Verfahren und Vorrichtung zur Bedruckung von Glasflächen oder Keramikflächen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bedruckung von Glasflächen oder Keramikflächen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 11.

[0002] Es ist bekannt Glasflächen und Keramikflächen direkt im Siebdruckverfahren oder anderen Druckverfahren mit Kaltfarben zu bedrucken. Weiterhin ist es bekannt, Glasflächen und Keramikflächen mit Farben zu bedrucken welche eingebrannt werden (siehe z.B. DE 197 28 881 C1). Aus der EP 0 099 471 B1 ist ein Siebdrucköl bekannt, das es ermöglicht, keramische und sonstige Materialien im trichromatischen Vierfarbdruck zu bedrucken, wobei dies im Abziehbildverfahren oder durch eine indirekte Anwendung des Siebdruckverfahrens erfolgt. Der trichromatische Vierfarbdruck wird durch die Verwendung eines speziell zusammengesetzten Siebdrucköls ermöglicht. Ein direktes Bedrucken von Glasflächen oder Keramikflächen im Siebdruckverfahren ist mit dieser Technik mit zufriedenstellendem Erfolg nicht möglich.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es sowohl ein Verfahren zu entwickeln, welches das Bedrucken von Flächen, insbesondere Glas- oder Keramikflächen im Siebdruckverfahren mit anorganischen, einbrennbaren Farben in hoher Qualität erlaubt, als auch einen Farbsatz zu entwickeln, welcher hierfür geeignet ist.

[0004] Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 bestimmte Verfahren und den im Anspruch 11 bestimmten Farbsatz gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

[0005] Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei Druckfarben vorgesehen, die jeweils in ihrer Viskosität auf die Maschengröße des Siebes eingestellt sind und nach dem Druckvorgang in einem stabilen pastösen Zustand verbleiben, weiterhin sind die Druckfarben auf ähnliche Schmelztemperaturbereiche bzw. Brenntemperaturbereiche eingestellt, wobei die Schmelztemperatur bzw. Brenntemperatur in einem für das Trägermaterial unkritischen Bereich liegt. Weiterhin sieht das Verfahren vor, die Farben nacheinander mit Sieben, welche auf die einzelnen Farben angepasst sind, in übereinander, nebeneinander oder überlappend liegenden Schichten auf die Glasfläche oder die Keramikfläche aufzudrucken und abschließend in wenigstens einem Brennvorgang wenigstens zwei der Farbschichten einzubrennen. Bei diesem Verfahren sind die Farben so angepasst, dass die Druckbarkeit der Farben im Siebdruckverfahren gewährleistet ist und das erzeugte Druckbild auf der Trägerfläche stehen bleibt und nicht zerfließt. Auch beim Brennen bzw. Schmelzen der Druckfarben wirken diese nicht unkontrolliert miteinander zusammen, da sie auf Grund der ähnlichen Schmelztemperaturen etwa zur gleichen Zeit in die verschiednen Phasen bzw. Zustände übergehen. So ist es hierdurch beispielsweise ausgeschlossen, dass im Bereich eines Farbpunktes eine untere Farbschicht in einem völlig flüssigen Zustand vorliegt und eine über dieser liegende Farbschicht noch fest ist und in die untere Farbschicht einsinkt und diese hierbei zur Seite drückt und somit den Farbpunkt zerfließen lässt.

[0006] Kern der Erfindung ist ein Verfahren, welches mit transparenten keramischen Farben für den glaskeramischen Siebdruck arbeiten, welche in weiten Bereichen ähnliche physikalische Eigenschaften, wie Schmelztemperatur und Viskosität aufweisen und somit bei der Kaltverarbeitung, dem Bedrucken und bei der Warmverarbeitung, dem Einbrennen ein vorhersehbares und reproduzierbares Zusammenwirken zeigen.

[0007] Weiterhin sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, in Bereichen, in denen wenigstens zwei Farbschichten übereinander liegen, aus diesen in vertikal zu der Glasfläche stehender Richtung eine Mischfarbe erzeugen. Hierdurch ist ausgehend von einem Farbsatz die Bildung sämtlicher Farben möglich.

