Siebdruck

Multifile und monofile Fäden

In der Textilindustrie unterscheidet man Gewebefäden, die „monofil“ oder „multifil“ beschaffen sein können. Monofile Fäden sind „einfasrig“ wie ein Draht, also nicht gesponnen. Multifile Fäden sind hingegen „mehrfasrig“, also aus mehreren dünneren Fäden versponnen. Multifile Fäden werden im Siebdruck seit den 1970er Jahren nicht mehr zur Gewebeherstellung verwendet, da solche Gewebe keine Druckpräzision bieten und schlecht zu reinigen sind.

Die Wahl der Gewebefeinheit ist abhängig von der Beschaffenheit des Bedruckstoffs, der Feinheit des Druckmotivs, der Größe der Farbpigmente und dem gewünschten Farbauftrag. Es gibt im Siebdruck also kein „Standardgewebe“, das universell einsetzbar wäre. Die Feinheit wird entweder in der Einheit Faden pro Zentimeter oder Maschen Pro Inch gemessen. Letztere Einheit wird beim industriellen Siebdruck meist verwendet und mit einer sogenannten Meshzahl[3] abgekürzt.

Die meisten Gewebehersteller bieten Feinheiten von etwa 5 Fäden pro Zentimeter bis 200 Fäden pro Zentimeter an. Die Wahl einer geeigneten Gewebefeinheit erfordert daher eine gewisse Erfahrung. Als ungefähre Richtlinie können folgende Angaben dienen (die Zahl bezeichnet die Anzahl Fäden/cm):

• bis ca. 30: Druck von Glitter etc., Reliefdruck (Druck von feinen Linien oder Rastern nicht möglich).
• 30–60: Textildrucke (bei deckendem direkten Druck auf dunkle Textilien ca. 30–40, bei feineren Linien oder Rastern 50–60). Grobpigmentierte Farben wie Nachleuchtfarben, Grobsilber etc.
• 77–90: Deckende Drucke auf Papiere, Kunststoffe etc. mit glatter Oberfläche, feinpigmentierte Metallicfarben, Tagesleuchtfarben.
• 120–140: Für feine Linien und Raster auf glatte Bedruckstoffoberflächen bei geringem Farbauftrag.
• 150–180: Für feinste Linien und Raster. Reduzierter Farbauftrag (UV-Farben).

Fadendicke bei gleicher Gewebefeinheit

Druckergebnis bei verschiedenen Fadendicken

Für die meisten Siebdruckgewebe werden innerhalb einer bestimmten Feinheit (zum Beispiel 120 Fäden pro Zentimeter) Gewebe mit verschiedenen Fadendicken angeboten. Bei einem 120er Gewebe mit dicken Fäden ist die Reißfestigkeit höher und der Farbverbrauch etwas geringer als bei einem 120er Gewebe mit dünnen Fäden. Beim 120er Gewebe mit dünnen Fäden sind hingegen die Maschenöffnungen größer, was den Druck von feinen, sägezahnfreien Linien oder Rastern erleichtert. Unter dem Begriff „Sägezahn“ versteht man im Siebdruck den störenden Einfluss der Gewebefäden auf das Druckbild. Dünne Linien können dabei durch die Gewebefäden „unterbrochen“ werden, die Linie wirkt an ihren Rändern „gezackt“.

Früher wurden die Fadendicken mit den Kürzeln S (small), T (thick) oder HD (heavy-duty) bezeichnet. Als Beispiel:

• 120 S bezeichnete ein Gewebe mit 120 Fäden pro cm mit dünnen Fäden, großer Maschenöffnung und geringer Gewebedicke.
• 120 T bezeichnete ein Gewebe mit 120 Fäden pro cm mit mitteldicken Fäden (Standarddicke).
• 120 HD bezeichnete ein Gewebe mit 120 Fäden pro cm mit dicken Fäden, kleiner Maschenöffnung und höherer Gewebedicke.

Durch den immer stärker werdenden Einsatz des Siebdruckes im technisch-industriellen Bereich wurde eine genauere Beschreibung des Siebgewebes erforderlich: Die alten Bezeichnungen S, T und HD wurden durch die Angabe der Fadendicke in Tausendstelmillimeter (Mikrometer) ersetzt. Beispiele zur neuen, heute üblichen Kennzeichnung:

• 120-31 statt 120-S
• 120-34 statt 120-T
• 120-40 statt 120-HD

Beispiele für mögliche Einsatzgebiete:

• Gewebe mit dünnen Fäden sind speziell für den Druck feiner Linien und Raster geeignet (dünne Fäden, große Maschenöffnung).
• Gewebe mit mitteldicken Fäden sind für die meisten grafischen Siebdruckarbeiten geeignet.
• Gewebe mit dicken Fäden sind reiß- und scheuerfester. Sie werden auch für einen reduzierten Farbauftrag eingesetzt (kleine Maschenöffnung).

Im Vergleich zum Durchmesser eines menschlichen Haares sind die Fäden eines 120er Gewebes nur etwa halb so dick.

Gewebefarbe und Unterstrahlung

Gewebefarbe und Unterstrahlung (Vergrößerung zweimal)

Die Gewebefarbe hat bei der Siebbelichtung einen Einfluss auf die Druckqualität der Schablone. Bei der Belichtung dringt das Licht in die Kopierschicht ein und wird an der Fadenoberfläche reflektiert. Dies kann bei ungefärbtem „weißen“ Gewebe eine Unterstrahlung der Kopiervorlage (Film) bewirken. Dünne Linien oder Rasterpunkte werden durch die Unterstrahlung noch dünner oder werden in der Schablone gar nicht mehr abgebildet. Bei gelb gefärbtem Gewebe wird nur gelbes Licht in die Kopierschicht reflektiert. Gelbes Licht bewirkt keine „Aushärtung“ der lichtempfindlichen Schablonenschicht. Gefärbte Gewebe ermöglichen so eine gute Detailwiedergabe. Gewebe mit geringer Siebfeinheit (z. B. 30er Gewebe) werden oft nicht eingefärbt. Der Grund dafür ist, dass die Maschenweite größer ist als bei hohen Siebfeinheiten und deshalb geringer unterstrahlt wird. Ebenso verkürzt sich die Belichtungszeit wesentlich. Zudem werden mit solch groben Geweben auch kaum feinste Motive gedruckt.

