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Dokumentenidentifikation DE10246592B4 05.10.2006
Titel Tampondruckverfahren
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Much, Wolfgang, Dipl.-Ing., 72285 Pfalzgrafenweiler, DE;
Pflüger, Lars, Dipl.-Ing. (FH), 71735 Eberdingen, DE;
Ullmann, Falk, Dr.-Ing., 73257 Köngen, DE
DE-Anmeldedatum 05.10.2002
DE-Aktenzeichen 10246592
Offenlegungstag 15.04.2004
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.10.2006
IPC-Hauptklasse B41M 1/40(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B41F 17/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Tampondruckverfahren zum Bedrucken von Bauteilen in Form von Fahrzeugteilen, insbesondere mit einer dreidimensionalen Freiformfläche, mit einem Druckmaterial unter Einsatz eines Gelatinedruckstempels, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Tampondruckverfahren der eingangs genannten Art ist bekannt. Die DE 38 30 341 A1 offenbart ein System zur Durchführung eines Permeationsdrucks auf Kunststoff-Formkörper. Hierbei wird mittels eines elastischen Übertragungskissens (Tampon) ein farbiges Druckbild auf eine geformte Oberfläche eines jeweiligen Kunststoff-Formkörpers aufgedruckt. Das Übertragungskissen kann aus Gelatine, Silikonkautschuk u. dgl. hergestellt sein.

Das Tampondruckverfahren unter Einsatz eines Gelatinedruckstempels ist nachteilig, da bisher eine zufriedenstellende Druckqualität nicht hinreichend reproduzierbar erzielt werden konnte, so dass ein diesbezüglicher Einsatz eines Gelatinestempels in der Massenfertigung als nicht produktiv angesehen wird.

Ferner ist aus der Veröffentlichung „Keramische Zeitschrift", Nr.6 (1989). S. 395–399 bekannt, einen Gelatinedruckstempel zur Durchführung eines Tampondruckverfahrens einzusetzen, wobei Temperaturbeständigkeit sowie die Form und Größe des Stempels von Bedeutung sind.

Die DD 118 831 A offenbart einen Drucktampon, der auf der Basis von Silikonkautschuk unter Verwendung von Füllstoffen hergestellt ist, wobei dem Silikonkautschuk ein Gemisch von Gelatine und Glycerin zugesetzt ist zur Verbesserung der Elastizität, Alterungs- und Temperaturbeständigkeit.

Darüber hinaus ist der Einsatz eines Gelatinedruckstempels aus der DD 226 254 A1 und aus der US 3 454 387 A bekannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Tampondruckverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem eine hinreichend reproduzierbare Druckqualität an Bauteilen in der Massenproduktion erzielbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Tampondruckverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Gewährleistung einer hinreichenden und reproduzierbaren Druckqualität des jeweiligen Bedruckvorgangs durch eine vorgegebene Umgebungslufttemperatur im Bereich von 20°C bis 27°C und durch eine vorgegebene Umgebungsluftfeuchtigkeit im Bereich von 40% bis 70% ein Betriebshärtegrad des Gelatinedruckstempels (14) innerhalb eines Wertebereichs von 10 bis 14 Shore A eingestellt wird. Dies dient insbesondere zur Einstellung eines günstigen Betriebshärtewerts des Gelatinedruckstempels, da hierdurch die erzielbare Druckqualität und deren Reproduzierbarkeit an Bauteilen beeinflusst wird. Dabei kann gegebenenfalls für eine jeweilige Bedruckaufgabe auch ein definierter Wertebereich für den Umgebungsbetriebsparameter festgelegt werden. Die Umgebungsbetriebsparameter Umgebungslufttemperatur und Umgebungsluftfeuchtigkeit beeinflussen in erheblichem Maße den während eines Bedruckvorgangs sich einstellenden Betriebshärtewert des Gelatinedruckstempels und können verhältnismäßig einfach mittels eines geeigneten Klimatisierungssystems vorgegeben und kontrolliert werden. Bei dem definierten Klimafenster stellt sich während eines Bedruckvorgangs ein bevorzugter Betriebshärtewertbereich des Gelatinedruckstempels von 10 bis 14 Shore A ein. Innerhalb dieses Betriebshärtewertbereichs lässt sich mittels eines Gelatinedruckstempels eine zufriedenstellende Druckqualität am Bauteil reproduzierbar erzielen. Es ist zum Beispiel mittels des erfindungsgemäßen Tampondruckverfahrens vorteilhaft möglich, ein Punktraster auf eine Freiformfläche einer Fahrzeugscheibe beziehungsweise ein anderes Druckmuster oder ein sich kontinuierlich erstreckendes Druckmotiv auf verschiedenartig geformte Karosserieteile eines Fahrzeugs zu drucken.

Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit einer zufriedenstellenden Druckqualität ist eine hinreichend lange Druckstempelform-Regenerierungsphase nach einer vorgebbaren Anzahl an Bedruckvorgängen vorgesehen. Hierdurch werden beim Bedrucken auftretende elastische und/oder plastische Verformungen eines Gelatinedruckstempels wenigstens teilweise ausgeglichen mittels einer sich selbständig oder unter äußerem Einfluss einstellenden Rückverformung. Diese Maßnahme ermöglicht einen zufriedenstellenden Einsatz eines Gelatinedruckstempels auch über einen verhältnismäßig langen Zeitraum hinweg.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsvariante ist für jeweils 10 Bedruckvorgänge ein Regenerierungsphasenanteil von 9 bis 12 Minuten vorgesehen. Dabei beträgt die Dauer der Druckstempelform-Regenerierungsphase beispielsweise nach jeweils 1000 Bedruckvorgängen 15 bis 20 Stunden. Die Entscheidung über eine geeignete Einsatzdauer eines Gelatinedruckstempels bis zur Einleitung einer Druckstempelform-Regenerierungsphase hängt von der jeweiligen Druckaufgabe und insbesondere von der zu erzielenden Druckqualität ab.

Die Druckfläche des Gelatinedruckstempels wird bevorzugt nach einer vorgebbaren Anzahl an Bedruckvorgängen gereinigt. Hierdurch lassen sich auf dem Gelatinedruckstempel nach einem oder mehreren Druckvorgängen verbleibende Druckmittelrückstände effektiv entfernen. Dabei hängt die Häufigkeit der Gelatinedruckstempelreinigung vom Druckmittel und/oder von der am Bauteil zu erzielenden Druckqualität ab.

Die Gelatinedruckstempelreinigung erfolgt vorzugsweise mittels einer Klebebandeinrichtung. Eine derartige Gelatinedruckstempelreinigung ist relativ einfach durchführbar und hinreichend effektiv zur Erzielung einer zufriedenstellenden Druckqualität im Rahmen einer Druckbearbeitung von Serienbauteilen. Insbesondere wird zur Gelatinestempelreinigung ein silikonbeschichtetes Klebeband eingesetzt, wobei das ausschließlich zur Reinigung genutzte Silikon keinen negativen Einfluss auf die mittels des Gelatinedruckstempels erzielbare Druckqualität ausübt, im Gegensatz zu Silikondruckstempeln, welche bei einem Bedruckvorgang grundsätzlich unerwünschte niedermolekulare Silikonöle freisetzen und kontaminierend wirken.

Mit Vorteil ist zur Minimierung der auftretenden Bedruckungskraft des Gelatinedruckstempels auf das Bauteil die Druckfläche des Gelatinedruckstempels geometrisch an die Bedruckungsfläche des Bauteils angepasst. Es ist nun möglich, den sich ergebenden Absolutwert der jeweiligen Druckkraft zwischen dem Gelatinedruckstempel und dem Bauteil auf ein vorgebbares Maß zu begrenzen, so dass eine unzulässig starke Deformation des Gelatinedruckstempels während eines Druckvorgangs und damit auch eine entsprechend hohe plastische Verformung desselben Stempels bei vorliegender Lastwechselbeanspruchung vermieden werden kann. Ferner soll der Gelatinedruckstempel derart ausgebildet sein, dass seine Druckmaterialaufnahmefähigkeit an einem ebenen Klischee optimiert ist. Dabei wird unter einem „Klischee" ein Druckstock oder eine Druckplatte zur Durchführung eines an sich bekannten Hochdruckverfahrens verstanden.

Der Gelatinedruckstempel weist bevorzugt eine dreidimensional konvex gekrümmte Druckfläche auf. Ein in Längs- und Querrichtung gekrümmter Druckstempel zeichnet sich durch eine relativ geringe Druckkraftausbildung auf das Bauteil während eines Druckvorgangs und durch eine verhältnismäßig hohe Farbaufnahmefähigkeit des Druckstempels beim Eintauchen in ein ebenes Klischee aus.

