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Tampondruckverfahren

Der Tampondruck hat in den letzten 30 Jahren eine stürmische Entwicklung durchgemacht. Wer das Druckverfahren erfunden hat, wird wohl für immer ein Geheimnis bleiben. Seine Wurzeln liegen in der Uhren- und Keramikindustrie.
Direkter Vorläufer des Tampondruckes ist das in der Schweizer Uhrenindustrie bekannte und früher eingesetzte Decalcierverfahren, bei dem durch einen Gelatinetampon die Farbe auf die Uhrenzifferblätter übertragen wird. Ende der 60er Jahre wurde der Tampondruck für neue Anwendungen entdeckt und durch die Verwendung von Silikontampons und den Einsatz von neu entwickelten Maschinenkonstruktionen zu neuem Leben erweckt. Silikon lässt sich leicht verformen, ist farbabweisend und gewährleistet dadurch eine hei vorragende Farbübertragung. Entsprechende Tampondruckmaschinen können Dekors, Sinnbilder, Bezeichnungen usw. auch auf unebene Gegenstände im direkten Druck aufbringen. Dabei sind dem Einsatz keine Grenzen gesetzt die Industrie hat mittlerweile für nahezu jedes Material die passenden Farben zur Verfügung gestellt. Das Anwendungsgebiet für den Tampondruck ist nur durch die Druckbildgröße begrenzt.

In den folgenden Bereichen und Industriezweigen ist der Tampondruck nicht mehr wegzudenken:

• Automobil-Zulieferindustrie
  
• Bürstenindustrie
  
• Computerindustrie
  
• Elektro-/Elektronikindustrie
  
• Halbleiterindustrie
  
• Haushaltsgeräte
  
• Kunststoffindustrie
  
• Medizinalbereiche
  
• Optik-/Schmuckindustrie
  
• Optische Datenträger
  
• Rüstungsindustrie
  
• Spielwarenindustrie
  
• Sportartikelindustrie
  
• Telekommunikationsindustrie
  
• Uhrenindustrie
  
• Unterhaltungselektronik
  
• Werbeartikelindustrie
  

Man muss den Tampondruck als eine Ergänzung in der Palette der Druckverfahren betrachten. Er hat sicher seine Grenze gegenüber dem Prägedruck, der durch Aufschweißen von Folie als Farbträger große Farbbrillanz bietet, jedoch relativ teuer ist und keine unebenen Flächen bedrucken kann. Auch Siebdruck bietet Vorteile gegenüber dem Tampondruck - so können mittels Siebdruck größere Machen mit einem dickeren Farbaufdruck versehen werden. Für unebene Flächen und Nass-in-Nass-Drucke wiederum eignet sich Siebdruck nicht.

