10.5.5.1 Maschinen
Druckmaschinen: Gemäß dem Produktionsablauf steht am Beginn die Etikettendruckmaschine. Die wesentlichen Druckverfahren sind der Flexodruck, der Digitaldruck, der Siebdruck und der Offsetdruck.
Mit Digitaldruck bezeichnet man allgemein Druckverfahren, bei denen die Informationen direkt vom Computer aufs Papier gebracht werden, ohne dass eine Druckvorlage erzeugt wird. Dabei wird die Technologie des Farbdruckers mit der Mechanik einer Druckmaschine verbunden.
Flexodruck: Als Hochdruckverfahren verwendet der Flexodruck fotopolymere Auswaschdruckplatten (Hochdruckplatten) oder Nachformungen davon (sogenannte Gummidruckplatten) als Druckformen. Der Flexodruck gilt als sehr schnelles, unkompliziertes Druckverfahren.
Siebdruck: Beim Siebdruck besteht die Druckform aus einem Siebgewebe mit Druckschablone. Die Druckfarbe wird durch die Druckform hindurch auf das zu bedruckende Material übertragen.
Offsetdruck: Als Flachdruck-Verfahren basiert der Offsetdruck auf dem unterschiedlichen Benetzungsverhalten von druckenden und nicht druckenden Bereichen der Druckform. Beim Drucken nehmen die oleophilen („ölfreundlichen”) Bildstellen die ölartige Druckfarbe an, die bildfreien hydrophilen Stellen stoßen sie ab. Der Offsetdruck arbeitet indirekt: Die Druckform überträgt das Druckbild auf einen Gummizylinder, der seinerseits das Papier beziehungsweise anderes Material bedruckt. (Quelle für alle Druckverfahren: https://www.printproduction.de/wieesgeht/drucklexikon-digitaldruck-offesetdruck-aachen)
Grundsätzlich werden Druckmaschinen mit einer Arbeitsbreite bis 500 Millimeter vorwiegend im Endlosdruck (Rolle zu Rolle) eingesetzt. Hierbei gibt es unterschiedliche Druckverfahren, die dann auch unterschiedliche Druckmaschinen bedingen. Das Bild zeigt eine typische Flexodruckmaschine (Rotativ, Reihenbauweise) für die Etikettenherstellung.
1. Abrollung
2. Druckwerk
3. Aushärtung (UV-Lampe)
4. Stanzeinheit (Im Bild nicht zu sehen ist der Zylinder mit dem Stanzblech.)
5. Matrix-Gitteraufwicklung
6. Aufrollung
Abb. 10.5.5.4: schematische Darstellung einer Flexodruckmaschine (Rotativ, Reihenbauweise) für die Etikettenherstellung (Quelle: Eigene Darstellung)
In der Etikettenherstellung gebräuchliche Druckverfahren
Dargestellt werden hier die im Etikettendruck üblichen Druckverfahren: Hochdruck/Flexodruck, das meistgenutzte Verfahren, der Digitaldruck, der Siebdruck und der Offsetdruck. Ausführlichere Angaben zum Druck allgemein und zu weiteren Druckverfahren finden Sie im Kapitel „9.2 Industrielle Druckverfahren“ dieses Wikis.
Hochdruckverfahren/Flexodruck: Die Druckplatte besteht hier aus einem hochstehenden und einem tiefstehenden Bereich. Der hochstehende Bereich nimmt dabei die Farbe innerhalb der Druckmaschine an und überträgt diesen Farbauftrag auf den Bedruckstoff, das spätere Etikett.
Nach dem Druckwerk schließt sich jeweils eine Farbhärtungsanlage an – im Etikettendruck ist dies in aller Regel eine UV-Lampe: In der Druckfarbe sind sogenannte Photoinitiatoren enthalten (als Inhaltsstoff zur Druckfarbe). Diese sorgen dafür, dass die Druckfarbe unter Licht sofort aushärtet. Früher wurde eine Trocknung auch mithilfe von Warmluft erzielt – dieses Verfahren wird heute nur noch selten angewendet.