Als Druckmaterial kann ein isocyanatfreier Lack eingesetzt werden. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil ein Gelatinedruckstempel ungefähr 30 Gewichtsprozent Wasser enthält und stark hygroskopisch, das heißt wasseraufnehmend wirkt. Da Isocyanat mit Wasser reagiert, könnte sich bei Einsatz eines Lacks mit Isocyanat ein nicht erwünschter Aufbau einer Lackschicht auf der Druckfläche des Gelatinedruckstempels ergeben.

Der Gelatinedruckstempel wird nach seiner Herstellung vorzugsweise mindestens 6 Wochen in einer luftdicht geschlossenen Umgebung gelagert. Hierdurch wird ein zur Erzielung einer gewünschten Druckqualität erforderlicher Reifeprozess des Gelatinedruckstempels gewährleistet, bevor selbiger zum Einsatz kommt.

Gemäß einer möglichen Ausführungsvariante ist das Bauteil ein Metallteil oder ein Kunststoffteil und vor dem Bedruckvorgang gegebenenfalls mit einer Decklackschicht oder mit einer Klarlackschicht versehen. Das erfindungsgemäße Tampondruckverfahren ist somit vielseitig in einen Lackierprozess eines Fahrzeugbauteils integrierbar.

Der Bedruckvorgang des Bauteils und/oder der Reinigungsvorgang des Gelatinedruckstempels kann mit Vorteil automatisiert mittels einer geeigneten Tampondruckanlage erfolgen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Erfindung wird anhand einer bevorzugten Ausführungsvariante unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen:

1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitendarstellung einer an sich bekannten und erfindungsgemäß einsetzbaren Tampondruckanlage in einer ersten Betriebsposition zur Durchführung eines Bedruckvorgangs an einem Bauteil;

2 die Tampondruckanlage in einer in Bezug auf 1 fortgeschrittenen Betriebsposition;

3 die Tampondruckanlage in einer in Bezug auf 2 fortgeschrittenen Betriebsposition;

4 die Tampondruckanlage in einer in Bezug auf 3 fortgeschrittenen Betriebsposition;

5 die Tampondruckanlage in einer in Bezug auf 4 fortgeschrittenen Betriebsposition;

6 eine schematische Draufsicht auf ein ebenes Klischee mit Druckmaterial (linke Abbildung) und eine schematische Draufsicht auf das bedruckte Bauteil (rechte Abbildung);

7 eine jeweils schematische Quer-, Längs- und Perspektiv-Darstellung eines erfindungsgemäßen Gelatinedruckstempels und

8 schematische Darstellungen einer Klebebandeinrichtung in unterschiedlichen Betriebspositionen bei der Reinigung des Gelatinedruckstempels.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine an sich bekannte Tampondruckanlage zur Durchführung eines indirekten Tiefdruckverfahrens. Die Tampondruckanlage enthält zum Bedrucken eines Bauteils 10 ein ebenes Klischee 20 mit lackförmigem Druckmaterial 12 und einen Gelatinedruckstempel 14. Der Gelatinedruckstempel 14 dient dazu, ein Druckbild des ebenen Klischees 20 auf eine Bedruckungsfläche 24 des Bauteils 10 zu übertragen. Gemäß Pfeil 40 wird der Gelatinedruckstempel 14 auf das Klischee 20 zu bewegt und entsprechend 2 mit seiner Druckfläche 22 an selbiges gedrückt. Vom ebenen Klischee 20 wird dabei ein Druckmotiv 50 (zwei voneinander beabstandete und unterschiedlich große Kreisflächen gemäß 6) aus beispielsweise lackförmigem Druckmaterial 12 auf die konvex gekrümmte Druckfläche 22 des Gelatinedruckstempels 14 übertragen. Der Gelatinedruckstempel 14 wird hierzu entsprechend der aufgebrachten Druckkraft insbesondere an seiner Druckfläche 22 derart verformt, dass eine vollständige Druckmotivübertragung vom Klischee 20 auf den Gelatinedruckstempel 14 möglich ist. Anschließend wird der Gelatinedruckstempel 14, an dessen Druckfläche 22 das Druckmaterial 12 in Form des Druckmotivs 50 haftet, entsprechend den Pfeilen 42 und 44 vom Klischee 20 wegbewegt und mit Abstand oberhalb des zu bedruckenden Bauteils 10 angeordnet (siehe 3 und 4).