[0008] Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, die Erzeugung der Mischfarben durch übereinanderliegende Farbschichten des Farbsatzes nach den Gesetzten der subtraktiven Farbmischung (siehe: Harald Küppers, DuMont's Farbenatlas, DuMont Buchverlag, Köln, 1999) vorzunehmen, das heißt im Farbsatz lichtdurchlässige Farben zur Erzeugung von Sekundär- und Tertiärfarben zu verwenden. Eine derartige Farbmischung erlaubt bei der Verwendung eines lichtdurchlässigen Trägermaterials wie etwa Glas die Herstellung von Bildern mit hoher Leuchtkraft.

[0009] Insbesondere sieht die Erfindung die Verwendung von sogenannten anorganischen Farben vor. Hierbei handelt es sich im Unterschied zu organischen Farben um Farben, bei welchen wenigstens die farbgebenden Substanzen anorganischer Natur sind, so dass nach dem Einbrennen der Farben eine lichtechte, kratzfeste, mit dem Untergrund homogene Farbschicht vorliegt.

[0010] Weiterhin sieht die Erfindung vor, als Zusatzmittel zur Beeinflussung des Schmelztemperaturbereichs der Druckfarben Transparentfluss einzusetzen, der im wesentlichen aus fein gemahlenem Glas besteht, welches mit einem Medium, einem sogenannten Siebdrucköl, das insbesondere aus organischen Stoffen besteht, welche bei etwa 400°C verbrennen, versetzt ist.

[0011] Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, als Medium zur Einstellung der Viskosität der Druckfarben ein sogenanntes Siebdrucköl einzusetzen, das insbesondere aus Blei Fritten, Propanol, Tripropylenglycolmethylether und Hydroxypropylcelluloseether besteht.

[0012] Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, den Druck mit der Druckfarbe Weiß vollflächig zu hinterdrucken oder unterdrucken. Hierdurch ist es möglich die Farbwirkung der durchscheinenden Druckfarben unabhängiger von der Lichtdurchlässigkeit bzw. der Beschaffenheit der bedruckten Fläche zu machen.

[0013] Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, die Druckfarbe Weiß als letzte oder als erste Druckschicht in Form einer Rasterbedruckung unter Vermeidung einer vollflächigen Bedruckung aufzubringen und insbesondere in einem gemeinsamen Brennvorgang mit den anderen Druckfarben einzubrennen. Ein derartiges Vorgehen erlaubt ein gezieltes Einsetzen der Druckfarbe Weiß an den Stellen, an welchen diese erforderlich ist, so dass beim Bedrucken nicht unnötig viele Farbschichten aufeinander zu liegen kommen.

[0014] Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, bei einer Bedruckung, bei welcher drei Druckfarben bzw. Farbschichten wenigstens bereichsweise aufeinander zu liegen kommen, für die Farbschicht, welche zwischen den anderen beiden Farbschichten eingeschlossen ist, einen niedrigeren Schmelztemperaturbereich vorzusehen als für die über und unter dieser Farbschicht liegenden Farbenschichten. Hierdurch kann vermieden werden, dass die eingeschlossene Farbschicht in Folge eines Isolierungseffekts ihre Schmelztemperatur erst nach den unterhalb und oberhalb benachbarten Farbschichten erreicht.

[0015] Der erfindungsgemäße Farbsatz sieht wenigstens zwei Druckfarben mit etwa gleichen Schmelztemperaturbereichen vor. Hierdurch ist es möglich Mischfarben nach den Regeln der subtraktiven Farbmischung zu bilden.

[0016] Weiterhin sieht die Erfindung vor, die Viskositäten der Druckfarben durch die Zugabe eines Mediums auf das für den Siebdruck verwendete Sieb bzw. Polyestergewebe anzupassen. Eine solche Anpassung erlaubt erst die Verwendung des Siebdruckverfahrens zum Aufbringen der Farbe auf den Farbträger.