Müssen bei gleicher Siebfeinheit (z. B. 120 Fäden/cm) sowohl ungefärbte („weiße“) wie auch gelb gefärbte Gewebe belichtet werden, so sollte die Belichtungszeit bei ungefärbtem Gewebe im Vergleich zu gefärbtem Gewebe um etwa die Hälfte verkürzt werden. Beispiel: gefärbte Gewebe 2 Minuten, ungefärbte Gewebe eine Minute.

Übersicht der Schablonensysteme (Fotoschablonen)

Man unterscheidet im Siebdruck grundsätzlich zwei verschiedene Arten zur Schablonenherstellung, die je ihre Vor- und Nachteile haben:

• Die direkte Methode (Direktschablone)
• Die indirekte Methode (Indirektschablone)

Bei der Direktschablone wird das Gewebe mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtet, belichtet und entwickelt. Die Schablone wird also direkt auf dem Gewebe hergestellt (daher die Bezeichnung „Direktschablone“). Hier gibt es zwei Möglichkeiten, das Sieb zu beschichten: Durch das beidseitige Auftragen einer flüssigen Kopierschicht auf das Gewebe oder durch das Übertragen einer mit Kopierschicht beschichteten Folie auf das Gewebe (Direktfilm). Bei der Indirektschablone befindet sich die lichtempfindliche Schicht wie bei den Direktfilmen auf einer transparenten Kunststofffolie. Der Indirektfilm wird aber erst nach dem Belichten und Entwickeln auf das Gewebe übertragen (daher die Bezeichnung „Indirekt“).

Vor- und Nachteile der Direktschablone mit Flüssigschicht

Sie ist preisgünstig und hat eine sehr gute Verankerung im Gewebe (Druck von sehr hohen Auflagen bei guter Druckqualität). Die Schicht enthält allerdings 50–60 % Wasser, was zu einem entsprechenden Schwund der Beschichtung beim Trocknen führt. Dieser Schwund bewirkt eine gewisse Rauheit der Schablonenoberfläche. Da eine Schablone auf ihrer Unterseite (Bedruckstoffseite) möglichst glatt sein sollte, kann dieser Schwund im Extremfall zu einem leichten Ausfließen der Druckfarbe an den Schablonenkanten führen – vor allem, wenn die Druckfarbe relativ dünnflüssig ist.

Vor- und Nachteile der Indirektschablone

Die Schablone hat eine äußerst glatte Oberfläche (Bedruckstoffseite) und eignet sich hervorragend für den Druck feinster Raster und Linien. Die Schablonenhaftung ist aber vergleichsweise gering – Indirektschablonen sind für hohe Druckauflagen nicht geeignet. Zudem sind sie empfindlich gegenüber Feuchtigkeit (für Wasserfarben nicht geeignet). Teuer.

Versuche, die Beständigkeit der Direktschablone mit Flüssigschicht mit der Druckqualität der Indirektschablone zu kombinieren, führten zu Beginn der 1980er Jahre zur Entwicklung der Direktfilme. Solche Schablonen werden umgangssprachlich deshalb auch als „Kombi-Schablonen“ bezeichnet. Direktfilme werden meistens mit Wasser auf die Unterseite der Druckform übertragen, manchmal auch mit Hilfe von Flüssigschicht.

Vor- und Nachteile der Direktfilme

Die Schablone hat eine sehr glatte Oberfläche (Bedruckstoffseite) und ist sehr gut für den Druck feinster Raster und Linien geeignet. Im Gegensatz zu Indirektfilmen ist die Schablonenhaftung bei Direktfilmen gut (geeignet für den Druck hoher Auflagen). Direktfilme werden in verschiedenen Dicken angeboten, die Schichtdicke ist definiert (in Tausendstelmillimeter). Es sind wasserbeständige Filme erhältlich. Direktfilme sind wie Indirektfilme teuer. Die Übertragung auf das Gewebe erfordert etwas Übung.

Die weltweiten Marktanteile der verschiedenen möglichen Schablonentechniken (grafischer und industrieller Siebdruck, Textildruck) verhalten sich in etwa so: Indirektschablone mit Flüssigschicht („Kopierschicht“) ca. 90 Prozent. Die restlichen 10 Prozent Anteile verteilen sich auf Direktfilme und Indirektfilme, wobei Direktfilme dabei den größeren Anteil haben.

Siebdruckschablone, Gewebe 43 Fäden pro Zentimeter

Sowohl bei Flüssigschichten als auch bei Direktfilmen sind mehrere Produktgruppen erhältlich, die sich vor allem in der Beständigkeit gegenüber Wasser- und Lösemittelfarben, aber auch in der Belichtungszeit und Entschichtbarkeit unterscheiden. Flüssigschichten müssen zudem teilweise vor dem Gebrauch mit einem Sensibilisator lichtempfindlich gemacht werden. Der Sensibilisator wird beim Kauf einer Kopierschicht mitgeliefert und dann in diese eingerührt. Es sind auch Kopierschichten erhältlich, die bereits lichtempfindlich sind („vorsensibilisiert“). Direktfilme sind immer in lichtempfindlichem Zustand erhältlich, in Bogen oder ab Rolle. Für den Neueinsteiger ist eine Kopierschicht zu empfehlen, die vorsensibilisiert, lösemittel- und wasserbeständig und vor allem auch leicht entschichtbar ist.

Diazo-sensibilisierte Kopierschichten

Diazo ist ein Sensibilisator, der seit den 1970er Jahren als Ersatz für die bis dahin eingesetzten Bichromate dient. Diazoschichten belasten im Gegensatz zu den Bichromaten das Abwasser kaum. Diazoschichten sind vergleichsweise preisgünstig und haben einen hohen Belichtungsspielraum. Es sind Diazoschichten erhältlich, die sich für den Druck mit Lösemittelfarben eignen, andere Diazoschichten eignen sich speziell für den Druck mit Wasserfarben (Textildruck). Wasserbeständige Diazoschichten sind aber teilweise schwer entschichtbar.

