Ziel der Entwicklung

Druckfarben haften oft nicht gut auf nichtsaugenden Substraten. Durch die üblichen Vorbehandlungsmethoden wird die Oberflächenspannung der Substrate erhöht, um die Haftfestigkeit zu verbessern. Trotzdem wird häufig keine ausreichende Verankerung der Farben erreicht. Ziel des Projektes war es, eine Methode zur objektiven Prüfung der Haftfestigkeit von Druckfarben auf nichtsaugenden Substraten zu erarbeiten und damit die Einflussfaktoren für das Erreichen einer ausreichenden Haftfestigkeit zu untersuchen. Auf der Basis der Ergebnisse sollte die Vorhersage der Haftung ermöglicht und Empfehlungen für einen stabilen Produktionsprozess und konstant hohe Qualität abgeleitet werden.

Vorteile und Lösungen

Die übliche Methode zur Haftungsprüfung – der Tape-Test – wurde mit einer Kraftmessung beim Abziehen des Klebebandes kombiniert. Dadurch wird die Aussagekraft des Tests erhöht und eine objektive Bewertung ermöglicht. So können Fehlmessungen, bei denen das Klebeband keine ausreichende Klebkraft mehr hat oder sich das Klebeband mit sehr geringen Kräften von der Farboberfläche löst, vermieden werden.
Mit dieser Methode wurden Untersuchungen an einer Vielzahl von Druckproben durchgeführt. Dabei wurden die Einflussparameter Schichtdicke, Oberflächenspannung von Substrat und Farbe, Verbesserung der Haftung durch Vorbehandlung der Substrate, Lagerbedingungen, Einfluss der Wasseraufnahme und Emulsionsbildung im Druckprozess, Einsatz von Primer, sowie Aushärtung systematisch untersucht.
Als Ergebnis der Untersuchungen wurde festgestellt, dass für das Erreichen einer guten Haftung von Druckfarben auf nichtsaugenden Substraten die Eigenschaften der verwendeten Materialien von großer Bedeutung sind. Folgende weitere Parameter haben Einfluss auf die Haftfestigkeit:
Die Oberflächenspannungen der Materialien sind entgegen der weitverbreiteten Ansicht nicht der bestimmende Faktor. Diese Eigenschaft hat den größten Einfluss auf die Benetzung eines Substrats mit einem flüssigen Medium und ist daher Voraussetzung für den Auftrag von Druckfarben oder Lacken. Eine gute Haftung kann dagegen auch bei Einhaltung der Vorgaben für die Oberflächenspannung bzw. bei Erhöhung der Oberflächenspannung durch Vorbehandlung der Substrate nicht immer gewährleistet werden. Das bedeutet auch, dass die üblichen Eingangstests mit Testtinten oder -stiften, die die Oberflächenspannung der Substrate kontrollieren, keine verlässlichen Aussagen über die spätere Haftung von Druckfarben ermöglichen.
Die Untersuchungen haben ergeben, dass die Haftfestigkeit der Druckfarben mit zunehmender Lagerzeit ansteigt. Innerhalb der ersten 24 Stunden nach dem Farbauftrag nimmt die Haftfestigkeit deutlich zu, danach wurden nur noch geringe Unterschiede festgestellt. Auch die Lagerbedingungen haben einen großen Einfluss auf die Haftfestigkeit: Je höher die Umgebungstemperatur, desto schneller steigt die Haftfestigkeit an.
Die im Offsetdruckprozess zwangsläufig auftretende Emulsionsbildung zeigte keine negativen Auswirkungen auf die Haftfestigkeit. Die Ergebnisse für Druckfarben mit bis zu 30 % Wasseranteil wichen nur geringfügig von den Resultaten für die reinen Druckfarben ab.
Der Einsatz von Primern kann die Haftung von Druckfarben auf nichtsaugenden Substraten verbessern. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass Primer, Druckfarbe und Substrat optimal aufeinander angepasst sind. In akuten Problemfällen kann es hilfreich sein, den Primer direkt der Druckfarbe beizumischen.
Der entscheidende Einflussfaktor für das Erreichen einer guten Haftung ist die Aushärtung der Druckfarben. Durch eine hinreichend große Dosis der UV-Bestrahlung konnte in nahezu allen Fällen eine gute Haftung erreicht werden.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die folgenden Anwender profitieren von den Projektergebnissen:
– Druckereien
– Verpackungshersteller
– Beschichter, Kaschierbetriebe, Veredelungsbetriebe
– Abfüller, Abpacker
– Hersteller von Druck- und Verpackungsmaschinen
– Hersteller von Vorbehandlungsanlagen
– Hersteller von Druckfarben und Lacken
– Folienhersteller
– Hersteller von Klebstoffen
– Servicedienstleister, die Beratung zur Prozessoptimierung für Druckereien und Verpackungsbetriebe anbieten
– Sachverständige, die unabhängige Gutachten über die Produktionsqualität von Druck- und Verpackungsmaschinen erstellen
– Forschungsinstitute und Lehreinrichtungen für die grafische Branche

Eine Teilaufgabe des Projekts hat sich mit der Präzisierung der Vorgaben für den Tape-Test mittels einer einfachen Kraftmessung, mit der Fehleinschätzungen bezüglich der Haftung bei der Prozesskontrolle vermieden werden können, beschäftigt. Die Ergebnisse dieses Projektabschnitts kommen zusätzlich den Herstellern von Klebebändern zugute.
Der Anwendungsbereich des Verpackungsdrucks und der Verpackungshersteller ist insbesondere deshalb interessant, da dort stetige Zuwächse zu verzeichnen sind. Für die Druckindustrie stellt sich der Verpackungsdruck als weltweiter Treiber des Druckvolumens dar, da selbst bei allgemein sinkenden Umsätzen (die laut bvdm Konjunkturtelegramm vom 30.07.2024 aktuell 3,3 % unter dem Vorjahresniveau liegen) der Verpackungssektor wächst.
Die Anwender können die Haftungsprüfung entweder selbst durchführen und sich an den Empfehlungen, die auf Basis der Projektergebnisse formuliert wurden, orientieren – oder die Dienstleistungen des SID in Anspruch nehmen. Im Jahr 2024 wurden mehrere Aufträge zur Bewertung der Haftfestigkeit abgewickelt.