[0017] Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, den Schmelztemperaturbereich wenigstens einer Druckfarbe mittels eines Zusatzes herabzusetzen. Hierdurch ist es mit einfachen Mitteln möglich die Schmelztemperaturbereiche der einzelnen Farben aneinander anzunähern. Insbesondere ist es vorgesehen als Zusatz zur Herabsetzung des Schmelztemperaturbereichs der Druckfarben insbesondere Transparentfluss zu verwenden, welcher im wesentlichen aus fein gemahlenem Glas besteht, welches mit einem Medium, einem sogenannten Siebdrucköl versetzt ist, das insbesondere aus organischen Stoffen besteht und bei etwa 400 C verbrennt.

[0018] Die Erfindung sieht vor, den Brennvorgang bei einer Temperatur der Glasfläche bzw. der Keramikfläche (Schmelztemperaturbereich) von etwa 580°C bis 660°C durchgeführt. Hierzu ist eine Ofentemperatur (Brenntemperaturbereich) von etwa 670°C bis 750°C erforderlich. Der Brennvorgang dauert etwa 2 bis 6 Minuten. Durch die Angleichung der Schmelztemperaturbereiche der einzelnen Druckfarben aneinander bzw. durch die Beimischung von Glasfluss erfolgt beim Brennvorgang ein lasierendes Durchmischen übereinanderliegender lichtdurchlässiger Farben, so dass sich aus den übereinaderliegenden Druckfarben eine im Wege der subtraktiven Farbmischung gebildete Mischfarbe bildet. Ein Ausbluten nebeneinander liegender Farben ist durch die gewählten Einstellungen, insbesondere die Zugabe von Transparentfluss oder einem anderen hierzu geeigneten Stoff, vermieden, da durch diesen den Druckfarben thixotrope Eigenschaften verliehen werden, welche der Druckfarbe im ruhenden, aufgedruckten Zustand eine Art Festigkeit bzw. Seitenstabilität verleihen.

[0019] Weiterhin ist es vorgesehen, bei einer Bedruckung, bei welcher wenigstens teilweise drei Farbschichten übereinander zu liegen kommen, die mittlere Farbschicht so einzustellen, dass diese einen niedrigeren Brenntemperaturbereich aufweist als die über und unter dieser Farbschicht liegenden Farbschichten. Hierdurch ist eine Durchmischung aller drei Farbschichten möglich.

[0020] Folgendes Beispiel soll das Verfahren bzw. den Farbsatz näher erläutern:

[0021] Für die Bedruckung kommen Farben der Firma Ferro GmbH, D-60039 Frankfurt zum Einsatz. Bei den verwendeten Druckfarben handelt es sich um Hohlglasfarben mit einem Brennbereich von 580°C bis 660°C, welche den Bauglasfarben ähnlich sind, die in einem Brennbereich von 600°C bis 640°C liegen. In der folgenden Tabelle sind die Einstellungen bzw. Veränderungen aufgeführt, welche vorgenommen wurden, um einen erfindungsgemäßen Farbsatz zu erhalten.

Druckfarbe	Bezeichnung	Dynamische Viskosität bei 20°C mittels Medium 80 840 eingestellt	Brenntemperaturbereich ggf. herabgesetzt durch Zugabe von Transparentfluss 10 049
Schwarz (unbunte Druckfarbe)	14 759 AL Kollektion 38	8,90 Pa s	Brenntemperaturbereich wird beibehalten
Blau (bunte Druckfarbe)	12 1260 AL Kollektion 38	8,2 Pa s	Brenntemperaturbereich wird beibehalten
Dunkelrot (bunte Druckfarbe)	17 763 AL Kollektion 38	8,5 Pa s	Brenntemperaturbereich herabgesetzt durch Zugabe von 30%
Gelb (bunte Druckfarbe)	13 1057 AL Kollektion 38	8,7 Pa s	Brenntemperaturbereich herabgesetzt durch Zugabe von 30%
Weiß (unbunte Druckfarbe)	19 753 AL Kollektion 38	10,02 Pa s	Brenntemperaturbereich wird beibehalten