Fotopolymer-sensibilisierte Kopierschichten

Diese Kopierschichten wurden zu Beginn der 1980er Jahre in Japan entwickelt, sie haben eine sehr kurze Belichtungszeit, teilweise aber einen geringen Belichtungsspielraum und erfordern daher eine genau abgestimmte Belichtungszeit. Polymerschichten werden vor allem dort eingesetzt, wo eine kurze Belichtungszeit erwünscht ist, beispielsweise bei hohen Schichtdicken der Schablone oder bei der Projektions- oder Laserbelichtung. Fotopolymerschichten sind immer vorsensibilisiert erhältlich.

Diazopolymer-sensibilisierte Kopierschichten

Diazopolymerschichten vereinen die Vorteile der Diazoschichten mit denjenigen der Fotopolymerschichten. Diazopolymerschichten haben einen guten Belichtungsspielraum bei gleichzeitig kurzer Belichtungszeit. Zudem sind diese Kopierschichten oft sowohl wasser- wie lösemittelbeständig und leicht entschichtbar. Aufgrund dieser guten Eigenschaften haben Diazopolymerschichten eine große Verbreitung im Siebdruck gefunden.

Direktfilme

Direktfilme bestehen aus einem dünnen Polyesterträger, auf den maschinell eine Flüssigschicht aufgegossen wurde. Direktfilme sind in lichtempfindlichem Zustand als Rolle- oder Bogenware im Fachhandel erhältlich. Genau gleich wie bei den Kopierschichten sind Diazofilme, Fotopolymerfilme oder Diazopolymerfilme erhältlich.

Direktfilme haben eine genau definierte Schichtdicke. Die Schichtdicke wird von den Herstellern in µm (Tausendstelmillimeter) angegeben. Die Schichtdicken können 15 µm, 20 µm, 25 µm, 30 µm, 40 µm etc. bis zur Dicke von 200 bis 400 µm betragen. Grundsätzlich werden für Gewebe mit hoher Feinheit dünne Direktfilme eingesetzt, für Gewebe mit geringer Feinheit entsprechend dickere Direktfilme.

• Direktfilm 15 µm: Für Gewebefeinheiten 150–180 Fäden/cm
• Direktfilm 20 µm: Für Gewebefeinheiten 120–150 Fäden/cm
• Direktfilm 25 µm: Für Gewebefeinheiten 90–120 Fäden/cm
• Direktfilme 30–50 µm: Für Gewebefeinheiten 40–80 Fäden/cm

Herstellung einer Indirektschablone

Diese Filme bestehen aus einer Polyesterfolie (Trägerfolie), die mit einer lichtempfindlichen Gelatineschicht beschichtet sind. Sie werden nach dem Belichten, einem chemischen Nachhärten mit Wasserstoffperoxid und dem Auswaschen (Entwickeln) des Druckbildes auf die Unterseite des Siebes übertragen. Nach dem Trocknen des Filmes wird die Polyesterfolie entfernt. Die Indirektschablone haftet nur auf der Unterseite des Gewebes, sie kann sich vergleichsweise gering im Gewebe verankern, daher spricht man hier oft von einer „am-Gewebe-Schablone“. Schablonen, die wie oben beschrieben mit flüssiger Kopierschicht beidseitig auf das Gewebe aufgetragen werden, haften wesentlich besser im Gewebe („im-Gewebe-Schablone“). Trotz der geringen Verankerung im Gewebe und der damit resultierenden beschränkten Auflagenbeständigkeit, werden Indirektschablonen für Spezialarbeiten (vor allem beim Druck von Feinrastern) eingesetzt, da die Qualität des Druckergebnisses sehr hoch ist.

Es werden auch Indirektfilme angeboten, die nach der Belichtung nicht mehr chemisch nachgehärtet werden müssen. Indirektschablonen sind sehr dünn und eignen sich nur für Gewebefeinheiten ab 77–90 Fäden/cm und höher. Indirektschablonen eignen sich nicht für den Druck mit wasserverdünnbaren Siebdruckfarben.

Nass-in-nass-Beschichtung

Kopierschicht, Beschichtungsrinne

Das Sieb wird auf beiden Seiten mit der flüssigen Kopierschicht dünn und gleichmäßig beschichtet. Dazu wird die Kopierschicht in eine Beschichtungsrinne gefüllt. Das Sieb wird in einer Halterung senkrecht befestigt (oder schräg gegen eine Wand gelehnt). Die Beschichtungsrinne wird nun mit leichtem Druck unten auf das Siebgewebe aufgesetzt. Jetzt wird die Beschichtungsrinne langsam und gleichmäßig in dieser Kippstellung nach oben gleitend über das Siebgewebe gezogen. Die Siebgewebemaschen füllen sich dabei mit der Kopierschicht. Es wird zuerst immer die Druckseite (Bedruckstoffseite) des Siebdruckgewebes beschichtet, anschließend die Rakelseite.

Herstellung einer Direktschablone mit Flüssigschicht

Dieser zweite Beschichtungsvorgang auf der Rakelseite kann, je nach der gewünschten Schichtdicke der Beschichtung, mehrmals wiederholt werden. Die Zählweise der unterschiedlichen Beschichtungsfolgen lautet dann zum Beispiel 1:1, 1:2, oder 1:3 (jeweils in der Reihenfolge Druckseite:Rakelseite).

Das Ziel ist es, auf der Siebunterseite (Druckseite) eine glatte Schablonenoberfläche zu erreichen, die die Struktur des Gewebes auszugleichen vermag. Dieser Gewebestrukturausgleich ist wichtig, damit beim Drucken die Druckfarbe die Schablonenkante nicht unterfließen kann. Damit sich eine gute Schablonenkante bilden kann, sollte die Schablone etwa 15 bis 20 Prozent dicker als das Gewebe sein. Sowohl die Oberflächenglätte als auch die Schichtdicke der Schablone kann mit speziellen Messgeräten genau ermittelt werden, jedoch besitzen die wenigsten Siebdruckereien solch teure Messgeräte. Die richtige Beschichtungstechnik ist vor allem abhängig von der Siebfeinheit, der verwendeten Kopierschicht und der Beschichtungsrinne und ist daher Erfahrungssache.

