Testmethoden für Offsetdruckfarben und Bedruckstoffe

MHM Holding GmbH Feldkirchener Str. 15 D-85551 Kirchheim

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Einleitung ___________________________________________________________ 3

Grundlagen _________________________________________________________ 3

Trocknung von Offsetfarben __________________________________________ 4

Anforderungsprofil für Papier und Farbe ________________________________ 6

Viskosität und Fließverhalten von Offsetdruckfarben _______________________ 7

Die Zügigkeit von Offsetdruckfarben ___________________________________ 8

Arbeiten mit dem Probedruckgerät ____________________________________ 10

Prüfmethoden für Druckfarben _______________________________________ 12

Prüfung von Farbton, Ergiebigkeit _____________________________________ 12

Transparenz (Lasur) ________________________________________________ 13

Farbstärkeprüfung mit Weißausmischung ______________________________ 14

Trocknungstest ohne Einfluss des Bedruckstoffes ________________________ 15

Prüfmethoden zu den Wechselwirkungen zwischen Bedruckstoff und Druckfarbe _________________________________________ 16

Farbannahme (Trapping) ____________________________________________ 16

Wegschlagtest ___________________________________________________ 17

Stapeltest ________________________________________________________ 17

Trocknungstest (emulgierter Andruck) _________________________________ 19

Scheuerfestigkeit und Karbonierverhalten ______________________________ 20

Mottlingtest ______________________________________________________ 22

Weitere Prüfungen am gewogenen Andruck ____________________________ 23

Echtheiten von Druckfarben _________________________________________ 23

Modifizierter Robinsontest ___________________________________________ 23

Testmethoden zum Bedruckstoff Papier _______________________________ 25

Wegschlagtest Papier ______________________________________________ 25

Rupftest für Offsetpapiere (Trocken- und Nassrupftest) ____________________ 25

Kontaktvergilbungstest _____________________________________________ 27

Zusammenfassung _________________________________________________ 28

3

Testmethoden für Offsetdruckfarben und Bedruckstoffe

Einleitung

Der Offsetdruck ist in seinem physikalischen Ablauf ein sehr kompliziertes Druckver-fahren. Es zeichnet sich zwar durch eine große Vielseitigkeit bei geringen Formher-stellungskosten aus, birgt aber nach wie vor Vorgänge und Wechselwirkungen, die wissenschaftlich kaum bis gar nicht erschlossen sind. Für Entwicklung, Forschung und anwendungstechnische Problemlösungen sind praxisgerechte Prüfmethoden deshalb ein unverzichtbares Hilfsmittel, um Ergebnisse im Offsetdruck vorhersagen zu können.

Viele Prüfmethoden wurden von der hubergroup mitentwickelt, speziell die der Wech-selwirkung Druckfarbe – Bedruckstoff. In der Druck- und Papierindustrie werden ver-schiedene angewendet, und die vielen Anfragen zu den Testmethoden waren der An-lass zu dieser neuen Zusammenstellung.

Die Beschreibungen und Arbeitsanleitungen zu den einzelnen Testmethoden sind jeweils mit diesem Piktogramm gekennzeichnet.

Grundlagen

Wichtige Kenngrößen für die drucktechnischen Eigenschaften von Offsetdruckfarben sind die Rheologie und das Trocknungsverhalten.

Naturgemäß hängen diese Kenngrößen, wie auch andere Eigenschaften der Druckfar-be, von ihrer Rezeptur ab, im besonderen Maße von der Bindemittelformulierung. Wir beziehen uns hier auf konventionelle Offsetdruckfarben und lassen energiehärtende Systeme für einen Moment unberücksichtigt.

Konventionelle Offsetdruckfarben sind aus vier Rohstoffgruppen zusammengesetzt: • Farbmittel: Pigmente, meist organisch, aber auch wenige anorganische Pigmente • Bindemittel: Hartharze, Alkydharze, pflanzliche Öle, Mineralöle • Hilfsmittel: Wachse, Trockenstoffe, Füllstoffe, Inhibitoren, usw. • Verdünnungsmittel: pflanzliche Öle, Mineralöle

Je nach Anwendungszweck werden die einzelnen Komponenten in unterschiedlicher Art und Menge eingesetzt.

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Trocknung von Offsetfarben

Chemische Trocknung

Die meisten modernen Druckfarbenbindemittel setzen sich aus filmbildenden Harz-komponenten und trocknenden pflanzlichen Ölen zusammen. Mineralöle sind vor al-lem im Bogenoffset auf dem Rückzug, im Rollenoffset sind sie dagegen noch ein häu-fig genutzter Rohstoff.

Pflanzliche Öle und Alkyde haben die Eigenschaft, unter Einwirkung von Luftsauerstoff zu polymerisieren und so einen zähen elastischen Film zu bilden, der die Druckfarbe auf dem Bedruckstoff fixiert. Allgemein bezeichnet man diesen Vorgang als oxidative Trocknung, die am meisten verbreitete Form der chemischen Trocknung (Abb. 1).

Vereinfacht beschrieben, ist die chemische Trocknung von Druckfarben eine Vernet-zung von Bestandteilen, und es dauert viele Stunden, bis eine Farbe fest wird. Die-ser Zeitbedarf ist je nach Rezeptur sehr unterschiedlich und wird durch Zugabe von Katalysatoren beschleunigt. Bei den Katalysatoren, die in Druckfarben auch als Tro-ckenstoffe oder Sikkative bezeichnet werden, handelt es sich um Metallsalze, die den Beginn der Trocknungsreaktion beschleunigen. Eine Farbe, die mit Trockenstoff nach sechs Stunden gut zu verarbeiten ist, kann ohne diesen durchaus sehr zögerlich bis gar nicht trocknen.

Physikalische Trocknung

Mineralöle und viele Pflanzenölester trocknen nicht chemisch, dringen aber in saugfähige Bedruckstoffe ein und trennen sich von den übrigen Farbbestandteilen. Zusätzlich kann jedes Öl mit niedrigem Molekularge-wicht und Größe in den Bedruckstoff eindringen, wenn dieser saugfähig ist. Man spricht vom Wegschlagen als spezielle Form der physikalischen Trocknung (Abb. 2).

Im Rollenoffset-Heatset wird in der Trockenstrecke ein Teil des eingeset-zen Öls verdampft, der Rest schlägt in den Bedruckstoff weg (Abb. 3).

Beim Wegschlagvorgang handelt es sich um eine Wechselwirkung zwi-schen Druckfarbe und Bedruckstoff. Für das Wegschlagen von Druckfar-ben sind also nicht nur Druckfarbenbestandteile, sondern auch mehrere Eigenschaften des Bedruckstoffes maßgebend:

• Saugvermögen Die Gesamtmenge der Flüssigkeit, die vom Bedruckstoff aufgenommen werden kann, bezeichnet man im Allgemeinen als sein Saugvermögen. Da dieses von dem freien Porenvolumen des Bedruckstoffes abhängt, kann es sich sowohl um einige wenige Poren mit großem Durchmesser als auch um sehr viele Poren mit äußerst kleinem Durchmesser handeln. Aus der Angabe des Saugvermögens lässt sich also nicht auf den Poren-durchmesser schließen. Gerade dieser hat jedoch einen wesentlichen Einfluss auf die Trennwirkung und Sauggeschwindigkeit, die beim Weg-schlagen von Druckfarben von großer Bedeutung sind.

C C C

Sauersto�

CC

C C C CC

flüchtigeSpaltprodukte

C C

O

C C

C

C

C C C

Katalysator

Abb. 1: Oxidative Trocknung in Form der Spaltung einer Doppelbindung und Ausbildung einer Sauerstoffbrücke

Bedruckstoff

feuchter Farbfilm trockener Farbfilm

Abb. 2: Physikalische Trocknung im konventionellen Bogenoffset

Bedruckstoff

Farbfilm

Abb. 3: Physikalische Trocknung im Rollenoffset-Heatset

5

• Trennwirkung Die Trennwirkung beruht auf der kapillaren Struktur des Papiers. Ähnlich wie bei ei-nem Sieb, das aus einer Teilchenmischung nur den Anteil durchlässt, der kleiner als die lichte Maschenweite des Siebs ist, den Rest dagegen zurückhält, lässt das Papier entsprechend seiner Oberflächeneigenschaften eine Trennung des Bindemittelöls von der Druckfarbe zu. Der lichten Maschenweite des Siebs entspricht hier der mittlere Poren- oder Kapillardurchmesser. Ist dieser klein genug, so dringt nur das Öl in das Papier ein, während das Pigment mit dem Restbindemittel an der Oberfläche bleibt. Bei großem Kapillardurchmesser dagegen dringen auch Pigment und Bindemittel ein, was zu einer reduzierten Farbstärke führt.