Photoinitiatoren sind chemische Verbindungen, die nach Absorption von (UV-) Licht in einer Photolysereaktion zerfallen und so reaktive Spezies bilden, die eine Reaktion starten (initiieren) können (meist eine Polymerisation). Photoinitiatoren sind Bestandteile von strahlungshärtenden Lack- und Harz-Formulierungen, die in Sekundenbruchteilen durch Bestrahlung mit UV-Licht ausgehärtet werden können. Einsatzgebiete sind beispielsweise die Möbel- und Parkettlackierung sowie Druckfarben.
In der Etikettenherstellung wird eine spezielle Variante des Hochdruckverfahrens angewendet: der Flexodruck. Beim Flexodruckwerk ragt eine Tauchwalze in den Farbkasten und nimmt die Farbe auf, gibt sie an die Rasterwalze ab – diese besitzt Näpfchen: Das sind winzige Vertiefungen, in denen sich die Druckfarbe sammelt – je tiefer diese Näpfchen sind, desto mehr Farbe wird übertragen. Die Rasterwalze gibt dann ihrerseits die Farbe an den Druckzylinder ab. Zwischen dem Druckzylinder und einem Gegendruckzylinder läuft dann die Material-bahn hindurch, die so bedruckt wird.
Abb.: 10.5.5.5: Druckwerk beim Flexodruck (Quelle: Eigene Darstellung)
Die Rasterweite gibt an, wie viele Rasterzellen sich auf einer Strecke von einem Zentimeter befinden. Je mehr Rasterzellen pro Zentimeter, desto feiner ist die Rasterung. Beim für den Etikettendruck vielfach verwendeten Flexodruck sind 48er-beziehungsweise 60er-Raster erreichbar. Beim 60er-Raster (60L/cm) sind auf einem Zentimeter 60 Rasterpunkte angeordnet. Demzufolge befinden sich dann auf 1 cm² 60 x 60 = 3600 Rasterpunkte. Zum Vergleich: Im Zeitungsdruck sind grobe Rasterweiten (28er- bis 40er-Raster) üblich. (Quelle: https://www.henkel-verlag.de/techniklexikon/etikettenlexikon/)
Flexodruck findet mit Direktdruckmaschinen statt: Hier wird die Farbe von der Druckplatte (Klischee) unmittelbar auf den Druckstoff abgegeben. Der Vorteil des Flexodrucks ist ein schneller Farbwechsel. Dazu wird der gesamte Farbkasten mit Tauchwalze aus der Maschine genommen und in einer externen Reinigungsmaschine gereinigt. Ein sauberes Farbbecken mit Tauchwalze wird wieder in das Druckwerk eingebaut und mit Farbe befüllt. Somit kann in wenigen Minuten ein Farbwechsel stattfinden. Etiketten sind in den meisten Fällen mit Sonderfarben ausgestattet – deshalb ist der Flexodruck im Etikettenbereich auch das meistverwendete Druckverfahren. Nachteile: Bei Rasterverläufen im Flexodruck entsteht meist eine Abrisskante. Der Druckzuwachs ist wesentlich höher als beim Offsetdruck (Flachdruck).
Abb. 10.5.5.6 zeigt eine Flexodruckplatte: Die zu druckenden Elemente stehen erhaben; zu sehen ist ein Text, der bereits Spuren der schwarzen Druckerfarbe trägt. (Quelle: Eigene Darstellung)
Abb. 10.5.5.7: Punktraster aus dem Flexodruck – vergrößerte Darstellung von 100 Prozent (links) zu 0 Prozent (rechts). (Quelle: Heidelberger Druck)
Digitaldruck: Digitaldruckmaschinen arbeiten grundsätzlich genauso wie bekannte Desktop-Drucker, allerdings im industriellen Umfeld um einiges größer und komplexer. Vorteil: Dieses Verfahren kommt ohne Druckplatten aus; daher entfallen die Kosten dafür. Zudem lässt sich die Druckmaschine schnell umrüsten. Nachteil: Die Farbe ist nicht scheuerfest. Deshalb müssen die Etiketten immer lackiert werden. Mehr dazu und eine schematische Darstellung des Druckverfahrens im Unterkapital „9.2.5 Digitaldruckverfahren“ dieses Wikis.