Trocknung

Nun wird das beschichtete Drucksieb mit der Druckseite nach unten in einen Trockenschrank gelegt und bei 30 bis 40 °C getrocknet. Es ist wichtig, dass das Sieb mit der Druckseite nach unten in das Trocknungsgerät gelegt wird, damit der Schichtaufbau, der durch die Beschichtungsfolgen erreicht wurde, weiterhin auf der Unterseite des Siebes bleibt. Würde das Drucksieb umgekehrt, also mit der Druckseite nach oben, in den Trockenschrank gelegt, so würde die noch flüssige Kopierschicht durch die Maschenöffnungen des Gewebes zur Rakelseite hin fließen. Bei guter Durchlüftung des Trockenschranks ist das Sieb – je nach Dicke der Beschichtung und Gewebefeinheit – in ca. einer Viertelstunde bis einer Stunde getrocknet und kann danach belichtet werden. In trockenem Zustand sind die beschichteten Drucksiebe lichtempfindlich und müssen vor starkem Licht geschützt werden (Sonneneinstrahlung, Kopierlampe). Idealerweise sollten die beschichteten Siebe bei gelbem Raumlicht verarbeitet werden. Eine längere Lagerung der Siebe vor dem Belichten darf nur in einem dunklen Raum oder einem Schrank erfolgen.

Nachbeschichtung

Nach der Trocknung des beschichteten Siebes kann die Oberflächenglätte der Beschichtung – falls erforderlich – durch eine weitere Beschichtung auf der Druckseite verbessert werden (Nachbeschichtung). Die Schichtdicke der Schablone wird dabei etwas erhöht. Werden mehrere Nachbeschichtungen durchgeführt, so muss nach jedem Nachbeschichtungsvorgang das Sieb wieder getrocknet werden, was die Herstellungszeit der Schablone merklich verlängert. Kopierschichten sind heute aber von guter Qualität, so dass vor allem bei hohen Gewebefeinheiten ein Nachbeschichten kaum mehr notwendig ist. Bei tiefen Siebfeinheiten kann ein Nachbeschichten sinnvoll für einen „sägezahnfreien“ Druck sein. Der Sägezahneffekt bezeichnet „gezackte“ Schablonenränder, bedingt durch den ungenügenden Ausgleich der Siebgewebestruktur.

Beschichtungsmaschinen tragen die Kopierschicht von beiden Seiten automatisch auf das Gewebe auf. Der Vorgang ist der Gleiche wie bei der Beschichtung von Hand. Allerdings lassen sich mit Beschichtungsmaschinen vor allem bei großformatigen Drucksieben sehr gleichmäßige Beschichtungsresultate erzielen. Alle wichtigen Parameter wie die Beschichtungsgeschwindigkeit, der Anpressdruck der Beschichtungsrinne, die Anzahl der Beschichtungsfolgen etc., sind einstellbar. Oft wird das Drucksieb unmittelbar nach der Beschichtung durch eine Infrarotheizung getrocknet. Die Maschinenbeschichtung garantiert ein reproduzierbares, genaues Beschichtungsergebnis und somit auch ein reproduzierbares Druckresultat.

Übertragung des Films mit Wasser (Kapillarmethode)

Herstellung einer Direktfilmschablone

Direktfilme werden auf das nasse Siebgewebe aufgetragen. Vor der Übertragung des Films wird das Drucksieb gleichmäßig mit Wasser benetzt. Oft wird das nasse Sieb mit einem Netzmittel behandelt, das die Oberflächenspannung des Wasserfilms verringert. Es entsteht dabei ein gleichmäßiger, stabiler Wasserfilm auf der Gewebeoberfläche, der das Übertragen des Direktfilms erleichtert.

Der auf das gewünschte Format zugeschnittene Film wird durch Abrollen auf das Gewebe übertragen. Dabei verbindet sich der Film sofort gleichmäßig in dem Siebdruckgewebe. Mit einer Gummiflitsche wird das überflüssige Wasser auf der Rakelseite abgestreift. Der Siebrahmen wird dann mit einem Lederlappen abgetrocknet, damit abfallende Wassertropfen nicht auf die Schicht tropfen können. Nach dem Trocknen kann die Trägerfolie des Films von der Schicht abgezogen und das Sieb belichtet werden.

Direktfilmschablonen weisen auf der Druckseite des Siebes eine sehr hohe Oberflächenglätte auf, was einen hochwertigen Druck ergibt. Sie sind jedoch deutlich teurer als die Beschichtung mit Kopierschicht. Die Beständigkeit des Drucksiebes bei hohen Druckauflagen ist in der Regel etwas geringer als bei Schablonen mit Kopierschicht.

Übertragung des Films mit Kopierschicht („Kombi-Methode“)

Bei dieser Methode wird der Film mit Flüssigschicht auf das trockene Gewebe übertragen. Der Film wird dazu auf der Druckseite des Siebes mit dem Gewebe in Kontakt gebracht. Von der Rakelseite her wird nun mit einer Beschichtungsrinne Flüssigschicht auf das Gewebe aufgetragen. Dabei verbindet sich die flüssige Kopierschicht mit der Schicht des Direktfilms. Es entsteht ein „Sandwich“, in dem das Siebgewebe eingebettet ist. In der Regel werden diese Beschichtungen in einer Beschichtungsmaschine automatisch ausgeführt.

Nach dem Trocknen der Schicht wird die Trägerfolie des Films abgezogen und das Sieb belichtet. Flüssigschicht und Direktfilm müssen die gleiche Belichtungszeit aufweisen, deshalb sollten nur vom Hersteller dazu empfohlene Produkte verwendet werden. Diese Methode zur Filmübertragung wird eher selten angewendet, da das Risiko von Staubeinschlüssen beim Übertragen des Films größer ist als bei der Filmübertragung mit Wasser (Kapillarmethode). Allerdings ist die Beständigkeit der Schablone im Druck sehr hoch – sie entspricht einer Schablone mit Kopierschicht.

