Basics Tiefdruck

18. März 2014 | Von | Kategorie: Druckverfahren

TIEFDRUCK

Prinzip:
Beim Tiefdruck liegt die druckende Zeichnung minimal vertieft in der Druckform. Das Papier nimmt die Druckfarbe aus den Vertiefungen. Beim industriellen Tiefdruck wird die zu druckende Zeichnung in Form kleiner Näpfchen in das Metall geätzt, graviert oder gelasert. Die Näpfchentiefe beträgt an sehr hellen Bildstellen je nach Verfahren und Rasterweite 2-7 µm, an den dunklen Stellen etwa 28-45 µm.Die Hell – Dunkelwirkung, die Tonwerte des Bildes, entstehen durch unterschiedlich tiefe bzw. große Näpfchen. Die zwischen den Näpfchen stehenden Stege haben wichtige Funktionen: so halten sie die Farbe in den Näpfchen und außerdem geben sie der Rakel die notwendige Führung beim Reinigen der bildfreien Stellen.

Bild eines elektromechanisch gravierten Zylinders

 

Beim handwerklichen Druck wird die Zeichnung in eine Metallplatte eingeritzt oder eingeätzt (Kupferstich, Radierung).

Drei Arbeitsphasen sind zum Drucken notwendig: Einfärben, Reinigen der bildfreien Stellen, Drucken.

Einfärben: Bei dieser Arbeitsphase nehmen sowohl die Bildstellen als auch die bildfreien Stellen Farbe an. Die Druckform ist somit überall eingefärbt.

Reinigen: Damit nicht die ganze Druckform, sondern nur die vertiefte Zeichnung druckt, müssen die bildfreien Stellen von Druckfarbe gesäubert werden. Dies geschieht beim handwerklichen Druck durch Abwischen der Farbe von der Plattenoberfläche mit einem Lappen. Beim Maschinendruck besorgt dies die Rakel. Damit dies funktioniert, muß die Farbe für den handwerklichen Druck sehr kompakt und fest sein, für den Rakeltiefdruck dagegen sehr dünnflüssig.

Drucken: Der Bedruckstoff wird mit großer Kraft von einem Gegendruckzylinder, Presseur genannt, auf die Druckform gepreßt.

Dabei nimmt das Papier die Farbe aus den Vertiefungen. Beim industriellen Tiefdruck sollte es glatt und saugfähig sein, damit es mit der in den Näpfchen liegenden Druckfarbe in Kontakt kommt und sie aufsaugt. Der Presseur hat einen Überzug aus Hartgummi, damit die notwendige Elastizität gewährleistet ist. Moderne Druckmaschinen haben grundsätzlich elektrostatische Druckhilfen, die einen glatten Ausdruck ohne “missing dots” gewährleisten.

Da die Näpfchen unterschiedlich tief sind, ist die in der Druckform verbleibende Farbschicht ebenfalls unterschiedlich, und es wird ein mehr oder weniger dicker Farbauftrag vom Papier übernommen. Im Tiefdruck ist es demnach als einzigem Druckverfahren möglich, innerhalb einer Druckform verschieden dicke Farbschichten zu drucken und so verschieden helle oder dunkle Tonwerte zu erzeugen.

Daher werden im Tiefdruck überwiegend Produkte mit hohen Auflagen gedruckt, wie dies bei den auf dem Markt befindlichen Illustrierten erkennbar ist. Die Druckformherstellung ist im Gegensatz zu den anderen klassischen Druckverfahren (Hochdruck / Offsetdruck / Siebdruck) sehr aufwendig und muß durch die Druckkosten kompensiert werden.
Damit sich das relativ weiche Kupfer durch die Stahlrakel nicht zu schnell abnutzt, wird die fertige Druckform verchromt, da das harte Chrom von der Rakel und dem Druckvorgang weniger schnell abgenutzt wird. Mit verchromten Zylindern lassen sich Millionenauflagen drucken.

Charakteristisch für den modernen Tiefdruck sind dünnflüssige Druckfarbe auf Toluolbasis und die Rakel, die die überflüssige Druckfarbe von der Oberfläche der Druckform abstreift. Der industrielle Tiefdruck heißt deshalb auch Rakeltiefdruck. Als Druckform dienen Stahlzylinder mit einer ca.1 mm starken Grundkupferschicht, auf die je nach Formherstellungsverfahren entweder eine (Kupfer-) Ballardhaut oder eine mehr oder weniger dünne bzw.dicke Kupferschicht aufgekupfert wird (s. Ballardhaut-, Dickschicht-, Dünnschichtverfahren).