[0022] Die vorgenommenen Viskositätseinstellungen der Druckfarben sind auf ein Polyestergewebe 120 abgestimmt, welches 120 Kettfäden und 120 Schussfäden pro Zentimeter aufweist. Für den Druck ist eine Auflösung von 18 pt/cm bis 21 pt/cm vorgesehen. Allgemein gilt, dass mit feiner werdendem Raster die Viskosität herabgesetzt werden muss. Umgekehrt bedingt ein gröberes Raster Druckfarben mit einer höheren Viskosität. Je nach Raster liegen die Viskositäten der Druckfarben in einem Bereich von etwa 5 Pa s bis 12 Pa s.

[0023] Bei einer rückseitigen Bedruckung einer Glasfläche erfolgt zunächst die Bedruckung mit Schwarz, anschließend werden die Druckfarben Blau, Dunkelrot und Gelb in der genannten Reihenfolge aufgedruckt. Danach folgt der Brennvorgang. Abschließend kann ein vollflächiges Hinterdrucken mit Weiß vorgesehen sein, dem nochmals ein Brennvorgang folgt.

[0024] Bei einer frontseitigen Bedruckung einer Glasfläche erfolgt die Bedruckung in umgekehrter Reihenfolge. Hier beginnt der Druckvorgang mit einer Unterdruckung des Bildbereichs mit der Druckfarbe Weiß, das heißt, die erste Schicht, welche auf die Fläche gedruckt wird, ist weiß.

[0025] Weiterhin ist auch eine frontseitige oder rückseitige Bedruckung einer durchsichtigen Glasfläche oder Keramikfläche vorgesehen, bei der keine vollflächige Bedruckung des Bildbereichs mit Weiß erfolgt, sondern bei der die Druckfarbe Weiß nur als Raster an den erforderlichen Stellen aufgebracht wird. Hierdurch wird ein Druck erreicht, der von beiden Seiten der durchsichtigen Glasfläche in gleicher Qualität betrachtet werden kann.

Ansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung einer Mehrfarbbedruckung mittels im Siebdruck auf eine Fläche, insbesondere Glasfläche oder eine Keramikfläche aufgetragenen Druckfarben, dadurch gekennzeichnet,

- dass wenigstens zwei Druckfarben vorgesehen sind, die jeweils in ihrer Viskosität derart eingestellt werden, dass sie einerseits der Maschengröße des Siebes angepasst sind und andererseits in einem stabilen pastösen Zustand verbleiben,

- dass die Druckfarben auf einen aneinander angenäherten Schmelztemperaturbereich eingestellt sind und die Schmelztemperatur auf einen für das Trägermaterial unkritischen Temperaturbereich eingestellt ist,

- dass die Farben nacheinander mit angepassten Sieben in übereinander, nebeneinander oder überlappend liegenden Schichten auf die Glasfläche oder die Keramikfläche aufgebracht werden und

- dass in wenigstens einem nachfolgenden Brennvorgang wenigstens zwei der Farbschichten eingebrannt werden.

