UV-härtende Farben

Die richtige Farbe für Bedienpanels am HMI

| Redakteur: Bernhard Richter

Fingerführende Prägungen, hinterleuchtete Symboliken und Verschwindeeffekte unterstützen die sichere, ergonomische Maschinenbedienung
Fingerführende Prägungen, hinterleuchtete Symboliken und Verschwindeeffekte unterstützen die sichere, ergonomische Maschinenbedienung (Bild: Griessbach)

UV-härtende Farben ermöglichen schnelle Druckvorgänge in hoher Qualität. Damit beim Druck mit unter UV-Licht aushärtenden Farben ein gutes und robustes Druckergebnis erzielt wird, muss auf einiges geachtet werden.

Als Hersteller für Bedien- und Anzeigesysteme setzt das Unternehmen Griessbach verstärkt UV-härtende Farben für die Frontfolien-Bedruckung der Steuerungssysteme ein, die komplett nach den Design-Vorgaben des Anwenders gestaltet werden können. Am Beispiel des HMI-Herstellers zeigt sich warum UV-härtende Lacke eine gute Alternative zu herkömmlich aushärtenden Farben sein können.

Thermische Trocknung vs. UV-Härtung

„Die umweltfreundlichen UV-Farben bieten gegenüber lösemittelhaltigen Druckfarben viele Vorteile“, erklärt Christian Schorm, Fertigungstechnologe der Luckenwalder Griessbach GmbH. „Bei herkömmlichen Farben, die unter Verdunstung des Lösemittels trocknen, dauert die vollständige Aushärtung oft mehrere Stunden und belastet die Raumluft. Außerdem können Wärme und Licht die Prozessstabilität beeinträchtigen und an den Maschenöffnungen der Schablone anhaftende Farbreste zu Qualitätseinbußen des Druckbildes führen.“

Nach dem Druck direkt weiterverarbeiten

Unter UV-Licht aushärtende Farben lassen sich dagegen fast unmittelbar nach dem Druck weiterverarbeiten. Sie sind sehr farbkonstant, bieten eine hohe Punktschärfe und setzen sich nicht an den Sieböffnungen fest. „Aufgrund der schnellen Aushärtung können wir die verschiedenen Farbschichten zügig nacheinander auftragen und haben dann sofort das endgültige Druckergebnis ohne spätere trocknungsbedingte Farbtonveränderung vor Augen. Mittlerweile bedrucken wir daher den Großteil der Frontfolien unserer Bediensysteme mit UV-Farben“, ergänzt Schorm.

Unterschiede in der Härte, Haftung und Geschwindigkeit

Spezialisierte Hersteller bieten eine breite Palette UV-härtender Siebdruckfarben für verschiedene Druckaufgaben, Bedruckstoffe, Druckgeschwindigkeiten, Aushärtezeiten und Haftbedingungen an. Die einzelnen Mischungen setzen sich aus Farbpigmenten, Bindemitteln, UV-Monomeren, Fotoinitiatoren und Additiven zusammen. Bei Bestrahlung mit UV-Licht bilden die Fotoinitiatoren reaktive Teilchen, die durch Polymerisation der Monomere die Aushärtung des Druckfilms bewirken. Über als Verdünner beigemengte Acrylate oder Epoxide wird die Konsistenz der Druckfarbe dem jeweiligen Anwendungszweck angepasst. Durch weitere Additive wie Verdicker, Härter, Netz- oder Verlaufsmittel können spezifische Druckeigenschaften der Farbe zusätzlich modifiziert werden. Abhängig von Farbtyp, Druckaufgabe, Maschinengeschwindigkeit und dem Bedruckmaterial benötigen unter Bestrahlung mit UV-Licht aushärtende Farben unterschiedlich hohe Trocknungsenergien. Während schnellreaktive Farben zur Bedruckung von Papier, Kunststoffen wie PVC oder Polystyrol im Trockner bei Bestrahlung mit 100 mJ/cm² bis 350 mJ/cm² aushärten, bedarf die Fixierung von Farben, die für den UV-Druck auf Polycarbonat, Metall oder Glas spezifiziert sind, einer vielfach höheren UV-Energie.

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Haftet sicher auch im Schichtaufbau

Der Grad der Aushärtung beeinflusst wesentlich die Haftung und Haltbarkeit des Schichtaufbaus. Wenngleich sich UV-Farben in der Regel gut überdrucken lassen, sollte die Aushärtung des Druckfilms beim mehrfarbigen Schichtaufbau kontinuierlich geprüft werden, um gegebenenfalls die Bestrahlungsenergie mit zunehmender Schichtstärke zu erhöhen. Bei zu geringer UV-Bestrahlung der einzelnen Druckschichten reduzieren sich die Farbhärtung und -haftung, weil das UV-Licht die Farbschichten nicht vollständig durchdringen kann. Farbtöne neigen dann zum Verwischen und die Kratzfestigkeit des Druckfilms nimmt ab. „Je mehr Farbschichten aufgetragen werden, desto größer wird aber auch die Gefahr einer Überhärtung“, berichtet Karin Behnke, Leiterin Siebdruck bei Griessbach. „Dann finden neu aufgebrachte Farbschichten keinen Haftgrund mehr und lösen sich ab. Wir haben daher gründlich geprüft, welche Farbsysteme sich für unsere Folienbedruckung am besten eignen, um auch bei hoher Schichtstärke eine optimale Aushärtung und Haftbeständigkeit zu erreichen.“ Mit der gefundenen Lösung wird ein deutlich höherer Durchsatz erzielt, da sich ganze Chargen auch bei vielschichtigem Farbaufbau ohne längere Aushärtezeiten und aufwändige Siebreinigung drucken lassen.