 

Anwendungsbereiche
Druckerzeugnisse des Tiefdrucks sind in erster Linie Zeitschriften. Kataloge, Prospekte in großen Auflagen. Aber auch im Verpackungsbereich spielt der Tiefdruck eine bedeutende Rolle, für Faltschachteln, auch für Kunststoff- und Metallfolienverpackungen. Da letztere Materialien nicht saugfähig sind, wird die Farbübertragung auf den Bedruckstoff, wie auch im Illustrationstiefdruck, mit elektrostatischer Aufladung unterstützt.

 

Erkennungsmerkmale
Alle druckenden Stellen, also auch die Schrift, müssen im Tiefdruck in Näpfchen aufgeteilt, also gerastert werden. Die am Rande gezahnten Buchstaben sind ein deutliches Erkennungsmerkmal. Dazu kommt, daß der Bedruckstoff (Papier, Folie) immer eine sehr glatte Oberfläche aufweisen muß. Das Tiefdruckpapier fühlt sich weich und lappig an.

Je nachdem, welche Druckform verwendet wird, ist zu unterscheiden nach konventioneller Ätzung (Näpfchen sind gleich groß aber verschieden tief) und gravierter oder gelaserter Druckform (Näpfchen sind unterschiedlich groß und unterschiedlich tief). Manchmal drucken die Näpfchen nicht ganz aus, so daß auch hier Unterschiede zu Hoch- oder Offsetdruck erkennbar sind. Diesem Mißstand wird im modernen Illustrationstiefdruck mit elektrostatischen Ausdruckhilfen entgegengewirkt.

 

Der Rakeltiefdruck / Formherstellungsverfahren

Dünnschichtverfahren
Hier wird durch das Aufgalvanisieren einer Kupferschicht auf das Grundkupfer von ca. 60 – 80µm eine innige Verbindung mit dem Grundkupfer hergestellt.In diese Schicht wird graviert. Nach Druckende wird der Zylinder entchromt und die Gravur mittels Zylinderbearbeitungsmaschinen (DuoStar / PolishMaster / Surfacepilot) abgeschliffen, abgefräst oder abgedreht.
Vorteile: Permanent exakte Zylindergeometrie – in sehr kurzer Zeit steht ein gravierfertiger Zylinder zur Verfügung – geringer Materialverbrauch, abgespantes Kupfer wird zurückgegeben und gutgeschrieben – Vollautomatisierbar.
Nachteile: Zylinder müssen jedesmal entchromt werden – je nach Standort mehr Zylindertransporte gegenüber Dickschicht – Anzahl der benötigten Anlagen höher als beim Ballardhautverfahren, daher höhere Investitionskosten.

 

Dickschichtverfahren
Das Dickschichtverfahren entspricht prinzipiell dem Dünnschichtverfahren. Lediglich die aufgekupferte Schicht ist ca. 300-400 µm stark, so daß 3 bis 4 mal der Zylinder abgedreht oder abgefräsat werden kann. Man erhält also gravurfertige Zylinder in der Plus – Null – und Minusebene. Das Gravurbild auf der untersten (Minus) Ebene wird nicht mehr abgedreht oder -gefräst, sondern es wird in die bestehende Gravur aufgekupfert.
Vorteile: Permanent exakte Zylindergeometrie – in sehr kurzer Zeit steht ein gravierfertiger Zylinder zur Verfügung – geringer Materialverbrauch, abgespantes Kupfer wird zurückgegeben und gutgeschrieben – in der untersten Ebene muß die Gravur nicht abgedreht oder gefräst werden, sondern es kann direkt in das Gravurbild aufgekupfert werden.- Je nach Standort geringerer Zylindertransport durch 3faches aufkupfern – Vollautomatisierbar.
Nachteile: Zylinder müssen entchromt werden – Längere (3-4fache) Aufkupferungszeit – Anzahl der benötigten Anlagen höher als beim Ballardhautverfahren, daher höhere Investitionskosten.

 

Ballardhautverfahren
Auf das sogenannte Grundkupfer wird eine etwa 0,1 mm dicke Kupferhaut aufgalvanisiert, in die das Druckbild früher eingeätzt, heute meist eingraviert wird. Diese Kupferhaut, nach dem Erfinder auch Ballardhaut genannt, wird nach dem Auflagendruck wieder vom Zylinder abgezogen, um diesen neu aufzukupfern und somit wieder verwenden zu können. Damit dieses Abreißen gelingt, muß zwischen dem Grundkupfer und der Ballardhaut eine dünne Trennschicht aus Silber (Oxidation) aufgebracht sein.