• Sauggeschwindigkeit Ein großporiger Naturschwamm saugt sich schneller mit Wasser voll als ein feinporiger Synthetikschwamm, auch wenn am Ende die gleiche Flüssigkeitsmenge aufgesogen worden ist. Versucht man, mit den gleichen Schwämmen verschüttetes dickflüssiges Öl aufzusaugen, geht das noch viel langsamer. Ebenso ist es mit der das Wegschlagen stark beeinflussenden Sauggeschwindigkeit des Papiers. Grafisch dargestellt (Abb. 4), sieht man, dass die Sauggeschwindigkeit zu Beginn des Vorgangs sehr hoch ist und mit der Zeit abnimmt. Eine Verdoppelung des Porenradius (r) hat eine etwa fünfmal so hohe Sauggeschwindigkeit zur Folge, während ein fünfmal so großer Porenradius die Sauggeschwindigkeit auf das ca. 60-fache steigert. Der Einfluss der Viskosität dagegen ist wesentlich geringer: Eine Senkung der Viskosi-tät um 50 % ergibt eine um 40 % höhere, eine Steigerung um 100 % ergibt eine um 30 % geringere Sauggeschwindigkeit.

Abb. 4: Abhängigkeit der Sauggeschwin-digkeit von Zeit, Kapillarradius und Viskosität der Flüssigkeit

100

50r = Kapillarradiusη = Viskosität der Flüssigkeit

5 10 t [s]

[cm3 s–1]

∆V∆t

r = 5 η = 0,5

r = 5 η = 1

r = 5 η = 2

r = 2 η = 1r = 1 η = 1

Die Sauggeschwindigkeit lässt sich im Wesentlichen durch eine einfache physikalische Gesetzmäßigkeit beschreiben, das Gesetz des kapillaren Fließens nach Hagen-Poiseuille:

Es besagt, dass die in der Zeiteinheit durch einen Querschnitt mit dem Radius r beförderte Flüssigkeitsmenge V proportio-nal der 4. Potenz des Querschnittradius und proportional zu dem in der Kapillare herrschenden Druckgefälle (∆P/I) sowie umgekehrt proportional der Viskosität der Flüssigkeit η ist. Das Druckgefälle in den Papierkapillaren bildet sich durch den aus der Benetzung entstehenden Kapillardruck. Ersetzt man Druckgefälle und Volumen der Kapillare durch deren Berech-nungsformeln, ergibt sich für die nicht-lineare Sauggeschwindigkeit folgende Formel:

Außerdem hängt sie von dem Kapillarradius r, von der Benetzungsspannung (σ . cos α) der Flüssigkeit mit der Oberflächen-spannung σ und dem Benetzungswinkel α und von der Viskosität η ab.

Sind also Viskosität η und Oberflächenspannung σ die Kenngrößen für die Flüssigkeit, Porenradius r diejenige für das Papier, so ist die Benetzungsspannung σ . cos α der die Wechselwirkung Flüssigkeit – Papier kennzeichnende Parameter.

Q = = · Vt

π r4

8η∆Pl

= · ·dVdt

π r2

4rσ cos α

ηl

√t√

6

Anforderungsprofil für Papier und Farbe

Aus den genannten Eigenschaften – Saugvermögen, Trennvermögen und Saugge-schwindigkeit – ergeben sich für ein optimales Wegschlagen der Druckfarbe folgende Anforderungen an den Bedruckstoff und die Farbe:

• KapillardurchmesserMit zunehmendem Porendurchmesser wächst die Sauggeschwindigkeit, das Trennvermögen dagegen nimmt ab. Bei großen Poren dringen Pigment und hochviskoser Bindemittelanteil teilweise mit dem Öl in das Papier ein, die ge-wünschte Trennung wird nur unvollkommen sein. Der optimale Porendurchmes-ser wird in erster Linie durch die in der Farbe vorliegenden Pigmentteilchen fest-gelegt. Die Pigmentteilchengröße bei Offsetfarben liegt in einer Verteilungskurve (Abb. 5), wobei der Großteil der Pigmentpartikel aus dem Beispiel zwischen 0,1 und 0,2 µm misst (abhängig vom Pigment und vom Grad der Dispergierung).

Damit also das Pigment an der Papieroberfläche zurückbleibt, sollte der Porendurch-messer der Papieroberfläche knapp unter 0,1 µm liegen. Eine möglichst hohe Anzahl an Kapillaren pro Flächeneinheit hat ein schnelleres Eindringen der niedrigviskosen Bestandteile zur Folge.

• Benetzungsverhalten Je besser die Benetzbarkeit des Bedruckstoffes ist, desto schneller kann eine Flüssig-keit eindringen. Dieser wichtige Faktor wird im Gesetz nach Hagen-Poiseuille durch das Produkt aus dem Cosinus des Benetzungswinkels und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit ausgedrückt. Gute Benetzung des Papiers durch die Farbe bedeutet, dass ein hydrophober (wasserabweisender und damit ölfreundlicher) Strich vorliegt. Hier sind jedoch dem Papierhersteller Grenzen gesetzt. Würde das Feuchtmittel vom Druckträger nicht aufgenommen und bildete auf der Oberfläche eine die Farbannah-me störende Trennschicht, so entstünden Farbannahmestörungen. Offsetfarben sollen das Papier gut benetzen, müssen dabei jedoch sowohl eine gewisse Wasseraufnah-me, als auch eine gewisse Stabilität gegenüber dem Feuchtmittel aufweisen. Letzteres setzt dem Benetzungsverhalten der Offsetfarbe Grenzen und beschränkt die Einfluss-nahme auf die Eindringgeschwindigkeit der flüssigen Rezepturbestandteile.

Je niedriger die Viskosität, desto schneller kann eine Flüssigkeit in ein Kapillarsystem eindringen. Der Viskositätsbereich der für Offset- und Buchdruckfarben verwendbaren Öle liegt zwischen 3 und 7 mPa . s, und die Möglichkeit, über die Viskosität des Öls das Eindringen der dünnflüssigen Druckfarbenbestandteile zu beeinflussen, ist wie in der Herleitung der Abb. 4 erläutert, sehr gering.

• Trennverhalten des Bindemittels Die gewünschte Trennung des Öls vom Restbindemittel und Pigment wird sehr stark von der Auswahl der einzelnen im Bindemittel enthaltenen Komponenten beeinflusst. Allgemein gilt, dass bei Komponenten, die sich nur schlecht mischen lassen, ein ge-wisses Bestreben zur Trennung vorliegt. Je weniger gut verträglich sie sind, um so schneller werden sich diese Komponenten trennen.

In der Bindemittelherstellung muss das Mischungsverhältnis ausgewählter Harze und Öle gefunden werden, bei dem ein gutes Trennbestreben vorliegt, die Farbe aber nicht in ihre Einzelkomponenten „auseinanderfällt“. Auf saugfähigen Bedruckstoffen verfes-tigt sich eine Druckfarbe deshalb rasch, da die dünnflüssigen Komponenten wegschla-gen und den Druck schnell belastbar werden lassen.

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 µm

51%

Abb. 5: Verteilungskurve der Pigmentgröße einer Offset-Skalenfarbe

7

Zusammenfassend entsteht eine Liste der Abhängigkeiten des Wegschlagvorgangs von einigen Parametern:

- Saugvermögen des Papiers - Porendurchmesser und Porenzahl je Flächeneinheit des Papiers - Benetzungsfähigkeit der Papierkapillaren für die in der Druckfarbe enthaltenen

dünnflüssigen Bestandteile- Viskosität des wegschlagenden Farbanteils - Trennverhalten des Druckfarbenbindemittels

Auswirkungen

Mit dem Aufbringen der Druckfarbe auf dem Bedruckstoff beginnt sofort der Weg-schlagvorgang. Damit verändert sich die Farbe bereits während der Farbübertragung und auf dem Weg zu den folgenden Druckwerken (Abb. 6). Durch die Abgabe der dünnflüssigen Bindemittelbestandteile ver-ändert sich die Viskosität des Farbfilms. Die Zügigkeit und Klebrigkeit der Druckfarbe nimmt dabei rasch zu.