Belichtet wird mit einer starken Lichtquelle, die einen hohen UV-Anteil aufweist. Heute verwendet man dazu so genannte Metallhalogenid-Lampen mit einer Leistung von 3000 bis 6000 Watt. Die Belichtungszeit ist abhängig von der Gewebefeinheit, der verwendeten Kopierschicht und der Dicke der Beschichtung. Je tiefer die Gewebefeinheit ist (je dicker die Schichtdicke), desto länger muss belichtet werden. Im Hobbybereich kann auch versucht werden, das beschichtete Sieb mit einem Fotoscheinwerfer oder einer Quecksilberdampflampe zu belichten, allerdings sollten dazu Diazo-Kopierschichten verwendet werden, da Fotopolymerschichten stärkeres UV-Licht benötigen.

Heute werden auch schon UV LED eingesetzt. Der Vorteil ist hierbei, dass Film und Siebschablone keiner thermischen Belastung ausgesetzt sind. Zusätzlich werden Überstrahlungen vermieden (MLP Multi LED Präzision verfahren) und es wird deutlich weniger Energie verbraucht.

Als Kopiervorlage wird ein transparenter Film benötigt, auf dem das Bildmotiv in sehr guter Deckung (lichtundurchlässige Schwärzung) abgebildet ist. Das Bildmotiv muss seitenrichtig (nicht spiegelverkehrt) und positiv sein. Der Film darf nur transparente und schwarze Bildstellen aufweisen, also keine halb deckenden „Graustufen“. Die Filme werden in Druckereien oder Reprofirmen hergestellt. Folien, die mit einem Laserdrucker oder Fotokopiergerät ausgedruckt werden, eignen sich für den Hobbybereich oder für Motive, die keine Feinheiten aufweisen (nur Texte, Flächen), gegebenenfalls müssen hier sogar zwei gleiche Folien deckungsgleich aufeinander geklebt werden, damit eine gute Lichtundurchlässigkeit erreicht wird.

Vor der Belichtung wird der Film auf die Druckseite des beschichteten Siebes aufgelegt. Die Schicht des Films muss in Kontakt zur Schichtseite des Siebes liegen („Schicht auf Schicht“), damit es nicht zu einer Unterstrahlung feiner Details kommen kann. Nun wird das Sieb in ein spezielles Kopiergerät (Belichtungsgerät) gelegt, welches durch Vakuum das Sieb mit dem Film fest auf eine Glasscheibe presst. Durch die Glasscheibe hindurch wird nun das Sieb belichtet. Durch die Belichtung wird die Kopierschicht wasserfest – diejenigen Stellen der Kopierschicht, die durch den deckenden Film vor dem Licht geschützt sind, bleiben hingegen wasserlöslich. Nach dem Belichten wird das Sieb auf beiden Seiten mit einer Handbrause und lauwarmem Wasser benetzt und das Druckbild ausgewaschen. Dabei werden alle nicht belichteten Stellen der Kopierschicht freigewaschen. Das Auswaschen kann auch mit einem Hochdruckgerät erfolgen, allerdings bei nicht allzu starkem Wasserstrahl. Mit einem Wassersauger wird das Wasser von der Sieboberfläche entfernt, und das Sieb getrocknet. Nach dem Trocknen werden auffällige Fehlerstellen im Sieb mit einem „Siebfüller“ retuschiert.

Zur erstmaligen Ermittlung der richtigen Belichtungszeit sollte mit einem „Testsieb“ eine Stufenbelichtung gemacht werden. Durch unterschiedliche Belichtungszeiten (Stufen) auf dem „Testsieb“ kann festgestellt werden, welches die optimale Belichtungszeit ist.

Die Siebkopie mit einem ausbelichteten Film wird auch als „Kontaktkopie“ bezeichnet, da hier der Film im Kopiergerät mit Vakuum an das lichtempfindlich beschichtete Sieb gepresst wird. Siebdruckereien, die häufig großformatig drucken, versuchen aber möglichst die Filmkosten auszuschließen, weil diese bei einer solchen Druckarbeit einen nicht unerheblichen Kostenanteil darstellen. Eine bewährte Möglichkeit dazu ist die Projektionsbelichtung. Bei dieser „kontaktlosen“ Siebbelichtung wird ein kleiner Film (ca. DIN A3) in einer Projektionskamera auf das lichtempfindlich beschichtete Sieb vergrößert. Der Vorgang kann mit dem Projizieren von Ferienfotos auf eine Leinwand verglichen werden. Allerdings ist im Siebdruck eine Projektionskamera mit ihrer äußerst hochwertigen Optik und Mechanik eine finanzielle Investition, die sich nur dann bezahlt macht, wenn häufig großformatige Drucke angefertigt werden sollen. Als Lichtquelle dient eine spezielle UV-Lampe; die Belichtungszeit dauert wenige Minuten. Damit eine lange Belichtungszeit vermieden werden kann, sollte die Beschichtung des Siebes möglichst dünn sein.

Computer to Screen

Während bei der Projektionsbelichtung ab einem kleinformatigen Film eine Vergrößerung auf das Sieb projiziert wird, wird bei dem Computer-to-Screen-Verfahren kein Film mehr benötigt. Hier wird ab digitalen Daten das Druckbild mit Ink-Jet-Bebilderung oder Laserbelichtung direkt auf das lichtempfindlich beschichtete Sieb aufgespritzt (Ink-Jet) oder belichtet (Laser). Bei den Ink-Jet-Verfahren wird das Motiv mit UV-Licht-undurchlässiger Tinte oder Flüssigwachs auf die Schablonenschicht aufgespritzt. Nach der Bebilderung wird das Sieb mit einer Kopierlampe belichtet und anschließend das Druckbild ausgewaschen. Bei der DLP-Lasertechnik (englisch: Direct Light Processing) wird das Motiv hingegen direkt in die lichtempfindliche Schicht belichtet. Im Gegensatz zur Projektionsbelichtung benötigen CTS-Verfahren eine längere Zeit zur Schablonenherstellung (Schreibgeschwindigkeit in dpi). Allerdings können hier feinere Rasterbilder reproduziert werden, als dies beim Projizieren möglich wäre. Die Technik eignet sich (im Gegensatz zur Projektion) auch für dicke Beschichtungen auf geringen Siebfeinheiten.