Feinmaschige Siebe sorgen für gutes Druckbild

Die hohe Punkt- und Kantenschärfe von UV-Farben erlaubt den Einsatz feinmaschigerer Siebe und sorgt auch bei feinsten Konturen für besonders akkurate Druckergebnisse. Weil die Bedruckung auf der Folienrückseite erfolgt, um Beschriftungen, Piktogramme und andere Dekorelemente witterungs- und chemikalienbeständig vor Abnutzung schützen, wird der Farbton auf die jeweilige Folienstärke und -beschaffenheit abgestimmt und mittels Spektralfotometer auf Farbechtheit überprüft. „Die exakten Farbwerte für jedes kundespezifische Foliendesign haben wir in unserer Rezeptverwaltung hinterlegt“, sagt Behnke. „Zur Präzision und Farbtreue kommt die drucktechnische Umsetzung von lichtdurchlässigen Bereichen für die Signal- und Funktionsbeleuchtung. Hier kombinieren wir den UV-Druck mit lösemittelhaltigen Lasurfarben, um transluzente Felder für die Hinterleuchtung zu erzeugen.“ Eine weitere Besonderheit stellt der Druck von Verschwindeeffekten dar. Entsprechend bedruckte Felder und Symboliken werden nur dann durch Ausleuchtung sichtbar gemacht, wenn sie als Bedienoption verfügbar sind. Eine zum Abschluss als Sperrschicht aufgebrachte Hinterdruckung stellt die Opazität aller unbeleuchteten Flächen sicher.

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Präzisionsdruck mit hohem Durchsatz

Für den UV-Druck seiner Frontfolien hat Griessbach eine neue vollautomatische Produktionslinie aus Stoppzylinder-Siebdruckmaschine und drei Trocknermodulen in Betrieb genommen. Während des Druckvorgangs wird die Folie über einen rotierenden Zylinder unter dem horizontal verfahrenen Sieb und einer feststehenden Rakel hindurchgeführt. Der sofortige Absprung sorgt für ein durchgängig makelloses Druckbild. Der automatisierte Einzug und die stufenlos regelbare Druckgeschwindigkeit ermöglichen einen hohen Durchsatz bei exakter Passergenauigkeit und Druckgeschwindigkeiten bis zu 4.000 IPH. „Für uns war die hohe Präzision ausschlaggebend. Deshalb haben wir uns für eine Maschine entschieden, die auch im Prospekt- und Werbedruck zur Veredelung eingesetzt wird. Durch den vollautomatischen Druckprozess ist vom Einzug über die Bedruckung und Aushärtung bis zum Abstapeln eine konstant hohe Qualität sichergestellt“, sagt Schorm.

Sämtliche druckspezifischen Parameter wie Taktgeschwindigkeit, Rakel- und Siebeinstellung können abgestimmt auf Farbeigenschaften, Schichtstärke und Bedruckmaterialien eingestellt werden. Mit ihrem 720 mm x 520 mm großen Druckbereich deckt die Maschine alle erforderlichen Formate für den Foliendruck ab. Die gesamte Anlage ist etwa 15 m lang und umfasst neben Anleger und Druckmaschine drei Kammern zur Fixierung der Farbschichten. In den ersten beiden Modulen werden lösemittelhaltige Farbschichten getrocknet, das dritte dient zur Aushärtung und Kühlung von UV-Druckfarben. Weil sich mit Zylinderstopp-Maschinen konstruktionsbedingt nur biegsame Bedruckmaterialien verarbeiten lassen, führt Griessbach die Glas- und Metallbedruckung weiterhin an seinen bewährten Flachbett-Siebdruckmaschinen durch.

Fazit

Die akkurate, farbtreue, witterungs- und reinigungsbeständige Folienbedruckung für Bedienfronten leistet einen wichtigen Betrag zur sicheren und nutzerfreundlichen Maschinenbedienung im Innen- wie Außeneinsatz. Für eine ebenso hochwertige wie zeit- und kosteneffiziente Folienbedruckung setzt Griessbach modernste Drucktechnik mit UV-Aushärtung ein. Auch bei großen Schichtstärken werden damit optimale Druckergebnisse in hoher Prozessgeschwindigkeit erreicht.

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