Vom Wegschlagvorgang der Druckfarbe wer-den beeinflusst:

• Stapelverhalten • Chemische Trocknung • Farbannahme • Rupfverhalten • Mottling • Scheuerfestigkeit • Aufbauen der Druckfarbe im Folgewerk

Bei zu schnellem Wegschlagen der Druckfarbe auf dem Bedruckstoff nimmt die Kleb-rigkeit der Druckfarbe sehr schnell zu. Die Folge ist dann zu starkes Rückspalten der in den ersten Werken gedruckten Druckfarbe auf das Gummituch der folgenden Druck-werke. Je länger die Druckmaschine, desto stärker macht sich der Effekt bemerkbar.

Viskosität und Fließverhalten von Offsetdruckfarben

Wichtige Eigenschaften für das Verhalten von pastösen Offsetfarben in einer Druckma-schine sind Viskosität und Fließverhalten. Die Viskosität ist ein Maß für die Zähflüssigkeit (Konsistenz). Sie wird durch Anziehungskräfte, die zwischen leicht gegeneinander ver-schiebbaren Teilchen in einer Flüssigkeit herrschen, hervorgerufen (innere Reibung). Die Bestimmung der sogenannten Scherviskosität erfolgt mit einem Rheometer.

Dabei wird die Farbe in einem Spalt zwischen einer feststehenden, konstant temperierten Platte und einem von einem Motor angetriebenen, drehbar gelagerten Kegel (definierter Kegelwinkel) in einer rotativen Bewegung einer Scherbelastung ausgesetzt (Abb. 7). Der Messwert wird in der SI-Einheit [Pa*s] angegeben.

Viskosität definiert sich aus der Kraft (Schubspannung [Pa]), die eine Flüssigkeit seiner Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit (Schergeschwindigkeit [1/s]) entgegensetzt. Dabei sind Zeit (Dauer des Messprogramms) und Temperatur (Probe und Umfeld) kons-

1. Druckwerk 2. Druckwerk

Farbfilm Farbfilm

Papierbahn

Gehalt des niedrigviskosen Öls in der Farbe nimmt ab

Abb. 6: Vorgang des Wegschlagens

SI-Einheit: Das Internationale Einheitensystem oder SI (von französisch Système internati-onal d’unités) für physikalische Größen.

8

tant. Je höher der Kraftaufwand und damit auch der Messwert, desto dickflüssiger (weniger fließfähig) ist die Farbe; je niedriger der Wert, desto dünnflüssiger ist die Farbe. Die Dünnflüssigere fließt unter glei-chen Bedingen schneller/stärker.

Ist der Viskositätswert zu hoch, die Farbe also zu zähflüssig, kann das zu Förderproblemen vom Farbtank in das Druckwerk führen. Ist der Viskositätswert dagegen zu niedrig, kann die Farbe in der Druck-maschine regelrecht von den Walzen tropfen.

Man kann die so entstandenen Messwerte mit unterschiedlichen Messgeometrien beliebig beeinflussen – was dementsprechend die Vorgabe von Zielwerten unsinnig macht, wenn nicht die Bedin-gungen sinnvoll gewählt werden. Die Messung ist somit nur dann ein Mittel zur Qualitätssicherung, wenn Vergleichswerte existieren, sie ist aber nicht pauschal und unabhängig vom Bezug als absolu-tes Qualitätskriterium interpretierbar.

In Bezug auf das Fließverhalten ist insbesondere der Begriff Fließ-grenze von Bedeutung. Unter Fließgrenze versteht man die Kraft, die aufgebracht werden muss, um die Farbe aus dem Ruhezustand in Bewegung zu bringen (z. B. Kraftaufwand zum Auspressen von Zahnpasta aus einer Tube).

Das „Mitgehen“ oder „Stehenbleiben“ einer Farbe im Farbkasten kann mithilfe einer Fließplatte (Abb. 8) beurteilt werden. Dazu wird manuell die Struktur einer definierten Farbmenge zerstört bzw. die Fließgrenze überwunden und die Rückbildung der Struktur in einer Ablaufspur beurteilt. Die behandelte Farbe wird auf eine im Winkel stehende Unterlage aufgetragen und die Ablaufspur beobachtet. Eine sehr kurze Spur weist in der Regel auf ein „Stehenbleiben“ im Farbkasten hin, eine sehr lange Spur auf nicht ausrei-chende Struktur.

Die Zügigkeit von Offsetdruckfarben

Bei verschiedenen Bedruckbarkeitsprüfungen, z. B. beim Rupftest, spielt die Zügigkeit der Druckfarbe eine wesentliche Rolle. Unter Zügigkeit (englisch „tack“) versteht man die bei der Farbspaltung auftretenden Zugkräfte während des Druckvorgangs.

Die verschiedenen zum Teil voneinander abhängigen drucktechnisch relevanten Grö-ßen wie Viskosität, Zügigkeit, Fließfähigkeit etc. werden vom Drucker oft ohne Mess-größen beschrieben. Die Gegensätze dünn – dick oder kurz – zügig können durch eine Prüfung mit den Fingern (Abb. 9) vom Fachmann gut eingeschätzt werden, wobei so-wohl eine dünne als auch eine dicke Farbe zügig oder kurz sein kann. Messtechnisch wird die Zügigkeit mit einem Zugmessgerät bestimmt.

RheometerForce (time)

Abb. 7: Aufbau eines Kegel-Platte-Rheo-meters mit Probentemperierung

Abb. 8: Fließplatte: links hoher, rechts niedriger Viskositätswert

Abb. 9: Finger-Test zur Zügigkeit. Je schwerer sich die Finger nach leichtem Druck auf die Farbe wieder voneinander lösen, desto zügiger ist die Farbe. Nur empirische Erfahrungswerte ermöglichen hier ein Urteil.

9

Das erste Zugmessgerät, das Inkometer, wurde im Jahre 1938 von Robert F. Reed an der Lithographic Technical Foundation (LTF), New York entwickelt. Das Inkometer (Abb. 10) misst die Zugkraft, die ent-steht, wenn zwei eingefärbte Walzen gegeneinander rotieren, wobei Walzendruck, Filmdicke und Temperatur konstant gehalten werden. Eine definierte Menge Druckfarbe wird auf den Walzen A und M auf-getragen. Wird die Walze A angetrieben und die Walze M in Pfeilrich-tung mitgenommen, entsteht bei der Farbspaltung der auseinander-laufenden Walzenoberflächen eine Zugkraft, die an der Auslenkung der Walze M gemessen werden kann.

In die Zugmesswerte gehen Gerätekonstanten wie Anpressdruck, Härte, Durchmesser der Walzen und die Drehzahl mit ein. Die am Inkometer ermittelten Werte haben keine definierbare Maßeinheit, man spricht von Inko- bzw. Tackeinheiten. Neben der Bestimmung des Zugwertes kann auch ein Testprogramm zur Bewertung des Ne-belverhalten von Druckfarben gefahren werden.

Verschiedene Hersteller bieten unterschiedliche Geräte nach diesem Messprinzip an. Um Messwerte effektiv miteinander vergleichen zu können, ist die Verwendung bau-gleicher Geräte erforderlich. In der Norm ISO 12634:1996 ist eine Testmethode zur Bestimmung der Zügigkeit von pastösen Druckfarben oder Bindemitteln festgelegt. Sie stützt sich auf die meist verbreiteten rotativen Messsysteme.

Welchen Einfluss hat nun die Zügigkeit der Druckfarbe auf das Druckergebnis?

Bei höherer Zügigkeit erhält man:

• geringere Tonwertzunahme (Punktzuwachs) • günstigere Wasserstabilität der Druckfarbe • höhere Farbübertragung• stärkere Zugkräfte auf die Papieroberfläche bei der Farbspaltung und damit

höhere Gefahr des Rupfens und höhere Rollneigung bei dünnen Papieren

Auch bei der Farbannahme spielt die Zügigkeit eine wichtige Rolle.

Die Zügigkeit gehört zu den wenigen Farbeigenschaften, die der Drucker vor Ort zu-mindest in einer Richtung beeinflussen, d. h. reduzieren/absenken kann.

Durch geringe Zugaben von Druckölen bzw. Pasten wird der Zugwert einer Farbe deut-lich reduziert (Abb. 11).

Im Übrigen erfolgt durch Temperaturerhöhung ebenfalls eine deutliche Herabsetzung der Zügigkeit. Dies ist besonders bei Druckmaschinen zu beachten, die nicht tempe-riert sind (Abb. 12).

Die Aufnahme von Feuchtmittel während des Druckprozesses kann auch die Zügigkeit verringern. Die Prozesse der Wechselwirkungen von Druckfarbe und Feuchtmittel sind aber so komplex in ihrer Art und Vielfalt, dass deren Auswirkung auf die Zügigkeit nur einen Aspekt in einer Kette von Größenveränderungen darstellt. Welche unmittelbaren Auswirkungen durch eine veränderte Farb-/Wasser-Emulsion verursacht werden, ist deshalb schwer pauschal zu beschreiben.