Die Laserbelichtung mit UV Laser (LDS = LaserDirectSreen), wird für kleine Schablonen eingesetzt. Die Schreibbreiten betragen zurzeit 130 mm oder 380 mm. Die Länge ist variabel. Es sind problemlos 60 Raster möglich. Wird hauptsächlich für CD/DVD und Kartuschendruck eingesetzt. Die Belichtungszeit ist stark von der Emulsion abhängig. Es lassen sich theoretisch alle Beschichtungen einsetzen, aber es empfiehlt sich CTS Beschichtungen zu belichten (schneller und keine Überstrahlungen). Die Digitale Schablonenbelichtung bietet außerdem die Möglichkeit, im Siebdruck Frequenzmodulierte Raster (FM) einzusetzen.

Handrakel, Maschinenrakel

Rakelhärten, Spezialrakeln

Die Rakel im Siebdruck besteht aus einem Gummi (Elastomer), der in eine Halterung eingespannt ist. Beim Drucken stellt die Rakel einen Kontakt zwischen dem Sieb und dem Bedruckstoff her. Dabei wird die Druckfarbe aus den Maschenöffnungen auf den Bedruckstoff übertragen. Der Rakelgummi besteht aus dem elastischen, relativ lösungsmittelbeständigen und abriebfesten Kunststoff Polyurethan.

Die Härte (Elastizität) der Rakel hat einen Einfluss auf das Druckergebnis. Weichere Rakelgummis eignen sich besser für Flächendrucke, Lasurfarben oder Textildrucke, härtere Rakelgummis besser für Rasterdrucke oder Negativdrucke. Es werden drei Härtegrade angeboten: Weich, mittelhart und hart. Der Härtegrad wird dabei in „Shore“ angegeben (die Shore-A-Skala beschreibt die Härte von Elastomeren: 0 = sehr weich, 100 = sehr hart). Eine weiche Siebdruckrakel hat etwa 65 Shore, eine mittelharte Rakel etwa 75 Shore und eine harte Rakel etwa 85 Shore. Meistens werden im Siebdruck mittelharte Rakeln eingesetzt.

Beim Druck von hohen Auflagen mit Lösemittelfarben oder UV-Farben kann sich die Rakel mit der Zeit verformen – sie quillt auf und biegt sich durch, was die Druckqualität verschlechtert. Daher werden spezielle Rakeln angeboten, die bei hohen Auflagen formstabiler sind. Unter der Markenbezeichnung „RKS“ wird eine Rakel angeboten, die aus einem lösungsmittelbeständigen, formstabilen Kunststoffstreifen besteht, auf den ein ca. 1 cm breiter Gummi geklebt ist. Andere Hersteller bieten mehrschichtige Rakelgummis an, die einen harten, formstabilen „Kern“ und zwei weichere Außenseiten aufweisen („Sandwich-Konstruktion“).

Beim Drucken von Hand werden meistens Rakeln verwendet, bei denen der Gummi mit einem Holzgriff verbunden ist. Mit diesen Handrakeln wird die Druckfarbe über das Sieb gestrichen und dann gedruckt. Beim Druck auf Maschinen werden dazu zwei Rakeln benötigt: Eine Vorrakel und die eigentliche Druckrakel. Die Vorrakel ist ein Metallblech, das die Druckfarbe vor dem Drucken gleichmäßig über das Drucksieb verteilt (flutet) und dadurch die Maschenöffnungen der Schablone mit Farbe füllt.

Siebdrucktisch „Rondomat“ mit beweglichem Sieb und festem Rakel

Das druckfertige Sieb wird in der Druckmaschine befestigt. Dies kann ein Handdruckgerät, eine halbautomatische-, dreiviertelautomatische- oder vollautomatische Siebdruckmaschine sein:

Handdrucktisch

Das Einlegen der Bogen in das Druckgerät, das Drucken und das Entnehmen der Drucke erfolgen von Hand. Handdrucktische werden für Kleinauflagen oder für Spezialarbeiten eingesetzt.

Halbautomatische Druckmaschine

Das Einlegen der Bogen in das Druckgerät erfolgt von Hand, das Drucken automatisch und das Entnehmen der Drucke wiederum von Hand. Die Druckgeschwindigkeit beträgt je nach Druckformat etwa 300 bis 600 Drucke pro Stunde.

Dreiviertelautomatische Druckmaschine

Das Einlegen der Bogen in das Druckgerät erfolgt von Hand, das Drucken und das Ablegen der Drucke auf das Transportband eines Durchlauftrockners hingegen automatisch. Die Druckgeschwindigkeit beträgt je nach Druckformat etwa 600 bis 1000 Drucke pro Stunde.

Vollautomatische Druckmaschine

Das Einlegen der Bogen, das Drucken, das Ablegen der Drucke auf das Transportband eines Durchlauftrockners und das Stapeln erfolgen automatisch. Die Druckgeschwindigkeit beträgt je nach Druckformat etwa 1000 bis 4000 Drucke pro Stunde.

Siebdruckmaschinen können so konstruiert sein, dass sich das Sieb nach dem Druckvorgang scharnierartig aufklappt (Winkel öffnend) oder sich parallel vom bedruckten Bogen abhebt (parallel öffnend). Vollautomatische Maschinen werden teilweise auch nach dem Zylinderdruckprinzip gebaut. Hier befindet sich das Sieb über einem Gegendruckzylinder. Beim Druckvorgang bewegt sich das Sieb vorwärts, während die Rakel auf den Scheitelpunkt des Gegendruckzylinders drückt. Der Zylinder dreht sich synchron zur Vorwärtsbewegung des Siebes. Zylinderdruckmaschinen haben eine hohe Druckgeschwindigkeit, können aber nur flexible Materialien bedrucken.