Siebdruck: Das Druckwerk in der Maschine besteht aus einem Zylinder (Hohlzylinder, Rohr), dessen Wandung ein Edelstahlgewebe ist. Der Zylinder dreht rotativ. Dort, wo Farbe durch das Gewebe (Netz oder Sieb) dringen kann, wird Farbe übertragen.
Abb. 10.5.5.8: Siebdruckzylinder (Quelle: Kocher + Beck GmbH + Co.)
Somit entsteht das Druckbild. Im Inneren des Hochzylinders wird Farbe ausgebracht (durch eine Pumpe) und über ein Rakel (Messer, das die Farbe durch die Öffnungen drückt), das berührend an dem Sieb vorbeigeführt wird, nach außen gegeben. Hier trifft die Farbe auf den Bedruckstoff. Dieses Verfahren findet in der Etikettenindustrie ganz überwiegend Anwendung. Der Siebdruck wird im Etikettendruck eingesetzt, wenn die Farbe einen haptischen Eindruck hinterlassen soll. Auch bei transparenten Folien findet der Siebdruck teilweise Anwendung, weil die Farbe eine besonders hohe Deckkraft hat. Als haptische Wahrnehmung (griech.: haptós „fühlbar“, haptikós „zum Berühren geeignet“) bezeichnet man das tastende „Begreifen“.
Der Nachteil sind die hohen Kosten für ein Sieb. Mehr zum Siebdruck im Unterkapitel „9.2.4 Durchdruckverfahren“ dieses Wikis.
Flachdruckverfahren/Offsetdruck
Die Druckplatte ist hierbei im Ganzen eben und ohne Erhebungen. Es handelt sich zudem um ein indirektes Druckverfahren, weil die Farbe erst auf ein Gummituch gelangt und von dort auf den Bedruckstoff. Dieses „Absetzen“ der Farbe heißt auf Englisch „offset“ – daher der Name „Offsetdruck“.
Zur Herstellung der Etiketten ist die Druckmaschine im Offsetdruck grundsätzlich so aufgebaut wie beim Flexodruck (daher kann man beide Druckmaschinen gut miteinander kombinieren), nur das Druckwerk und die Druckplatte sind andersartig.Vorteil im Offset sind Rasterverläufe im Druckbild. Mit einem Rasterverlauf ist ein regelmäßiges Punktmuster gemeint, das zum Beispiel mit 80 Prozent Farbdeckung beginnt (100 Prozent wäre ein Vollton) und mit 0 Prozent endet.
Nachteil: Der Farbwechsel dauert wesentlich länger als im Flexodruck (Hochdruck). Im Offset-Farbwerk sind mehrere Walzen, die gereinigt werden müssen. Reinigungsvorgänge müssen je nach Farbton mehrmals wiederholt werden.
Im Gegensatz dazu ist der Offsetdruck ein Flachdruckverfahren: Der zu druckende Punkt steht nicht erhaben, sondern in der Ebene. Die fertige Druckplatte hat fettanziehende Bereiche (Druckbereiche), an denen die Druckfarbe haftet und auf das Papier übertragen werden kann - in den übrigen Bereichen lagert sich im Druckprozess eine wasserhaltige Flüssigkeit ab, sodass dort die Farbe nicht abgelegt werden kann. Die Druckpunkte können sehr eng beieinander stehen – die mögliche Druckauflösung ist somit höher als beim Flexodruck. Sehr deutlich zu sehen ist, dass der Offsetdruck ein Flachdruckverfahren ist. Hier ein Rasterverlauf für den Bildhintergrund, dieser Verlauf ist so fein, dass er im Flexodruckverfahren von der Druckauflösung her nicht darstellbar wäre.
Mehr über Flexodruck zum Beispiel hier: „Einführung in die Rastertechnologie“: https://www.heidelberg.com/global/media/global_media/products___prinect_topics/pdf_1/screening_tech.pdf
Abb.: 10.5.5.9: Offsetdruckplatte (Quelle: Eigene Darstellung)
Tiefdruck: Dieser wird in der Etikettenherstellung nur noch sehr selten eingesetzt. Mehr dazu im Unterkapitel „9.2.2 Tiefdruckverfahren“ dieses Handbuches.