Die Vertiefungen 38 des Klischees 20 sind nun im Wesentlichen frei von Druckmaterial. Gemäß den 4 und 5 wird eine Rakel 26 der Tampondruckanlage entsprechend Pfeil 48 auf die hinsichtlich des Druckmaterials 12 im Wesentlichen leeren Vertiefungen 38 des Klischees 20 bewegt, um selbige erneut mit frischem Druckmaterial 12 aufzufüllen. Gleichzeitig wird der Gelatinedruckstempel 14 gemäß Pfeil 46 auf die Bedruckungsfläche 24 des Bauteils 10 gedrückt (siehe 4 und 5) zum Abbilden des Druckmotivs 50 auf der Bedruckungsfläche 24 des Bauteils 10 (siehe rechte Abbildung der 6). Nach erfolgter Befüllung der Vertiefungen 38 mit Druckmaterial 12 (siehe linke Abbildung der 6) kann die Rakel 26 wieder vom Klischee 20 wegbewegt werden, so dass eine erneute Druckmittelübertragung gemäß den 1 bis 3 vom Klischee 20 auf die Druckfläche 22 des Gelatinedruckstempels 14 möglich ist.

7 zeigt jeweils eine schematische Querdarstellung (Abbildung oben links), eine schematische Längsdarstellung (Abbildung oben rechts) und eine Perspektivdarstellung (untere Abbildung) eines bevorzugten Gelatinedruckstempels 14. Der Gelatinedruckstempel 14 weist gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine dreidimensional konvex gekrümmte Druckfläche 22 auf.

8 enthält vier schematische Betriebsdarstellungen A, B, C, D einer Klebebandeinrichtung 16 in unterschiedlichen Betriebspositionen bei einer Reinigung des Gelatinedruckstempels 14. Der Gelatinedruckstempel 14 entsprechend Darstellung A enthält an seiner Druckfläche 22 Lackrückstände 31, die sich auf die am Bauteil 10 erzielbare Druckqualität negativ auswirken können. Zur Reinigung des Gelatinedruckstempels 14 ist ein gemäß den Pfeilen 36 unter die Druckfläche 22 bewegbares Klebeband 18 vorgesehen, mit welchem die zu reinigende Druckfläche 22 entsprechend Pfeil 28 der Darstellung 8 in Berührungskontakt gebracht wird. Nach anschließendem Abheben gemäß Pfeil 30 (siehe Darstellung C) des Gelatinedruckstempels 14 vom Klebeband 18 enthält selbiges Lackrückstände 32, die im Wesentlichen alle zuvor an der Druckfläche 22 anhaftende Lackrückstände 31 sind, so dass die Druckfläche 22 des Gelatinedruckstempels 14 nun praktisch frei von Lackrückständen und/oder anderen derartig trennbaren Verunreinigungen ist. Schließlich wird nach Darstellung D das saubere Klebeband 18 von einer ersten Rolle der Klebebandeinrichtung 16 abgespult und verunreinigtes Klebeband auf eine zweite Rolle derselben aufgespult. Dabei wird das Klebeband 18 gemäß den Pfeilen 34 vom Gelatinedruckstempel 14 wegbewegt, so dass dieser wieder zur Durchführung eines neuen Bedruckvorgangs eines Bauteils 10 (siehe 1 bis 6) zur Verfügung steht.

Die Druckfläche 22 des Gelatinedruckstempels 14 wird vorzugsweise nach einer vorgebbaren Anzahl an Bedruckvorgängen gereinigt, wobei hierzu auch ein silikonbeschichtetes Klebeband 18 eingesetzt werden kann.

Vorteilhafterweise erfolgt ein jeweiliger Bedruckvorgang zur Gewährleistung einer hinreichenden und reproduzierbaren Druckqualität unter mindestens einem vorgegebenen Umgebungsbetriebsparameterwert, wobei als Umgebungsbetriebsparameter bevorzugt die Umgebungslufttemperatur und die Umgebungsluftfeuchtigkeit herangezogen werden können. Es ist ein Umgebungslufttemperaturbereich von 20°C bis 27°C und ein Umgebungsluftfeuchtigkeitsbereich von 40% bis 70% vorgesehen. Ferner ist zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit einer zufriedenstellenden Druckqualität eine hinreichend lange Druckstempelform-Regenerierungsphase nach einer vorgebbaren Anzahl an Bedruckvorgängen vorgesehen, nämlich für jeweils 10 Bedruckvorgänge ein Regenerierungsphasenanteil von 9 bis 12 Minuten. Beispielsweise kann nach jeweils 1000 Bedruckvorgängen eine Druckstempelform-Regenerierungsphase erfolgen.