M

VA

K

F

ZugkraftMesswalzeVerreibewalzeAntriebswalzeKontrolleinheit

FMVAK

=====

Abb. 10: Schematische Darstellung der Zugmessung

Zügigkeit

Zusatz %

13

14

12

11

10

9

8

7

6

5

1 2 3 4 5 6

Farbe 1

Farbe 2

Farbe 3ÖlPaste

Abb. 11: Einfluss von Farbzusätzen – Öl bzw. Paste – auf die Zügigkeit

Zügigkeit

Temperatur (°C)

25

20

10

15

10 20 30

Farbe 1

Farbe 2

Farbe 3

Abb. 12: Einfluss der Temperatur auf die Zügigkeit der Druckfarbe

10

Arbeiten mit dem Probedruckgerät

Für den Test der Bedruckbarkeit muss ein Probedruckgerät verwendet werden. In der Druckfarben- und Papierindustrie werden fast ausnahmslos Probedruckgeräte der Fir-men Prüfbau und IGT verwendet (Abb. 13).

Diese Geräte ermöglichen es, gewogene Andrucke herzustellen. Solche Andrucke sind die Voraussetzung für die Bestimmung der flächenbezogenen Auftragsmenge einer Druckfarbe und der in Re-lation stehenden anderen physikalischen Eigenschaften, wie z. B. Farbstärke oder Scheuerfestigkeit.

Der gewogene Andruck – darunter versteht man einen flächigen Druck mit definierter Menge in g/m2 bzw. definierter Schichtdicke in µm (1 µm = 1/1000 mm) – ist der Ausgangspunkt der später be-schriebenen Prüfungen (Abb. 14).

Bei der Herstellung des gewogenen Andruckes muss die Druckform vor und nach dem Druck gewogen werden. Die aufgetragene Farb-menge in g/m2 wird nach folgender Formel berechnet:

M = Farbmenge in g/m2

G1 = Gewicht von Farbe und Form vor dem Druck in g

G2 = Gewicht von Farbe und Form nach dem Druck in g

F = Fläche der Druckform in cm2

Dividiert man die Farbmenge M in Gramm pro Quadratmeter durch das spezifische Gewicht δ, so erhält man die Schichtdicke S in µm:

Für die Wägung ist eine Analysenwaage (Abb. 15) notwendig, die eine Wägung der bis zu 150 g schweren Formen erlaubt. Die Genauigkeit muss ± 0,0001 g betragen.

Vorgehensweise beim gewogenen Andruck am Beispiel von Bogenoffset-Druckfarben auf einem Prüfbau-Mehrzweckprobedruckgerät:

Farbangebot für das Einfärbewerk (um ca. 1 µ Schichtdicke zu erreichen) 0,1 cm3 Einfärbezeit für Farbwerk 30 SekundenEinfärbezeit für Farbwerk und Druckform 30 SekundenAnpressdruck beim Andruck Gummiform 600 N (Bogenoffset und HS)Druckgeschwindigkeit 0,5 m/sTemperatur Einfärbewerk 21 °C

Abb. 13: Ein kleineres Probedruck-gerät für Andrucke

Abb. 14: Andruckstreifen: Äußeres Paar für farbmetrische Messungen, inneres Paar mit schwarzem Balken für die Bestimmung der Transparenz.

M =(G1 – G2) x 10 000

F

S =Mδ

1 µm = mm1

1000

11

Abweichungen von Labordrucken und deren Messwerte

Bei der Überprüfung der Genauigkeit von gewogenen Andrucken kann bei Andrucken einer Auftragsmenge von 1 g/m2 (in direkter zeitlicher Abfolge) eine Toleranz von ± 2 % im Übertragsergebnis erreicht werden. Das setzt aber voraus, dass der Probedruck auf demselben Gerät, von derselben Person, mit derselben Druckform erzeugt wird. Eine Farbgebungsschwankung von 2 % kann bei fast allen Farbtönen vom menschlichen Auge kaum wahrgenommen werden.

Werden die Andrucke bei unterschiedlichen Herstellern gefertigt, so sind meist Zeit, Gerät, Waage, Druckform und ausführende Person die sich summierenden Parameter, die eine Toleranz von bis zu 10 % als realistischer erscheinen lassen. So sind z. B. Ergie-bigkeitsanalysen auf Basis dieser Zahlen als kritisch zu bewerten, da die Messtoleranz von 10 % in der Auftragsmenge voll auf die Bewertung der Ergiebigkeit durchschlägt.

Bewertung von Skalendruckfarben

In den für Skalendruckfarben ausschlaggebenden Normen ISO 2846-1:2006 und ISO 2846-2:2007 wird die zulässige Auftragsmenge angegeben, innerhalb derer die einzelnen Prozessfarben einen farbmetrischen Ziel-Wertebereich tref-fen müssen. Bei der ermittelten Idealeinfärbung (beste farbmetrische Näherung an den Zielwert) muss auch die Transparenz der Druckfarben bestimmten An-forderungen genügen. Ohne gewogene Andrucke wären die Prüfungen zu die-ser Norm nicht möglich.

Für die Farbprüfung wurde in der Norm ISO 2846-1 APCO II/II 150 g der Papierfab-rik Scheufelen als Standardpapier verwendet. Dieses Papier hat die Eigenschaft, frei von optischen Aufhellern zu sein, was lange als großer Vorteil empfunden wurde, weil Aufheller durch raschen Zerfall zur Drift in Messergebnissen führen. Da aber heute für einen strahlenderen Weißgrad alle marktüblichen Papiere Aufheller enthalten, ist eine Diskussion um das Standardpapier entstanden. Die Papierfabrik Scheufelen hat diese Diskussion mit der Entscheidung, die Pro-duktion von APCO II/II einzustellen, beendet. Noch ist allerdings (Stand Mai 2013) kein Standardpapier zur Nachfolge in der Norm erfasst worden. Aufgrund der schwindenden Vorräte von APCO II/II wird daher demnächst mit einer Aktu-alisierung der Norm ISO 2846-1 gerechnet.

Abb. 15: Präzisionswaage mit einer Ge-nauigkeit von ± 0,0001 g und einem Windschutz, um exakte Messwerte sicherzustellen.

12

Prüfmethoden für Druckfarben

Prüfung von Farbton, Ergiebigkeit

Der Farbton von Druckfarben wird durch seine Schichtdicke bzw. die Farbmenge sehr stark be-einflusst, weshalb zur exakten Beurteilung Dru-cke mit definierter Farbmenge benötigt werden. Abb. 16 veranschaulicht diesen Einfluss bei der Prozessfarbe Magenta besonders deutlich.

Dieses Skalen-Magenta wurde in vier verschie-denen Schichtdicken angedruckt. Die Remissi-onskurven (Abb. 16) zeigen, welcher Anteil des einfallenden Lichtes in den Wellenlängenberei-chen remittiert wird, wobei der Remissionsgrad einer ideal mattweißen Fläche mit 100 % ange-nommen wird. In den abgebildeten Kurven steigt der remittierte Blauanteil (440 nm) mit abneh-mender Schichtdicke deutlich an. Ein ähnliches Phänomen ist auch bei zunehmender Feinheit der Bildelemente (z. B. 20 µm FM-Raster vergli-chen mit 80er AM-Raster) zu beobachten.

Die Schichtdicke und deren Einfluss auf den Farbton sind Werte, die zur Erfüllung der Norm ISO 2846-1 und -2 stimmig sein müssen. Auch unter dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit werden über Ergiebigkeitskurven gerne die in der Praxis üblichen Farbauftragsmengen ermittelt. Unter Ergiebigkeit versteht man diejenige Fläche in Quadratmetern, die man mit einer bestimmten

Menge Farbe bedrucken kann (m2/g). In der Praxis hat sich aber die Angabe der Farb-Auftragsmenge in g/m2 bei einem bestimmten Ziel-Messwert als Maß für die Ergie-bigkeit durchgesetzt, d. h. je niedriger die notwendige Farbmenge, desto höher die Ergiebigkeit. Zur Bestimmung der Ergiebigkeit werden Andrucke mit steigender Farb-gebung (0,7 bis 1,3 g/m2) hergestellt und deren optische Dichte mit einem Spektral-photometer ermittelt (ANSI E, Pol, Bezug: Papierweiß). Trägt man die Messwerte gegen die Farb-Auftragsmenge auf, erhält man die sogenannte Ergiebigkeitskurve.