Das Funktionsprinzip
Der Tampondruck ist ein indirektes Tiefdruckverfahren. In eine ebene Platte-das Klischee - werden, abhängig von der Art des Klischees, Vertiefungen eingeätzt, ausgewaschen oder gelasert. Diese werden mit Farbe gefüllt. Ein elastischer Stempel aus Silikonkautschuk der Tampon nimmt durch Aufdrücken einen Teil der Farbe auf und überträgt diese auf den zu bedruckenden Gegenstand.
Dank der Elastizität des Silikonkautschuks kann sich der Tampon bei der Farbabgabe dem zu bedruckenden Produkt anpassen. Die Wahl eines Tampons ist von der Form des zu bedruckenden Gegenstandes und der Druckbildart, Größe und Lage des Druckbildes abhängig, auch Größe und Druckkraft der Maschine sind zu beachten.
Drucktampons sind in verschiedenen Formen und Härten erhältlich. Der Tampon muss so gewählt werden, dass er sich leicht verformen lässt, das Motiv jedoch verzugsfrei auf das Druckgut überträgt. Er sollte so groß wie möglich sein, denn dann ist die Deformation beim Druckvorgang geringer. Die Form des Tampons ist immer gewölbt, so dass die Druckfläche eine Abrollbewegung ausführt. Diese ist erforderlich, um die aufliegende Luft auf Klischee- und Farboberfläche wegzudrücken. Nur wo die Tampondruckfläche mit der Farboberfläche in direkten Kontakt kommt, kann die Farbe vom Tampon aufgenommen und somit auch übertragen werden.
Je stärker gewölbt der zu bedruckende Körper, desto weicher muss der Tampon gewählt werden. Dabei können Zylinder in einem Winkel bis zu 90" bedruckt werden, Spezialtampons lassen Drucke in einem Winkel bis 120" zu. Besteht ein Druckbild aus mehreren Einzeldruckbildern, kann mit der Kombination von Einzeltampons das Druckproblem vielleicht besser gelöst werden oder es wird ein Spezialtampon verwendet, der aus mehreren sogenannten Nutzen besteht. Außergewöhnliche Drucke werden mit eigens konstruierten Spezialtampons ausgeführt.
Durch Einsatz von Höhenausgleichseinrichtungen lassen sich auch Drucke in verschiedenen Höhen gleichzeitig durchführen. Mit Kippkopfmaschinen kann die Farbe auf schräge oder senkrechte Flächen übertragen werden; Maschinenkombinationen können Gegenstände auch gleichzeitig mehrseitig bedrucken.
Wird ein Druckvorgang ausgelöst, so wird die auf dem Klischee liegende Farbe durch die Rakel in den Farbbehälter zurückgestreift. Von der im Klischee liegenden Farbe verdunstet Verdünner (Abb. 4); die Farboberfläche wild klebrig. Legt sich nun der Tampon über diese Fläche, haftet die Farbe am Tampon. Diese Farbschicht wird nun der zu bedruckenden Fläche zugeführt. Ablegen auf das zu bedruckende Teil haftet die Farbschicht am Gegenstand und löst sich vom Tampon.
Die Qualität des Druckbildes ist entscheidend von der Oberflächenbeschaffenheit des Drucktampons abhängig. Bei erstmaliger Verwendung neuer Tampons muss die Druckfläche aktiviert, das heißt Silikonöl aus der Oberfläche ausgewaschen werden. Hierzu verwendet man den Verdünner der eingesetzten Farben. Inzwischen gibt es auch neue Tampons, die gar nicht aktiviert werden müssen. Zur Reinigung der Druckfläche wird ausschließlich Klebeband empfohlen. Grundsätzlich darf die Druckfläche des Tampons nie trocken, auch nicht mit der Handfläche, abgerieben werden, da durch den resultierenden "Radiergummieffekt" der Tampon zerstört werden würde.
Fabrikneue Drucktampons haben eine glatte Druckfläche, die die Farbe optimal aus dem Klischee aufnimmt und eine gute Druckqualität gewährleistet. Nach einiger Zeit des Druckens kann die Druckfläche des Tampons durch den stetigen Kontakt mit Farbe und Verdünner aufquellen und die Qualität des Druckes lässt nach, da die optimale Farbübertragung beeinträchtigt wird. Im Idealfall können mit einem Tampon etwa 20.000-500.000 Drucke ausgeführt werden, was aber von mehreren Faktoren abhängig ist: Druckqualität, Art der Farbe, Form, Größe und Härte des Tampons sowie Form und Struktur des Druckgutes.
Die übertragene Farbschichtdicke liegt zwischen 4 bis 10 µm. Sie ist je nach Farbtyp und Farbton verschieden und wird auch von der Farbviskosität, dem Tamponmaterial, der Klischeeätztiefe sowie von Umwelteinflüssen wie Wärme, Luftfeuchtigkeit u.a. beeinflusst. Für einen Mehrfarbdruck "Nass in Nass" stehen Zusatzeinrichtungen zur Verfügung, wie z.B. Zwei-Farben- Tamponverschiebeeinheiten, Rundschalttische, Verschiebetische, Transfert-Carres (Ovalförderbänder) oderTransfert-Lineare (Linearförderbänder).

Der Film
Für eine gute Ätzung ist die Filmvorlage von großer Bedeutung. Ihrer Herstellung sollte das größte Augenmerk geschenkt werden. Für die Filmerstellung im Tampondruck ist wie für alle anderen Druckprozesse eine Druckvorstufe erforderlich. Mit den üblichen Grafikprogrammen werden ilic Vorlagen erfasst und für die speziellen Anforderungen des Tampondrucks digital aufbereitet.