Die Betriebshärte des Gelatinedruckstempels 14 liegt innerhalb eines Wertebereichs von 10 bis 14 Shore A, wobei der Gelatinedruckstempel 14 nach seiner Herstellung mindestens 6 Wochen innerhalb einer luftdicht geschlossenen Umgebung gelagert wurde, beispielsweise in einem entsprechend ausgebildeten Behälter oder in einer geeignet geschlossenen Kunststofffolie. Als Druckmaterial 12 kann besonders vorteilhaft ein isocyanatfreier Lack eingesetzt werden. Der Bedruckvorgang des Bauteils 10 und/oder der Reinigungsvorgang des Gelatinedruckstempels 14 erfolgt insbesondere automatisiert mittels der entsprechend ausgebildeten Tampondruckanlage. Dabei können auch Bauteile 10, insbesondere Fahrzeugbauteile beziehungsweise Karosseriebauteile, bedruckt werden, die eine sich dreidimensional erstreckende Freiformfläche als Bedruckungsfläche 24 aufweisen. Das Bauteil 10 kann ein Metallteil oder ein Kunststoffteil sein und vor dem Bedruckvorgang gegebenenfalls mit einer Decklackschicht oder mit einer Klarlackschicht versehen sein.


Anspruch[de]
Tampondruckverfahren zum Bedrucken von Bauteilen (10) in Form von Fahrzeugteilen, insbesondere mit einer dreidimensionalen Freiformfläche, mit einem Druckmaterial (12) unter Einsatz eines Gelatinedruckstempels (14), dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewährleistung einer hinreichenden und reproduzierbaren Druckqualität des jeweiligen Bedruckvorgangs durch eine vorgegebene Umgebungslufttemperatur im Bereich von 20°C bis 27°C und durch eine vorgegebene Umgebungsluftfeuchtigkeit im Bereich von 40% bis 70% ein Betriebshärtegrad des Gelatinedruckstempels (14) innerhalb eines Wertebereichs von 10 bis 14 Shore A eingestellt wird. Tampondruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit einer zufriedenstellenden Druckqualität eine hinreichend lange Druckstempelform-Regenerierungsphase nach einer vorgebbaren Anzahl an Bedruckvorgängen ist, durchgeführt wird. Tampondruckverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach jeweils 10 Bedruckvorgängen eine Regenerierungsphase von 9 bis 12 Minuten durchgeführt wird. Tampondruckverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach jeweils 1000 Bedruckvorgängen eine Druckstempelform-Regenerierungsphase von 15 bis 20 Stunden durchgeführt wird. Tampondruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (22) des Gelatinedruckstempels (14) nach einer vorgebbaren Anzahl an Bedruckvorgängen gereinigt wird. Tampondruckverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelatinedruckstempelreinigung mittels einer Klebebandeinrichtung (16) erfolgt. Tampondruckverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein silikonbeschichtetes Klebeband (18) zur Gelatinedruckstempelreinigung eingesetzt wird. Tampondruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Minimierung der auftretenden Bedruckungskraft des Gelatinedruckstempels (14) auf das Bauteil (10) ein Gelatinedruckstempel (14) mit geometrisch an die Bedruckungsfläche (24) des Bauteils (10) angepasster. Druckfläche (22) verwendet wird. Tampondruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gelatinedruckstempel (14) mit dreidimensional konvex gekrümmter Druckfläche (22) verwendet wird. Tampondruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmaterial (12) ein isocyanatfreier Lack eingesetzt wird. Tampondruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelatinedruckstempel (14) nach seiner Herstellung mindestens 6 Wochen in einer luftdicht geschlossenen Umgebung gelagert wird. Tampondruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) ein Metallteil oder ein Kunststoffteil ist und vor dem Bedruckvorgang mit einer Decklackschicht oder mit einer Klarlackschicht versehen wird. Tampondruckverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckvorgang des Bauteils (10) und/oder der Reinigungsvorgang des Gelatinedruckstempels (14) automatisiert mittels einer Tampondruckanlage erfolgt.






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