In Abb. 17 werden zwei Heatset-Magenta A und B miteinander verglichen. Im vorliegen-den Beispiel würde die Farbe A eine Ziel-Dichte von 1,75 schon bei einem Farbauftrag von 0,99 g/m2 erreichen, die Farbe B bei 1,13 g/m2. Damit schneidet die Farbe A um ca. 13 % besser in der Ergiebigkeit ab.

Bei den Farbverbrauchsberechnungen muss immer berücksichtigt werden, dass Be-druckstoffe den Farbverbrauch stark beeinflussen. Werden 1,1 g/m2 für einen gestri-chenen Bedruckstoff benötigt, so bedarf es für einen ungestrichenen Bedruckstoff z. B. 1,5 g/m2, um dieselbe optische Dichte zu erreichen. Deutliche Unterschiede gibt es selbst innerhalb der gleichen Bedruckstoffklasse.

100.00

90.00

80.00

70.00

60.00

50.00

40.00

30.00

20.00

10.00

0

0,7 Schichtdicke in µm

1,0 Schichtdicke in µm

1,2 Schichtdicke in µm

2,0 Schichtdicke in µm

Reflektionsgrad [%]

400 500 600 700

Wellenlänge [nm]

Abb. 16: Einfluss der Schichtdicke auf den Reflektionsgrad in Prozent (Magenta)

0,99

1,13

Optische Dichte

Druckfarbe A

Druckfarbe B

FarbauftragMenge [g/m²]

Ziel D = 1,752,2

2,1

2,0

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

Abb. 17: Ergiebigkeitskurve von Druck-farben durch optische Dichte

13

Der Nachteil der beschriebenen Methode liegt in den vorher genannten Abweichun-gen von Testdrucken und deren Messungen (vgl. S. 11) und der Tatsache, dass ein Wert zur optischen Dichte nichts darüber aussagt, wie genau die Farbkoordinaten aus den relevanten Normen für Druckfarben getroffen werden. Um bei unserem Bespiel zu bleiben, erreicht Farbe A als beste Näherung nur einen ∆E=3.5, während Farbe B ei-nen ∆E=1.3 erreichen kann (Abb. 18). Berücksichtigt man die maximal erreichbare Qualität im Sinne der bestmöglichen Farbkoordinaten, so können sich auch die Ziel-Dichten der beiden Beispielfarben unterscheiden. Wird also die beste Färbungsquali-tät als Maßstab herangezogen, so können oft andere Schlüsse gezogen werden als mit dem reinen Vergleich auf Basis der optischen Dichte. Üblicherweise wird die bestmög-liche Färbungsqualität außer Acht gelassen und nur von einem Zielwert der optischen Dichte ausgegangen, was nicht die exakteste, aber die am wenigsten komplexe Art der Herangehensweise ist.

Transparenz (Lasur)

Skalendruckfarben für den Vierfarbdruck (Prozessdruckfarben)

Die Prüfung der Transparenz ist ein Bestandteil der Norm ISO 2846-1, die als Industrie-standard die Eigenschaften von Bogenoffset- und Rollenoffset-Heatset-Prozessdruck-farben spezifiziert.

Zur Prüfung der Transparenz wird die zu prüfende Druckfarbe auf ein weißes Papier mit einem schwarzen Balken als Vordruck gedruckt (siehe Abb. 14). Je geringer die Farbtonänderung des schwarzen Untergrundes ist, desto höher ist die Transparenz der Farbe. Für den schwarzen Vordruck sind bestimmte Eigenschaften des Schwarz gefor-dert. So darf es die Kennzahl für Helligkeit im LAB-Farbraum L*=6 nicht überschreiten, darf nur minimal bronzieren und muss einen möglichst neutralen Glanz aufweisen. Auch die Probedruckbedingungen der Umgebungstemperatur, Druckgeschwindigkeit, Härte der Druckform, Einfärbe- und Verreibezeit – also die wichtigsten Einflussgrößen auf das Druckergebnis – sind in der Norm festgelegt. (Für den Standard-Bedruckstoff siehe S. 11, „Bewertung von Skalendruckfarben“).

Farbreferenz ist jeweils der LAB-Messwert des Schwarz ohne Überdruck, auf jedem Streifen an einer definierten Stelle einzeln gemessen. Die in steigender Schichtdicke (0,7 bis 1,3 µm / berechnet aus Farbauftrag und spezifischem Gewicht der angedruck-ten Farbe) auf dem Schwarz angefertigten Probedrucke werden in ihrer Farbtonver-schiebung ∆Eab zum Referenzwert, an jener selben Stelle, gemessen (es empfiehlt sich dafür eine Messschablone). Trägt man nun die ∆Eab-Werte gegen die Farbschicht-dicke in einem Koordinatensystem auf, kann durch die ermittelten Punkte eine soge-nannte Ausgleichsgerade gelegt werden. Die Ausgleichsgerade ist eine Gerade, die sich an dem Verlauf der ermittelten Koordinatenpunkte orientiert, nicht aber zwingend jede Koordinate kreuzt.

Die Steigung dieser Ausgleichgerade liefert den Wert für die Transparenz. Die Stei-gung kann grafisch oder rechnerisch ermittelt werden. Für die grafische Ermittlung wählt man je einen Punkt auf der Geraden am oberen und unteren Ende des definier-ten Schichtdickenbereichs (in der Norm s1 und s2).

FarbabstandDEab

Druckfarbe B

Druckfarbe A

Toleranzbereich

0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5

18

16

14

12

10

8

6

4

2

FarbauftragMenge [g/m²]

Abb. 18: Farbmetrische Bestimmung der Ergiebigkeit oder der Optimalfärbung zweier verschiedener Farben auf dem gleichen Papier

Eine Farbe bronziert, wenn sie unter be-stimmten Betrachtungswinkeln einen Farbstich bekommt (meist gelb-rötlich), der unter ande-rem Betrachtungswinkel wieder verschwindet.

Farbdifferenz ∆Eab

Druckfarbe A

Druckfarbe B

Farbschicht-dicke in µm

20

s2 s1

15

10

5

0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

∆Eab1

∆Eab2

Abb. 19: Bestimmung der Maßzahl T für die Transparenz nach ISO 2846-1:2006

14

Die Differenz dieser beiden Werte zur Farbschichtdicke, ins Verhältnis gesetzt mit der Differenz der dazugehörigen Werte zur Farbabweichung (∆Eab1 und ∆Eab2), ergibt den Wert T für die Transparenz (Abb. 19).

In der Norm ISO 2846-1:2006 sind Werte zur Transparenz für die bunten Prozessfar-ben angegeben, wobei der (wie zuvor beschrieben) ermittelte Wert größer oder gleich der normativen Werte (Tab. 1) sein muss, damit die Druckfarbe die Kriterien zur Trans-parenz erfüllt.

Sonderfarben

Bei Sonderfarben wird die Transparenz nicht so aufwendig in Zahlen ermittelt. Es gibt zu den Sonderfarben auch keinen Standard, weil jedes Pigment eine andere Eigen-schaft in der Transparenz aufweist und sehr viele verschiedene Pigmenttypen in den Sonderfarben eingesetzt werden. Auch wegen der benötigten Echtheiten kann ein Farbton, der für das Auge gleich aussieht, aus unterschiedlichen Pigmentkombinati-onen aufgebaut sein. Da Sonderfarben meist flächig aufgebracht und nicht im Über-einanderdruck verwendet werden, ist deren Transparenz häufig von untergeordneter Bedeutung. Trotzdem wird die Transparenz als Kriterium in der Qualitätsprüfung oft herangezogen. Dazu erfolgt meist eine optische Bewertung im Vergleich zu einem Stamm-Muster. Auch dafür wird über einen schwarzen Streifen angedruckt oder auf-gezogen.

Farbstärkeprüfung mit Weißausmischung

Der Test zur Weißausmischung dient dazu, die Farbstärke bzw. den Pig-mentgehalt einer zu prüfenden Farbe zu bewerten. Die zu testende Farbe wird in zwei Proben mit einem standardisierten Deckweiß abgeschwächt und dann mit der Bezugsfarbe verglichen.