Schematische Darstellung des Siebdruckvorgangs: Farbe A, Rakel B, offene Siebstelle/Druckmuster C, Sieb D, Rahmen E, Bedruckstoff F

Druckvorgang

Nun werden die Druckrakel und die Vorrakel (Flutrakel) (in nebenstehender Abbildung: B) in die Druckmaschine eingebaut. Anschließend wird die Druckfarbe (A) auf das Sieb (D) gegeben und die Farbe mit der Vorrakel über das ganze Sieb gleichmäßig verteilt (geflutet). Unter dem Sieb befindet sich der Bedruckstoff (Druckbogen) (F). Die Druckbogen müssen sich immer an der genau gleichen Position unter dem Sieb befinden, damit bei mehrfarbigen Arbeiten die Farben passgenau zueinander liegen. Dazu dienen in die Druckplatte eingebaute Anlegestifte oder auf die Druckplatte geklebte Anlegemarken aus Selbstklebefolie. Jetzt wird der Druckbogen an die Marken angelegt und danach die Farbe mit Hilfe der Druckrakel durch die offenen Siebstellen (C) auf den Bogen (F) übertragen. Beim Druckvorgang werden die Druckbogen mit Vakuum auf dem Drucktisch fixiert, damit sie sich nicht verschieben oder am Sieb kleben bleiben.

Je nach Beschaffenheit des Bedruckstoffs, der Gewebespannung, der Farbverdünnung, des Rakelschliffs und Rakeldrucks etc. können sich diverse Druckprobleme ergeben. Zu wenig Absprung (Distanz zwischen Gewebe und Bedruckstoff) kann beispielsweise zur „Wolkenbildung“ im Druck führen, da sich das Gewebe hinter der Rakel nicht sofort aus dem gedruckten Farbfilm lösen kann – es bleibt in der gedruckten Farbe „kleben“. Zu viel Absprung erhöht hingegen die Gewebespannung, was zum unsauberen Ausdrucken der Schablonenkanten führen kann. Zu dünnflüssige Druckfarbe neigt zum „Schmieren“ (Ausfließen der Farbe an den Schablonenkanten), zu dickflüssige hingegen wieder zur schlechten Farbübertragung auf den Bedruckstoff. Ein zu hoher Rakeldruck bewirkt ebenfalls ein „Schmieren“ des Druckbildes, das Gleiche gilt für eine zu rund geschliffene und ungeschliffene Druckrakel.

Moiré im Rasterdruck

Rasterpunktformen

Man unterscheidet grundsätzlich zwischen amplitudenmodulierten und frequenzmodulierten Rastern (AM- und FM-Raster). Beim AM-Raster sind die Rasterpunkte streng geometrisch zueinander angeordnet – sie haben immer den gleichen Abstand zueinander. In hellen Bildpartien sind die Rasterpunkte klein, in dunkleren Bildpartien entsprechend größer.

Beim FM-Raster sind die Punkte zufällig zueinander angeordnet (wie gestreute Sandkörner), dafür immer gleich groß. In hellen Bildpartien befinden sich weniger Punkte, in dunkleren Bildpartien entsprechend mehr.

Das geometrisch angeordnete AM-Raster kann im ungünstigen Fall ein Moiré mit dem Siebdruckgewebe ergeben, da das Gewebe selbst ein „Raster“ darstellt. Moirés sind meist wellenförmige, störende Muster, die bei der Überlagerung zweier Raster entstehen können. Beim zufällig angeordneten FM-Raster sollte es diesbezüglich keine Probleme ergeben (außer die FM-Punkte sind quadratisch und stehen in ungünstigem Verhältnis zur Größe der Maschenöffnungen des Gewebes). Meistens wird im Siebdruck der AM-Raster eingesetzt, da er eine ruhige Bildwirkung aufweist.

Beim AM-Raster können unterschiedliche Punktformen gewählt werden: Quadratische, runde oder elliptisch geformte Punkte. Für den Siebdruck sollte die elliptische Punktform gewählt werden, da hier Bildverläufe von hell zu dunkel im Druck schöner wiedergegeben werden, als beispielsweise mit quadratisch geformten Punkten.

Der Begriff „Rasterweite“ bezeichnet die Anzahl Rasterpunkte pro Zentimeter. Wie zu Beginn dieses Abschnitts erwähnt, ist die Rasterweite im Siebdruck abhängig von der Feinheit des im Druck verwendeten Siebdruckgewebes. Bei einem Gewebe mit geringer Feinheit müssen die Rasterpunkte genügend groß sein, damit sie sich einwandfrei im Gewebe verankern können. Beim Druck mit hohen Gewebefeinheiten ist die Verwendung entsprechend feinerer Raster möglich. Bei einer Gewebefeinheit von 30 bis 60 Fäden/cm dürfte eine Rasterweite von 10 bis 15 Punkten/cm sinnvoll sein. Bei Geweben mit 120 Fäden/cm oder feiner sind Raster bis etwa 48 Punkten/cm druckbar. Wobei darauf hingewiesen sei, dass geringere Rasterfeinheiten im Siebdruck wesentlich problemloser druckbar sind als hohe Rasterfeinheiten (Tonwertzunahme). Hohe Rasterfeinheiten, wie sie im Offsetdruck verwendet werden, können im Siebdruck kaum in der gleichen Qualität gedruckt werden. Die Wahl einer geeigneten Rasterfeinheit sollte in Zusammenarbeit mit der Druckerei geklärt werden.

Für den Siebdruck werden sehr viele Farbsorten angeboten. Sie unterscheiden sich vor allem in ihren Haftungseigenschaften und Beständigkeiten auf verschiedenen Materialien (Bedruckstoffe wie Papiere, Kunststoffe, Textilien, Metalle, Glas etc.) und in ihrem Trocknungsverhalten. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen physikalisch und chemisch-reaktiv trocknenden Siebdruckfarben. Bei physikalisch trocknenden Farben verdunstet ein Lösemittel aus dem gedruckten Farbfilm, während bei chemisch-reaktiven Farben – wie es der Name sagt – die Trocknung (besser: „Aushärtung“) durch eine chemische Reaktion erreicht wird.