Laser / Zinkverfahren
Vorbemerkung: An die galvanische Beschichtung der Formzylinder für die Lasergravur werden spezielle Anforderungen gestellt, z.B. sollte es bei den lasergravierten Näpfchen keinen Aufbau durch geschmolzenes Zink geben. Das Zinkmetall muß explosionsartig verdampfen.

Zur Verbesserung der Zinkabscheidung und –qualität werden dem Elektrolyten Additive zugesetzt. Dies sind insbesondere Zusätze die den Glanz, die Härte, die Abscheidestruktur (Korngröße), und den Alkaligehalt des Elektrolyten beeinflussen.

Beim Laser / Zinkverfahren wird auf einen gravurfertigen Kupferzylinder eine 60- 80 µm starke Zinkschicht galvanisch aufgebracht. Nach einer entsprechenden Oberflächenpolitur ist der Zylinder laserfertig

 

Druckformen für den Tiefdruck

Zu unterscheiden sind elektromechanische Gravurverfahren (incl. Piezotechnik) und Laserverfahren bzw. Systeme, die sich wiederum gliedern in:

  • Laserdirektgravur (MDC, Max Dätwyler Corporation)
  • Laserresistsystem (MDC Schepers / Ohio)
  • Laserphotoresistsystem (Think)

 

Laser- Gravurverfahren

Die derzeit auf dem Markt befindlichen Lasersysteme für die Tiefdruckformherstellung sind überwiegend im Verpackungsbereich verbreitet. Lediglich das Laserdirektverfahren der Firma Dätwyler wird zur Herstellung von Tiefdruckformen im Illustrationstiefdruck eingesetzt.

Lasergravur MDC: Zeichnerische Darstellung von SHC – Näpfchen mit Parameterangaben (Quelle MDC)

 

Elektromechanische Gravurverfahren

Die großen Anbieter auf diesem Markt sind Hell Gravure Systems (HGS) und Max Dätwyler Corporation (MDC). Die Gravursysteme beider Firmen arbeiten nach dem elektromagnetischen System.

1998 gelang es HELL Gravure Systems als erstem Anbieter, ein Graviersystem mit doppelter Graviergeschwindigkeit zur Serienreife zu entwickeln. Andere Ansätze die Graviergeschwindigkeit zu steigern, wie piezoelektrische oder magnetostriktive Verfahren, sind bis heute in der Praxis gescheitert. Einzig das bewährte elektromagnetische Verfahrensprinzip hat sich durchgesetzt.

 

Wie funktioniert ein Gravursystem?

Die Übertragung der Bildinformation in den Tiefdruckzylinder erfolgt durch Graviersysteme. Das Graviersystem ist ein elektromechanisches Schwingsystem. Auf einer drehbar gelagerten Achse befinden sich ein zwischen den Polen eines Magneten liegender Anker und ein Diamantstichel. Wird das System durch einen bestimmten Strom erregt, wird der Anker elektromagnetisch ausgelenkt und die Ankerachse gedreht. Die Verdrehung der Ankerachse liegt bei maximal ± 1 Grad. Der fest auf die Ankerachse gesteckte Diamantstichel wird durch diese Drehbewegung ausgelenkt und setzt somit die Größe des Stromes in eine entsprechend große Einschneidtiefe in der Zylinderoberfläche um.

Das Graviersystem wird von zwei überlagerten Signalen aus dem Gravierverstärker angesteuert.

Zum Aufbau des Bildes liefern die Gravurdaten ein bildabhängiges Signal, das die Eindringtiefe des Stichels in die Zylinderoberfläche steuert. Zum Aufbau des Gravurrasters wird ein zweites Signal mit konstanter Frequenz erzeugt, das den Stichel senkrecht zur Zylinderoberfläche in eine Vibration versetzt. Die Frequenz der Vibration ist vom Graviersystem und vom Gravurraster abhängig und kann bis zu 4000 bzw. 8100 Hertz betragen. Das heißt, es können 4000 bzw. 8100) Näpfchen pro Sekunde erzeugt werden.Der dabei abgetragene Kupferspan hinterlässt einen Grat. Dieser wird durch einen Diamantschaber abgetragen und anschließend abgesaugt.
Mit einem Gleitfuß, auf dem sich das Graviersystem auf der Zylinderoberfläche abstützt, wird eine mechanische Grund­einstellung vorgenommen. Mit Reglern am Gravierverstärker kann der Hub des Stichels entsprechend den vorgegebenen Eckwerten genau und wiederholbar eingestellt werden.