Beschreibung des Prüfverfahrens

In zwei Plastikdosen werden je 50 g eines speziellen Prüfdeckweißes ge-geben. Je 2 g der zu testenden Farbe werden zugewogen. Dabei darf die Farbe nicht am Dosenrand abgestrichen werden, sondern muss mit ei-nem Spatel mittig auf das Weiß aufgebracht werden, da sich sonst die Farbe nicht gleichmäßig mit dem Deckweiß vermischen würde. In einem Zentrifugalmischer wird die Farbe anschließend mit 3000 rpm fünf Minu-ten gemischt. Auch die Referenzwerte werden so mit einer Bezugsfarbe ermittelt, deren Pigmentgehalt bekannt ist.

Auf einen Glasträger wird eine Metallplatte mit 4 Bohrungen zu je 8 mm Durchmesser gelegt. Beide Weißausmischungen werden in je zwei der Löcher gefüllt, so dass diese leicht überfüllt sind. Es dürfen keine Luft-einschlüsse entstehen, da diese zu verfälschten Messergebnissen führen könnten. Auf die Lochplatte wird eine PVC-Folie gelegt. Die Farbe wird mit einem Spektralphotometer durch die saubere Glasseite auf der Rückseite der Probe gemessen (Abb. 20). Pro Loch werden zwei spektrale Messun-

T =s1 – s2

∆E ab1 – ∆E ab2

Druckfarbe Transparenz-Maßzahl T

Cyan 0,20

Magenta 0,12

Yellow 0,08

Tab. 1: Transparenzwerte der Norm ISO 2846-1:2006

Abb. 20: Schema des Weißausmischungs-tests. Gemessen wird auf der Rückseite, durch die Glasscheibe.

15

gen vorgenommen und anschließend mehrere Vergleichsgrößen mit dem Referenzmu-ster abgeglichen.

Diese Messmethode ist eine schnelle, sehr genaue und gut reproduzierbare Methode, um die Farbstärke zu ermitteln. Während beim Farbstärkevergleich über aufwendige Andrucke die Schwankungen bis zu +/- 8% betragen, ist die Methode der Weißausmi-schung mit Toleranzen von +/- 0,5% wesentlich genauer.

Die Messmethodik der Weißausmischung ist ausschließlich für monopigmentierte Systeme geeignet. Sollen mehrere Pigmente eingesetzt werden, kann kein direkter Farbstärkevergleich mehr erstellt werden. Ebenso können nur Farben, die das gleiche Pigment enthalten, miteinander verglichen werden und der Vergleich von Pigmenten/Farben unterschiedlichen Hersteller führt auf Grund unterschiedlicher Eigenschaften (z. B. Partikelgröße, Partikelverteilung uvm.) schnell zu falschen Schlussfolgerungen. Auch zeigt die Methodik ihre Grenzen bei Farbstärkeabweichungen über 5 % da bei zunehmenden Abweichungen der Zusammenhang zwischen Abweichung der spekt-ralen Messung und nötiger Korrektur immer ungenauer wird.

Trocknungstest für Bogen-Offsetdruckfarben ohne Einfluss des Bedruckstoffes

Zur Messung der oxidativen Trocknung von Offsetfarben muss der Einfluss des Wegschlagens – und damit der Bedruckstoff – ausgeschlossen werden. Die Prüfung erfolgt deshab auf nicht saugfähigen Folien.

Diese Testmethode ist besonders hilfreich, wenn neue Bindemit-telsysteme entwickelt werden und die Geschwindigkeit der oxi-dativen Trocknung im Vergleich zu anderen Farbsystemen fest-gestellt werden soll. Auch bei Fragen der täglichen Anwendung ist sie nützlich, zum Beispiel wenn der Grund für eine verzögerte Trocknung gefunden werden muss. Indem einzelne Einflussfak-toren ausgeschlossen werden, lässt sich die Ursache nachvoll-ziehen.

Da der Wegschlagvorgang fehlt, bei dem die flüssigen Kompo-nenten in den Bedruckstoff eindringen, erscheint die Trocknungszeit der Farben sehr lang. Nicht selten gibt es Trocknungszeiten zwischen zwölf und 72 Stunden, besonders wenn nicht-trocknende Öle (in der Regel Mineralöle) Teil der Farbzusammensetzung sind. Nur eine speziell für Foliendruck formulierte Farbe zeigt das gleiche Verhalten wie in der üblichen Anwendung.

Beschreibung des Prüfverfahrens

Eine definierte Menge Farbe wird mit einem 10 mµ-Rakel auf eine Folie aufgezogen, um immer die gleiche Schichtdicke zu erreichen. Dieser Folienstreifen wird dann auf einem Transportschlitten (Abb. 21) fixiert und ein Andruckrädchen aufgesetzt. Anhand der Abdruckspur des Rädchens kann festgestellt werden, wann die Farbe trocken war und der Farbfilm nicht mehr verletzt wurde. Da die Geschwindigkeit des Transport-schlittens fest definiert ist (1 cm/h), lässt sich eine genaue Trocknungszeit abmessen.

46810121416182022

2

24

Abb. 21: Illustration eines Trocknungstests auf Folienstreifen. Zwei unterschied-liche Farbformulierungen, eine davon trocknet nach 14 Stunden, die andere ist immer noch nass.

16

Prüfmethoden zu den Wechselwirkungen zwischen Bedruckstoff und Druckfarbe

Farbannahme (Trapping)

Im mehrfarbigen Rasterdruck beeinflusst die nass-in-nass Farbannahme einer nach-folgenden Druckfarbe auf der bereits gedruckten Farbe die Farbtreue einer Repro-duktion. Um bei diesem Übertragsprozess Rückspaltung zu vermeiden und ein gu-tes Farbannahmeverhalten zu garantieren, ist es empfehlenswert, Offset-Druckfarben in Druckreihenfolge mit einer abnehmenden Zügigkeit zu versehen. Tritt dennoch schlechtes Farbannahmeverhalten auf, sind ein veränderter Farbraum oder eine Stö-rung im Druckbild (perliges Aufliegen) häufig beobachtete Fehlerbilder.

Farbannahmestörungen werden wegen ihres seltenen Auftretens meist spät entdeckt. Wird eine Farbvorlage trotz aller Bemühungen nicht erreicht, werden oft Farborte der Volltöne, Tonwertzuwächse, Platten und Belichter, Profile und Daten untersucht. Gele-gentlich kann aber die Lösung des Rätsels im schlechten Trapping liegen. Während alle Volltöne und Tonwerte in den Messelementen gut sind, erreichen Sekundärfarben einfach nicht die gewünschten Farborte – wie in Abb. 22 zu sehen, eine Folge der mangelhaften Annahme der Farbe auf der Farbe.

Arbeitsanleitung Bestimmung des Trapping-Wertes

Die Messmethodik beinhaltet drei Werte zur optischen Dichte, die alle mit dem Filter der zweiten Druckfarbe gemessen werden müssen. Im Beispiel aus Abb. 22 ist dies Magenta. Der Vollton der einzelnen Farben auf dem Papier wird mit der vollen übertrag-baren Dichte gleichgesetzt. Die Bewertung des Trapping kann mit drei unterschied-lichen Formeln erfolgen, die unterschiedliche Größen hervorbringen. Die gebräuch-lichste Formel ist die von Preucil.

ACHTUNG:AlleswirdmitdemFilterderzweitgedrucktenFarbegemes-sen!D

1 = Dichte der erstgedruckten Farbe

D2 = Dichte der zweitgedruckten Farbe

D12

= Dichte beider gedruckten Farben übereinander

Die zwei weiteren Formeln sind von Prof. A. Ritz und F. Brunner. Auch diese Formeln finden in der Industrie Anwendung und sind in den Messgeräten hinterlegt. Die Aus-gangsmesswerte sind dieselben, nur die Berechnung erfolgt auf Basis einer komple-xeren Formel. Vor- und Nachteile der verschiedenen Formeln werden immer wieder diskutiert und jedes Verfahren hat seine Befürworter und auch Gegner.

Die Trapping-Werte aufeinanderfolgender nass-in-nass-Druckwerke im konventionellen Bogenoffsetdruck bewegen sich meist in einem Bereich zwischen 60% und 75%.

Ein wahrnehmbarer Einfluss auf das Druckergebnis kann meist erst beobachtet wer-den, wenn von diesem Wertebereich deutliche Abweichungen nach unten ermittelt werden können.

D12

Papier

D2D1

Abb. 22: Farbannahme: Im nass-in-nass Über-einanderdruck ist der Übertrag von Farbe auf Farbe nicht gleich dem Übertrag der Farbe auf das Papier. Je größer die Differenz in diesem Übertrag, desto niedriger (schlech-ter) ist der Wert für das Trapping.

Ink Trapping = · 100 (%)D12 – D1

D2

Als (Contour) Trapping wird auch dasÜberfüllen in der Reprotechnik bezeichnet.

