsenkriterium — Agglomerate verstopfen. Über das Druckergebnis entscheiden Rheologie, Partikelgröße und Substratanpassung, nicht die Farbstärke allein.
- Brock/Groteklaes/Mischke, Lehrbuch der Lacktechnologie
Übungsblatt Ü-148
Prüfen, ob es sitzt.
1. Warum muss eine Siebdruckfarbe strukturviskos-thixotrop sein? Erklären Sie den Zusammenhang zwischen Fließverhalten und den zwei Phasen des Siebdrucks.
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2. Beschreiben Sie die fünf Schritte des elektrofotografischen Prozesses und nennen Sie zwei Tonerbestandteile mit ihrer Funktion.
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3. Ein Inkjet-Druckkopf setzt Tropfen von 10 pL bei 720 × 720 dpi. Berechnen Sie für 1 m² Vollflächendruck: a) Tropfenzahl; b) Tintenvolumen in mL; c) Schichtdicke, wenn die Tintendichte 1,05 g/cm³ und der Festkörper (Volumenanteil) 35 % beträgt.