Umfassende Bewertung leistungsfähiger Druckfarben

In der industriellen Fertigung gewinnt der Digitaldruck aufgrund höherer Wirtschaftlichkeit, Flexibilität und Geschwindigkeit zunehmend an Bedeutung. Das Bedrucken industrieller Erzeugnisse stellt jedoch besondere Herausforderungen an die zu verwendenden Farben. Im Projekt »Innovative Druckfarben für den industriellen Digitaldruck« (InDiPrint) arbeiteten das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) zusammen mit der Printing Inks Technology GmbH (PIT GmbH) an der Entwicklung und umfassenden Bewertung leistungsfähiger Druckfarben für den industriellen Digitaldruck.

© Fraunhofer IMWS
Oben: Farbsatz DIGHAL – Druckfarben Black, Cyan, Magenta und Yellow Unten: Druckversuche mit den Primärfarben Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb in einem Farbsatz der PIT GmbH; lichtmikroskopische Aufnahmen.
Das Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Klassische Druckverfahren, wie zum Beispiel der Offsetdruck, bei dem mittels einer Druckplatte oder Druckform das Druckbild aufgebracht wird, werden zunehmend durch digitale Druckverfahren abgelöst. Dabei wird die gewünschte Information direkt vom Computer auf das jeweilige Material aufgebracht. Wurde der Digitaldruck bisher aufgrund seiner kurzen Umrüstzeiten hauptsächlich für kleinere Stückzahlen verwandt, so setzen jetzt immer mehr Unternehmen auch bei großen Auflagen auf dieses Verfahren. Grund ist unter anderem die größere Flexibilität, die auch individualisierte Drucke ermöglicht. Zudem können mittels Digitaldruck großflächige Drucke mit Bahnbreiten bis 2 Meter bei hohen Druckgeschwindigkeiten von bis zu 50 Meter pro Minute mit einer Auflösung von 1200 dpi hergestellt werden.  

Druckgeschwindigkeit und Präzision, auch auf großen Flächen, stellen jedoch spezielle Anforderungen an Druckfarben, denn die physikalischen Parameter der Druckfarben müssen an die Architektur und Funktionsweise der Druckköpfe individuell angepasst werden. Einerseits müssen kundenspezifische Farbbrillanz, Abriebfestigkeit, UV-Beständigkeit und auch Umweltverträglichkeit gewährleistet sein; andererseits müssen sich Hersteller von Druckern und Druckköpfen darauf verlassen können, dass neue Druckfarben für den industriellen Druck auch einwandfrei funktionieren.

Im gemeinsamen Forschungsprojekt »InDiPrint« entwickelte das Fraunhofer IMWS zusammen mit der PIT GmbH neben passgenauen Farbsystemen, mit denen sich beispielsweise Papier, Textilien oder Kunststoffe bedrucken lassen, auch ein universelles Bewertungssystem, das die Entwicklung neuer Inkjet-Druckfarben beschleunigt. »Im Projekt konzentrierten wir uns im Besonderen auf die grundlegenden Struktur-Eigenschaftsbeziehungen der neuen Druckfarben. Dabei standen insbesondere die komplexen Einflüsse von Druckfarbenzusammensetzung und druckrelevanten physikalischen Eigenschaften, wie Viskosität, Dichte und Oberflächenspannung im Fokus«, sagt Dr. Sven Henning, Wissenschaftler in der Gruppe »Polymerbasiertes Materialdesign« am Fraunhofer IMWS.

Entwicklungszeiten für neue kundenspezifische Druckfarbensysteme können so, durch den schnellen Ausschluss von Abbildungsfehlern, noch im Entwicklungslabor verkürzt werden. Auch kann durch die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen zu bedruckenden Oberflächen, wie etwa Papiere, Textilien oder Polymere, und den speziell dafür entwickelten Farbsystemen, eine Verbesserung der Qualität und Gebrauchseigenschaften erreicht werden. Projektleiter Dr. Sven Henning geht davon aus, dass sich die im Projekt gewonnen Erkenntnisse zu Strukturbildungsprozessen auch auf den polymerbasierten Druck oder auf digital gedruckte Materialsysteme bei der Entwicklung neuartiger biomedizinischer Materialien übertragen lassen.

Gefördert wurde das Projekt von der Investitionsbank Sachsen-Anhalt im Rahmen des EFRE-Programms.