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Wegschlagtest

Als Wegschlagen wird eine spezielle Form der physikalischen Trocknung bezeichnet, bei der Druckfarbenbestandteile in den saugfähigen Bedruckstoff eindringen. Unter „Grundlagen – Trocknung von Offsetfarben“ wurde auf die Vorgänge beim Wegschlag-prozess ausführlicher eingegangen.

Arbeitsanleitung Wegschlagtest Farbe

Probedruckgerät: Prüfbau mit zwei DruckeinheitenErstellen eines Andrucks mit 1,5 g/m² auf marktgerechtem PapierstandardAnpressdruck – Andruck 600 NKonterstreifen auf Andruck legen – Oberseite auf OberseiteAnpressdruck – Kontern 800 N, Konter-Druckform MetallKonterzeiten 30“, 60“, 120“, 240“

Es wird ein Andruck im 1. Druckwerk erstellt und unmittelbar mit einem Konterstrei-fen bedeckt, beide sind immer noch am Druckträger befestigt. Anschließend wird nach den entsprechenden Konterzeiten der Druckträger Schritt für Schritt durch das 2. Druckwerk transportiert. Bewertet wird die auf das Konterdruckpapier übertragene Farbe (Abb. 23).

Auswertung: Visuell oder messtechnisch vergleichende Bewertung. Die visuelle Be-urteilung kann auch durch Messungen in Bezug auf einen Standard ergänzt werden.

Bewertungen zum Wegschlagverhalten sind nicht pauschal zu treffen, da sie stark vom Bedruckstoff abhängen, auf den sie am Ende angewendet werden. Für verschiedene Anwendungsbedingungen können unterschiedliche Geschwindigkeiten im Wegschla-gen erforderlich sein. Soll eine exakte Darstellung des Wegschlagvorgangs dokumen-tiert werden (bei der entweder die Farbe oder der Bedruckstoff konstant bleiben), müs-sen die Werte zur optischen Dichte mit einem geeigneten Messgerät ausgemessen und gegen die Zeitachse aufgetragen werden (Abb. 24).

Stapeltest

Eine sehr praxisnahe und teilweise notwendige Ergänzung zum Wegschlagtest ist der Stapeltest. Als Stapelverhalten wird das Verhalten eines trocknenden Druckes im Sta-pel bezeichnet. Der Druck in einem niedrigen Stapel am Druckmaschinenausleger ist vorerst noch sehr gering. Bei einem 100 g-Papier beträgt die Belastung pro Bogen 0,01 g/cm2. Der Stapeldruck steigt linear sehr schnell an, bei 12.000 Bogen/Stunde auf ca. 120 g/cm2 nach einer Stunde.

Die Berechnung des Stapeldruckes erfolgt mit der Formel

P = Papiergewicht in g/m2 B = Bogenzahl in tausend Bogen pro Stundet = Zeit in Minuten nach Stapeldruck gleich NullD = Stapeldruck in g/cm2 zum Zeitpunkt t

Abb. 23: Wegschlagtest zweier Farben verschiedener Eigenschaften auf gleichem Papier

Optische Dichte

30

t[sec]

60 120 240

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2A

B

CD

E

Abb. 24: Densitometrische Auswertung von Wegschlagtests, wobei die Farbe der Andrucke unverändert bleibt (A–E = verschiedene Papiere)

D = P · B · t600

18

Als Beispiel: P = 250 g/m2 B = 12 000/h t = 10 min.

Nach zehn Minuten herrscht im Stapel an der Stelle, an der die Zeitzählung begonnen hat, ein Druck von 50 g/cm2.

Während der kontinuierlichen Belastung im Stapel (Abb. 25) muss die Farbe soweit verfestigt sein, dass es nicht zum Ablegen kommen kann. Die Farbe muss also auf zwei verschiedene Vorgänge eingestellt werden:

1. auf das Wegschlagen der Druckfarbe als reine Wechselwirkung Papier/Farbe.

2. auf die kontinuierlich ansteigende Belastung, abhängig von der Druckgeschwindig-keit und dem Papiergewicht.

Der „Stapeltest“ simuliert die Bedingungen in der Auslage der Druckmaschine.

Arbeitsanleitung Stapeltest

Von einer Einfärbung werden zwei Probestreifen mit je 3 g/m² bedruckt. Auf die Dru-cke wird nach zwei Minuten unbedrucktes Papier gelegt und sofort mit einem kleinen Stapel aus Makulaturbogen von 25x30 cm überdeckt, um direkte Druckstellen auszu-schließen. Auf dem Stapel liegt ein 3 cm starkes Brett im gleichen Format, belastet mit einem 10 kg-Gewicht. Diese Belastung entspricht 13,3 g/cm² und simuliert die ersten zwei Produktionsminuten bei 16.000 Bogen/h, 250 g/m² Bedruckstoff und extrem ho-her Farbbelegung. Nach 24 h wird der Stapel geöffnet.

Auswertung: Visuelle Bewertung von Ablegespuren und evtl. Kleben.

Abb. 26 zeigt den oben beschriebenen Stapeltest mit dem Ergebnis, dass mit Farbe A gegenüber Farbe B geringeres Ablegen auftrat. Ursache dafür ist eine Kombination aus verfügbarer Farbmenge und deren Zügigkeit zum Moment des Kontaktschlusses zwischen bedruckter Oberfläche und Rückseite des Folgebogens. Die Zügigkeitszu-nahme der Farbe hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. vom Wegschlagver-halten der Druckfarbe und Farbfilmdicke, aber auch von Papiereigenschaften. Wie in den Grundlagen auf den vorangehenden Seiten beschrieben, sind Saugvermögen, Kapillardurchmesser und Benetzungsfähigkeit hier die Größen mit ausschlaggeben-dem Einfluss.

10 kg

Abb. 25: Stapeltest

D = = 50 250 · 12 · 10600

gcm2

Abb. 26: Vergleich zweier Farben im Stapeltest. Der obere Teststreifen weist wegen seines langsameren Wegschlagens deutliche Ablegespuren auf im Ver-gleich zum unteren Teststreifen.

19

Trocknungstest (emulgierter Andruck)

Dieser Test ermittelt Parameter der physikalischen und chemischen Trocknung einer Druckfarben-/Bedruckstoffkombination. Die chemische Trocknung der Druckfarbe wird nicht nur durch ihre Rezeptbestandteile gesteuert, sondern hängt auch noch von weiteren Faktoren ab:

• Ein verzögertes Wegschlagen der dünnflüssigen Öle wirkt sich auch auf die che-mische Trocknung aus. Die gleiche Farbe (für dieses Beispiel nur mit trocknenden Ölen formuliert) wird beispielsweise auf einer nicht saugfähigen Folie erst nach 8-10 Stunden, auf einem doppelt gestrichenen Papier mit gutem Wegschlagverhalten nach 3-5 Stunden nagelfest trocken.

• Eine konstante relative Stapelfeuchte ist für das Druckergebnis von besonderer Be-deutung. Einerseits werden Planlage und Passergenauigkeit von der relativen Sta-pelfeuchte und der relativen Luftfeuchtigkeit des Drucksaals sehr stark beeinflusst, andererseits hat höhere Stapelfeuchte längere Farbtrocknung zur Folge. In Abb. 27 ist der Einfluss der Stapelfeuchtigkeit auf die Farbtrocknung dargestellt. Besonders stark tritt die Trocknungsverzögerung dann auf, wenn weitere trocknungshemmen-de Faktoren, wie sie im Folgenden beschrieben werden, hinzukommen.

• Je saurer ein Bedruckstoff ist, desto stärker wird die Druckfarbentrocknung verzö-gert, besonders bei hoher relativer Feuchtigkeit (über 65 %). Die Ursache liegt in einer Reaktion der Säurereste mit den Metallsalzen (Trockenstoffe). Diese führt zu einer Inaktivierung des Trockenstoffes. Grundsätzlich sollten deshalb Naturpapie-re einen pH-Wert von 4,5 nicht unterschreiten, wobei 4,5–5,0 als kritischer Bereich eingestuft werden muss. Bei gestrichenen Papieren liegt der pH-Wert meist über 7,0. Durch den verstärkten Einsatz von Kalziumkarbonat in den Bedruckstoffen als Streichpigment und auch als Füllstoff werden heute immer weniger saure Papiere verdruckt.