Folgende Punkte sind hierbei zu beachten:

• Der maximale Durchmesser sollte mindestens 5 mm kleiner als der Topfdurchmesser sein.
  
• Die Farben müssen in der Filmvorlage exakt den Topfpositionen entsprechen, da nicht alle Maschinen Ungenauigkeiten durch frei positionierbare Tampons ausgleichen können.
  
• Volltonbilder müssen einen Farbwert von 100% in jeder Farbe aufweisen.
  
• Bei Rasterbildern darf der Farbwert nicht mehr als 80% in den Tiefen und nicht weniger als 10% in den Höhen erreichen.

Die Datei wird nun per RIP (Raster Image Processor) in eine Rastergrafik umgerechnet und an einen Laserdrucker ausgegeben. Dieser belichtet in einer Auflösung von 1.200 dpi fotografisches, lichtempfindliches Filmmaterial. Nach dem Durchlauf durch eine Entwicklermaschine ist ein positiver Film entstanden, mit dem wiederum das Klischee belichtet werden kann.

Klischees
Um den Druck ausführen zu können, benötigt man ein Klischee. Als Material wird für große Serien und für einen präzisen Druck eine gehärtete und geläppte Stahlplatte verwendet (Abb. 6). Diese wird mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen. Auf diese Schicht wird nun ein Film mit der Filmschicht nach unten aufgelegt und belichtet. Das Licht bewirkt ein Aushärten der lichtempfindlichen Schicht. Die durch das Motiv abgedeckten Partien bleiben weich und werden im Entwicklerbad entfernt. So wird das Druckbild auf dem Klischee freigelegt und kann im Ätzbad mit Salpetersäure, Eisen-Ill-Chlorid oder anderen Medien ausgeätzt werden. Die Ätztiefen betragen im Allgemeinen 22 µm, für feinste Schriften 16 µm.

Gerasterte Klischees
Obwohl die Mehrzahl der Maschinen inzwischen mit geschlossenen Farbgebersystemen produziert wird, sollte erwähnt werden, dass bei großflächigen Druckpartien auf Maschinen mit offenen Farbgebersystemen das Rakelmesser in das Druckbild einfallen kann. Dadurch wird die Farbe im Klischee ungleichmäßig verteilt zurückgelassen. Bei der Farbaufnahme verdrängt der Tampon durch seine Abrollbewegung die Farbschicht, so dass bei der Farbabgabe kein gleichmäßiges Druckbild entsteht. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden große Druckpartien eingerastert.

In den großen Druckfeldern bleiben nach dem Ätzen kleine Kegel-Stümpfe stehen, die folgende Vorteile bringen:

• Das Rakel wird von den kleinen Kreisflächen abgestützt, kann deshalb nicht einfallen und zu viel oder ungleichmäßig Farbe mitschleppen.
  
• Die Rasterkegel halten die Farbe gleichmäßig verteilt zurück.
  
• Der Tampon wird durch die kleinen Flächen abgestützt und kann keine Farbe verdrängen. Die Farbaufnahme ist gleichmäßig und folglich auch der Flächendruck.

Der von Teca-Print verwendete Rasterfilm für Stahlklischees hat eine Tiefe von 32 µm und 80 Linien/cm. Es bleiben also 64 kleine Kreisflächen/qmm stehen, deren Durchmesser jeweils 0,02 bis 0,03 mm beträgt. Dies erklärt auch, dass zur Herstellung der Klischees nur hochwertiges und feinkristallines Material verwendet werden sollte.

Kunststoffklischees
Für Kleinserien können Kunststoffklischees eingesetzt werden, die bei sorgfältiger, sauberer Behandlung mehrere tausend Drucke erlauben. Eine Blechträgerplatte ist mit einer lichtempfindlichen Kunststoffschicht versehen, die durch Lichteinwirkung polymerisiert und dadurch hart wird. Legt man einen Film auf und belichtet ihn, so bleiben die Bildpartien weich. Durch Auflegen eines Rasterfilms mit hellen Punkten werden durch nochmaliges Belichten diese Punkte auf dem Klischee ausgehärtet. Nach dem Auswaschen mit einem entsprechenden Auswaschmittel bleiben kleine Kegel-Stümpfe stehen, ähnlich wie bei der Herstellung von gerasterten Klischees.