2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Bereichen, in denen wenigstens zwei Farbschichten übereinander liegen, diese in vertikal zu der Glasfläche stehender Richtung eine Mischfarbe erzeugen.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung der Mischfarben durch übereinanderliegende Farbschichten nach den Gesetzten der subtraktiven Farbmischung erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Druckfarben um Druckfarben handelt, deren farbgebende Substanzen anorganisch sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmittel zur Beeinflussung des Schmelztemperaturbereichs der Druckfarben Transparentfluss eingesetzt wird, der im wesentlichen aus fein gemahlenem Glas besteht, welches mit einem Medium, einem sogenannten Siebdrucköl, das insbesondere aus organischen Stoffen besteht, welche bei etwa 400°C verbrennen, versetzt ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium zur Einstellung der Viskosität der Druckfarben ein sogenanntes Siebdrucköl eingesetzt wird, das insbesondere aus Blei Fritten, Propanol, Tripropylenglycolmethylether und Hydroxypropylcelluloseether besteht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck mit der Druckfarbe Weiß vollflächig hinterdruckt oder unterdruckt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe Weiß als letzte oder als erste Druckschicht in Form einer Rasterbedruckung unter Vermeidung einer vollflächigen Bedruckung aufgebracht wird und insbesondere in einem gemeinsamen Brennvorgang mit den anderen Druckfarben eingebrannt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bedruckung, bei der drei Druckfarben bzw. Farbschichten wenigstens bereichsweise aufeinander zu liegen kommen, die Farbschicht, welche zwischen den Farbschichten eingeschlossen ist, einen niedrigeren Schmelztemperaturbereich aufweist als die über und unter dieser Farbschicht liegenden Farbenschichten.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbrennen der Farbschichten im Brennvorgang bei einer Temperatur t von ca. 580°C < t < 660°C erfolgt.

11. Farbsatz zur Erzeugung einer einbrennbaren Mehrfarbbedruckung mittels im Siebdruck direkt auf eine Fläche, insbesondere Glasfläche oder eine Keramikfläche aufgetragenen Druckfarben unter Anwendung der subtraktiven Farbmischung, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Druckfarben etwa gleiche Schmelztemperaturbereiche aufweisen.

12. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Druckfarben etwa gleiche Schmelztemperaturbereiche aufweisen.

13. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarben Viskositäten aufweisen, welche insbesondere durch die Zugabe eines Mediums auf das für den Siebdruck verwendete Sieb bzw. Polyestergewebe angepasst sind.

14. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelztemperaturbereich wenigstens einer Druckfarbe mittels eines Zusatzes herabgesetzt ist.

15. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatz zur Herabsetzung des Schmelztemperaturbereichs der Druckfarben insbesondere Transparentfluss zum Einsatz kommt, der im wesentlichen aus fein gemahlenem Glas besteht, welches mit einem Medium, einem sogenannten Siebdrucköl versetzt ist, das insbesondere aus organischen Stoffen besteht und bei etwa 400 C verbrennt.

16. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelztemperaturbereich der Druckfarben bei etwa 580°C bis 660°C liegt.

17. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere die Druckfarben Magenta und Gelb (Yellow) in ihrem Schmelztemperaturbereich herabgesetzt sind.

18. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbsatz insbesondere aus den Druckfarben Schwarz, Blau, Dunkelrot, Gelb und Weiß besteht.

19. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbsatz insbesondere aus den Druckfarben Schwarz (Black), Cyan, Magenta, Gelb (Yellow) und Weiß (White) besteht.

20. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium zur Beeinflussung der Viskosität ein sogenanntes Siebdrucköl eingesetzt wird, das insbesondere aus Blei Fritten, Propanol, Tripropylenglycolmethylether und Hydroxypropylcelluloseether besteht.

21. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Druckfarbe thixotrope Eigenschaften aufweist.

22. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Viskosität der bunten Druckfarben auf einen Wert zwischen 5 Pa s bis 12 Pa s eingestellt ist und bei einer Auflösung des Drucks von etwa 18 pt/cm insbesondere zwischen 8 Pa s und 9 Pa s liegt, wobei die dynamische Viskosität bei 20°C gemessen ist.

23. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Viskosität der unbunten Druckfarben Weiß und Schwarz auf einen Wert zwischen 6 Pa s bis 13 Pa s eingestellt ist und bei einer Auflösung des Drucks von etwa 18 pt/cm insbesondere zwischen 9 Pa s und 10 Pa s liegt, wobei die dynamische Viskosität bei 20°C gemessen ist.

24. Farbsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Viskosität der Druckfarben um maximal +/- 20% und insbesondere maximal +/- 10% von einem aus allen Viskositäten errechneten arithmetischen Mittelwert abweicht.