Zur Vermeidung des Moiré-Effektes bzw. der Farbdrift muss dafür gesorgt werden, dass die Näpfchen der verschiedenen Farben nicht genau übereinander liegen bzw. parallel ausgerichtet sind.Dies wird dadurch erreicht, dass man die Umfangsgeschwindigkeit und / oder die Vorschubgeschwindigkeit bzw. die Schrittweite der Maschinen variiert. Die Folge sind verschiedene Rasterwinkelungen. Abgesehen von der Winkellage ändern sich zwangsläufig dabei auch die Näpfchenformen; man spricht von gelängten oder gestauchten Näpfchen.

Für die farbdrift- und moiréfreie Gravur von HGS gelangen die Winkel 0 (gestaucht), 2 (gelängt), 3 (grob) und 4 (fein) zur Anwendung.

Der K6 –Vollautomat für höchste Ansprüche
Für den Illustrationstiefdruck wurde der K6 neu entwickelt, die Bedienung gegenüber vorherigen Modellen drastisch vereinfacht und automatisiert. So wird z.B. die Nut im Zylinder erkannt und der GBS (Gravur-Bildlinien-Start) entsprechend eingestellt, der Probeschnitt automatisch für Licht, Mitte und Tiefe graviert, mittels „CellGuard“ vermessen, bei Abweichungen neu graviert und erneut vermessen bis die voreingestellten Toleranzwerte erreicht werden.

Die Gravursysteme werden ebenfalls vollautomatisch entsprechend der Strangbreite gerückt. Vor Gravurbeginn wird über einen Sprühkopf, ebenfalls automatisch, der Gravur­zylinder mit einem Gleitölfilm versehen, damit ein einwandfreies „Gleiten“ von Schaber und Gleitfuß gewährleistet ist.Nach Gravurende überprüft „CellGuard“ die gravierten Näpfchenqualität Ein sogenanntes“CellGuard Certificate“ kann auf dem Drucker ausgegeben werden. Es protokolliert Angaben bezüglich Maschine, Form, Sollwerten usw. und zeigt die aktuellen Mess-Bilder aller Stränge an.

Diese „Features“ führen zu einer sehr guten Gravurqualität auf „Knopfdruck“! Hell Gravure Systems hat mit dem K6 den wichtigsten und hochwertigsten Baustein für eine vollauto­matisierte Druckformher­stellung im Tiefdruck realisiert.

 

Vision – 3 – die derzeit schnellsten elektro­me­chanischen Graviersysteme

Die 7500 Herz schnellen Sprint – Graviersysteme im K406 und K6 der Firma HGS werden durch die Vision – 3 Graviersysteme der Firma MDC mit 8100 Herz noch übertroffen. Der „GRAVOSTAR 900“ war die erste vollständig automatisierte Gravurma­schine für den Illustrationstiefdruck auf dem Markt. Der GRAVOSTAR 900 steigert die Produktivität bei verbesserter Qualität. Bereits in der Grundausstattung ist die motorisierte Kopfverstellung bei Formatwechseln sowie das VISTA® Zellenmesssystem bei der GS 900 enthalten. Hierdurch werden Rüstzeiten verkürzt und eine hohe Konsistenz sowie eine perfekte Wiederholbarkeit der gravierten Formen erreicht. Eigens für den GRAVOSTAR wurde auch das Layoutsystem Impose 2 entwickelt, das zu den Besten gehört, was auf dem Markt für den Prepress – Bereich geboten wird.

Nach erfolgter Zylinderaufnahme positionieren sich die VISION-Köpfe, führen Testschnitte durch und beginnen mit dem Gravierprozess. Übrig bleibt das Entladen des Zylinders – auf Kundenwunsch auch automatisch. Der GRAVOSTAR ist als Option über Schnittstellen in vollautomatische Prozesslinien und Zylindertransport-Systeme integrierbar. Der GRAVOSTAR wird mit Daetwyler VISION 3 Gravierköpfen als Standartausrüstung geliefert. Die Gravierkopfleistung liegt bei über 8.000 gravierte Zellen pro Sekunde. Ein hochentwickeltes geschlossenes Regelsystem bürgt für optimale Qualität, Stranggleichheit und Effizienz bei der Gravur. Der Stichelwechsel wird durch ein spezielles Kassettensystem einfach gemacht und minimiert die Maschinenstillstandszeit

Unter “Fachartikel” finden Sie den kompletten Bericht der Serie über Tiefdruck als PDF

 

Quelle: http://www.sv-dm.de/Basics__Tiefdruck/basics__tiefdruck.html

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