Lösemittelfarben (physikalisch trocknend)

Durch das Verdunsten des in der Farbe enthaltenen Lösemittels trocknen diese Farben zu einem festen Farbfilm aus. Die meisten Lösemittelfarben enthalten organische Lösemittel (es sind aber auch wasserverdünnbare Siebdruckfarben erhältlich). Nachteilig bei Lösemittelfarben ist die Belastung der Raumluft durch das aus der Farbe verdunstenden Lösemittels. Lösemittelfarben werden je nach Farbsorte oft zum Bedrucken von Papier und Karton und für diverse Kunststoffe eingesetzt. Es werden dazu teilweise auch wasserverdünnbare Farben angeboten, die aber keine große Verbreitung gefunden haben. Wasserverdünnbare Farben werden hingegen oft im Textildruck oder im Bereich des Kunstdrucks (Serigrafien) bzw. im Schulunterricht eingesetzt.

Lösemittelfarben sind meistens nicht druckfertig, das heißt, sie müssen vor dem Drucken mit einem geeigneten Lösungsmittel verdünnt werden. Die Farbenhersteller bieten dazu für jede Farbsorte spezielle „Verdünner“ an. Damit beim Drucken von feinen Linien etc. die Farbe nicht in den Sieböffnungen eintrocknet und diese verstopft, werden auch langsam verdunstende „Verzögerer“ angeboten. Es erfordert eine gewisse Erfahrung, die Farbe mit einer geeigneten Menge Verdünner oder Verzögerer druckfertig zu machen. Zu stark verdünnte Farben ergeben keinen randscharfen Druck, sie neigen zum „Schmieren“, zu dickflüssige Farbe ist hingegen zu „klebrig“ und verschlechtert ebenfalls das Druckverhalten.

Chemisch-reaktiv trocknende Farben

Zweikomponentenfarben: Diese härten durch die Beigabe eines Katalysators („Härter“) zu einem festen Farbfilm mit hervorragender Beständigkeit aus. Die Aushärtungszeit dauert mehrere Stunden bis Tage. Zweikomponentenfarben werden für den Druck auf Metalle (zum Beispiel Aluminiumschilder), Glas, synthetische Textilien etc. eingesetzt. Kunstharzfarben trocknen durch die Aufnahme von Luftsauerstoff (vergleichbar mit Künstlerölfarben). Die Aushärtungszeit dauert mehrere Stunden bis Tage. Kunstharzfarben sind hochglänzend und haften hervorragend auf Glas und Metall. UV-Farben enthalten keine verdunstenden Lösemittel. Sie härten durch die Bestrahlung mit starkem UV-Licht in Sekunden zu einem festen Farbfilm aus. Sehr geschätzt wird auch, dass UV-Farben während des Druckens nicht in den Maschenöffnungen der Schablone eintrocknen. Geeignete UV-Farben haften auf vielen Kunststoffen, auf Papier, Glas, Metall etc. Aufgrund dieser Eigenschaften sind UV-Farben oft eine Alternative zu Lösemittelfarben.

… und viele Spezialfarben

Die Anwendungsmöglichkeiten des Siebdrucks sind sehr groß, daher werden von den Farbenherstellern für jede spezielle Druckarbeit geeignete Druckfarben angeboten.

Im Textildruck werden oft Plastisolfarben eingesetzt. Sie enthalten PVC-Pulver und einen flüssigen Weichmacher. Bei höheren Temperaturen ab etwa 170 °C absorbiert das PVC-Pulver den Weichmacher, die Farbe geliert. Plastisolfarben besitzen oft eine gute Deckkraft auf dunklen Textilien und können beim Drucken nicht in den Maschenöffnungen der Schablone eintrocknen. Zum Bedrucken von Glas und Keramik eignen sich spezielle Schmelzfarben, die sich nach dem Einbrennen bei 600 bis 1200 °C dauerhaft mit dem Substrat verbinden. Keramische Gold- oder Silberfarben enthalten Edelmetalle (Gold, Platin). In der Lebensmittelindustrie wird der Siebdruck zur Dekoration von Süßigkeiten (Pralinen, Marzipan etc.), zum Belegen von Brötchen mit Butter, Schokolade oder Marmelade oder zum Verzieren von Torten und Kuchen mit Zuckergussdekor eingesetzt. Weitere Spezialfarben sind: Duftfarben, Perlglanzfarben, Thermochromicfarben (verändern ihren Farbton bei Wärme), Klebstoffe, druckbare Schutzfolien, Glimmer, elektrisch leitfähige Druckpasten, Rubbelfarben (für Wettbewerbskarten), Tagesleucht-, Nachleucht- und Selbstleuchtfarben, Relieflacke (für Blindenschriften oder dekorative Effekte), Metallicfarben mit spiegelähnlichem Glanz etc. Auf Banknoten findet man optisch-variable Tinten, die im fertigen Zustand abhängig vom Betrachtungswinkel eine unterschiedliche Farbe haben.

Siebdruck im Schulunterricht

Rezeptur Wasserfarbe

Oft wird das Siebdruckverfahren im Schulunterricht eingesetzt, wenn die Techniken der verschiedenen Druckverfahren unterrichtet werden. Vor allem beim Drucken mit Kindern, Jugendlichen oder auch mit Studenten ergibt sich dabei das Problem, dass die Dämpfe lösemittelhaltiger Siebdruckfarben, die im Gewerbe verwendet werden, einer gewissen Gewöhnung bedürfen und von den Unterrichtsteilnehmern teilweise als unangenehm empfunden werden. Hinzu kommt, dass Schulen oft nicht über Ablüftungsvorrichtungen verfügen, wie sie in gewerblichen Siebdruckereien vorgeschrieben und installiert sind.

Als Alternative zu den Lösemittelfarben bieten sich wasserverdünnbare Siebdruckfarben an. Sie weisen keine Geruchsbelästigung auf und die Siebe sind auf einfache Art mit Wasser zu reinigen. Es sind zwei Arten von wasserverdünnbaren Siebdruckfarben erhältlich: Acrylfarben und Gouachefarben. Acrylfarben haben oft das Problem, dass sie beim Eintrocknen im Sieb (ein mögliches Problem während des Druckens) kaum mehr mit Wasser aus dem verstopften Sieb entfernt werden können. Gouache-Farben verhalten sich diesbezüglich problemloser. Das grundsätzliche Problem aller Wasserfarben ist allerdings, dass sich Papiere nach dem Bedrucken zu wellen beginnen. Es können nur dickere bzw. speziell gestrichene Papiere oder Kartons bedruckt werden.