Wasserauswaschbare Polymer-Klischees
Ein weiteres, etwas jüngeres Produkt sind polymere Platten, die am besten mit lauwarmem Wasser ausgewaschen werden. Der Einsatz von speziellen Auswaschmitteln erübrigt sich. Das Belichten dieser Klischees funktioniert genauso wie bei alkoholauswaschbaren Klischees. Ein gutes Nachtrocknen mit Warmluft und ein Nachbelichten unter UV-Strahlung ergeben bei diesen Kunststoffklischees recht gute Standzeiten.

Farben
Die Auswahl der Farben richtet sich nach den Erfordernissen, die an sie gestellt werden. Das können zum Beispiel sein: Abriebfestigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit, glänzende oder matte Anmutung, Witterungsbeständigkeit sowie Beständigkeit gegen Fette, Öle, Kosmetikcremes, Handschweiß, Säu-ren, Laugen, Verdünner oder Benzin.
Alle im Tampondruck verwendeten Farben sind speziell dafür entwickelt und auf eine schnelle Verarbeitungs- oder Taktzeit eingestellt. Als Pigmentträger und Bindemittel werden Epoxid-, Polyester- oder andere Harze verwendet, in die mit einem Walzwerk die Pigmente eingerieben werden. Andere Zutaten sind Lösungs- oder auch Anlösemittel, Füllstoffe, Verlaufmittel und Additive.

Einkomponentenfarben
In vielen Fällen können Einkomponentenfarben eingesetzt werden, die wegen ihrer langen Topfzeit leichter zu verarbeiten und auch wirtschaftlicher sind, sie haben zum Teil sehr hohe Abriebbeständigkeiten. Die Aushärtung erfolgt physikalisch oder oxidativ.

Zweikomponentenfarben
Werden sehr hohe Anforderungen an die mechanische Beanspruchung und Beständigkeit gestellt, z.B. bei Computer-und Schreibmaschinentasten, Schaltergriffen usw., werden Zweikomponentenfarben verwendet. Nach der physikalischen Trocknung, also Verflüchtigung der Verdünner, setzt die che-mische Reaktion ein. Die Aushärtung ist nach sechs Tagen weitgehend abgeschlossen.

Mischfarben
Mischsysteme ermöglichen es, alle Pantone- und RAL-Farbtöne nach Rezeptur selbst und kostengünstig zu mischen. Die Mischsysteme bestehen aus den Grundfarbtönen und einem Klarlack.

UV-Farben
Eine weitere Einkomponentenfarbe ist die UV-Farbe. Diese wird mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 180 bis 380 nm ausgehärtet. Dabei verknüpfen sich die Moleküle zu Makromolekülen. Vorteile dieser Farbe sind: schnelle Durchhärtung, kein Eintrocknen (konstante Viskosität), keine brennbaren organischen Lösungsmittel und keine Lösungsmittelemissionen. Bei ihrer Verarbeitung sind jedoch besondere Schutzmaßnahmen zu beachten. So muss die Strahlungsquelle vollständig abgeschlossen sein, um Sichtkontakt zu vermeiden. Zudem sind UV-Trockner sehr teuer, und es entsteht Ozon, das abgesaugt werden muss.

Nachbehandlung
Um die fertig bedruckten Teile sofort oder in sehr kurzer Zeit stapelbar zu machen, sollte eine Nachbehandlung durchgeführt werden. Das Druckbild wird mit einer Wärmequelle bestrahlt oder angeblasen oder mit einem Brenner beflammt, wodurch der Verdünner an der Oberfläche schneller verdampft. Bei Zweikomponentenfarben wird die chemische Aushärtung beschleunigt. Die molekulare Verkettung ist jedoch, wie bereits erwähnt, erst nach sechs Tagen abgeschlossen. Thermodiffusionsfarben müssen einer intensiven Wärmenachbehandlung unterzogen werden. Diese bewirkt, dass die Verdünner und Haftvermittler in der Farbe stark mit dem Grundmaterial in Reaktion gebracht werden. Das Material wird angelöst, und eine gute Haftung tritt ein.