• Weiterhin beeinflussen die FeuchtmitteIzusätze die Druckfarbentrocknung. Aufbau und Wirkungsweise moderner Feuchtmittel sind in der INKFORMATION „Feuchtmit-tel im Offsetdruck“ ausführlich beschrieben. Die Zusätze zu den Feuchtmitteln (z. B. Säuren) beeinflussen die oxidative Trocknung der Druckfarbe. Ein pH-Wert von 4,8–5,3 hat sich für das Offsetdruckverfahren als günstig erwiesen. Aufgrund des zu-nehmenden Kalziumkarbonatanteils in den Druckpapieren wird heute der pH-Wert des Feuchtmittels kaum noch unter 5,0 eingestellt. Die folgende Gegenüberstellung zeigt den Einfluss des pH-Wertes auf die Farbtrocknung.

Trocknungszeit (im Stapel) Probe-Druckfarbe (ohne Wasser gedruckt) 4 hProbe-Druckfarbe (mit Feuchtmittel pH = 5,0) 5 hProbe-Druckfarbe (mit Feuchtmittel pH = 4,5) 12 h

Eine weitere wichtige Rolle spielt die Feuchtmittelaufnahme durch die Druckfarbe. Sie hängt ab:

• vom Aufbau der Druckfarbe • von der Feuchtmittelchemie • von der Feuchtmittelführung • von der Druckgeschwindigkeit • vom Druckmotiv

Stapelfeuchte %

Kunstdruckpapier

LWC-Papier

Trockenzeit [h]

80

70

60

50

40

30

20

00 10 20

Abb. 27: Einfluss der Stapelfeuchtigkeit auf die Druckfarbentrocknung

20

Besonders bei Motiven mit geringer Farbabnahme nimmt die Druckfarbe mehr Feucht-mittel auf. Höhere Feuchtmittelaufnahme bedeutet langsamere Farbtrocknung. Die Feuchtmittelaufnahme wird aber auch durch die Rheologie der Druckfarbe beeinflusst. Hier gilt: Je niedriger die Viskosität der Druckfarbe, desto höher ist die Wasseraufnahme.

Da dem Feuchtmittel bei der Trocknung der Bogenoffsetfarbe eine wichtige Rolle zukommt, sollte es beim Trocknungstest berücksich-tigt werden. Die Prüfung auf Basis des emulgierten Andruckes kann also für Untersuchungen von Druckfarben im Zusammenspiel mit Bedruckstoff und Feuchtmittelchemie eingesetzt werden. Diese Test-methode kann auch zur Bewertung des Einflusses von Feuchtmittel-zusätzen auf die chemische Trocknung einer Druckfarbe herangezo-gen werden.

Arbeitsanleitung Trocknungstest (emulgierter Andruck)

Verwendungszweck: Ermittlung der Farbtrocknung unter Berücksich-tigung von Feuchtmittel und Bedruckstoff.

Farbangebot für Einfärbewerk: 0,14 cm³

Nach dem Einfärben der Farbwalzen wird mit einer Sprühflasche das entsprechende Feuchtmittel auf die Farbwalzen und Druckform aufgebracht. Während des Verreibens mit einer Sprühflasche (Abb. 28) ca. 2 g Feuchtmittel (entspricht 6 Hübe) in das Farb-werk sprühen und zweimal emulgieren. Überschüssiges Wasser wird dann entfernt. Die Andrucke erfolgen nach der Arbeitsanweisung auf S. 10, jedoch mit ca. 1,2 g/m2.

Die emulgierten Andrucke werden in einem Stapel gelagert. Nach definierten Zeiten (4, 6, 8, 24, 48 Stunden) wird durch Wischen mit einer Serviette die Trocknung über-prüft (Abb. 29) und mit einem vorliegenden Standard verglichen.

Scheuerfestigkeit und Karbonierverhalten

(vgl. dazu auch INKFORMATION „Scheuern und Karbonieren“)

Unter Verscheuern versteht man das Abscheuern des Druckfarbenfilms gegen unbe-drucktes oder auch bedrucktes Papier bei relativ geringer Druckbelastung. Verscheu-ern tritt hauptsächlich beim Transport der Druckbogen und beim Herausziehen des Druckbogens aus dem Stapel in der Zusammentragmaschine auf. Besonders der Ein-satz mattgestrichener Papiere führt zu einem verstärkten Verscheuern der Farben.

Beim Karbonieren tritt ein Mikroscheuern von Farbe gegen das weiße Gegenblatt unter hohem Druck bei minimalem Hubweg, wie z. B. im Dreischneider, auf. Karbonieren tritt besonders stark bei angeschnittenen Bildern auf, wenn der Druck gegen weißes Pa-pier liegt. Sowohl Verscheuern als auch Karbonieren sind sehr stark papierabhängig.

Bemerkenswert ist, dass das Karbonieren besonders stark auf halbmattgestrichenen Papieren zu beobachten ist, auf denen die Scheuerfestigkeit der Druckfarben verhält-nismäßig gut ist.

Abb. 28: Vorbereitung für emulgierten Andruck

48h

4 h

6 h

8 h

24 h

48 h

Abb. 29: Ergebnis des Trocknungstests, links ohne Feuchtmittelzusatz, rechts mit Feuchtmittelzusatz

21

Arbeitsanleitung Scheuerfestigkeitsprüfung

In der hubergroup wird bevorzugt der Prüfbau-Quartant mit 600 g Gewicht verwendet (Abb. 30). Die Bedienung des Scheuerschlittens ist einfach, es wird nur die Anzahl der Scheuerhübe festgelegt, die von der Art der zu testenden Proben abhängen.

Normalerweise wird der Druck gegen weißes Papier gescheuert. Bei Faltschachteln empfiehlt sich aber auch die zusätzliche Prüfung Druck gegen Druck.

Die Auswertung erfolgt visuell nach einer Vergleichsskala mit folgender Abstufung: mitLack ohneLack (pigmentierte Oberfläche)5 = kein Abrieb keine Farbänderung4 = leichter Abrieb leichte Farbänderung3 = sichtbarer Abrieb sichtbare Farbänderung2 = starker Abrieb starke Farbänderung1 = starke Druckbildverletzung sehr starke Farbänderung

Zur Dokumentation gehört der Druck und die Gegendruckmuster, die Anzahl der aus-geführten Hübe und die Bewertung. Wenn das Ergebnis nur sehr geringe Unterschie-de zeigt, kann die optische Dichte als zusätzliches Bewertungskriterium dienen.

Karboniertest

Das Karbonierverhalten eines Probe- oder Praxisdruckes war vor der Entwicklung dieses Prüfgeräts nur sehr subjektiv be-wertbar, indem man den unbedruckten Bedruckstoff mit dem Druck in Kontakt brachte und mit einem Kugelschreiber unter Druck durch ca. 1 cm breites zickzackförmiges Hin- und Her-fahren ein Mikroscheuern simulierte. Die dadurch übertra-gene Farbe wurde visuell begutachtet. Da das Karbonieren stark druckabhängig ist, kann diese Methode nicht zu einem reproduzierbaren und aussagekräftigen Ergebnis führen, weil jeder Prüfer individuellen Druck auf die Kugelschreiber-mine ausübt.

Aus diesem Grund wurde von der hubergroup ein Karbonier-prüfgerät entwickelt (Abb. 31). Dieses Gerät bietet die Möglichkeit, ein Mikroscheuern unter definierten Bedingungen zu simulieren. Durch ein aufgelegtes Gewicht wird ein konstanter Druck auf eine kleine drehbare Metallwalze ausgeübt, die auf den Bedruck-stoff und das gekonterte Blankopapier drückt.

Abb. 30: Karboniertestgerät

Tab. 2: Anzahl der Scheuerhübe abhängig von den Eigenschaften des Druck-musters. Die Daten sind nur Richtwerte und keine allgemeine Vorschrift. In der Praxis entstehen Abweichungen z. B. aufgrund beson-derer Eigenschaften der Prüfmuster oder auf Wunsch des Auftraggebers.

Anwendung Oberfläche Hubzahl Hinweis

Bogenoffset Farbe 100

Als Gegenscheuerprobe wird unbe-drucktes Papier oder das Druckbild vom Gegenbogen verwendet. Bei Hubzahlen mit zwei Werten wird wei-ter gescheuert, wenn die Prüflinge keine oder nur schlecht differenzier-bare Scheuerresultate aufweisen.

mit Öldrucklack 100

mit Dispersionslack 500

mit UV-Lack 500 + 500

Heatset/Coldset Farbe 20

UV UV-Farbe 500 + 500

mit UV-Lack 500 + 500

1

2

3

4

5

6

78

1 = Gewicht 5 = Stahlrolle2 = Hebelarm 6 = Gegendruckrolle3 = Hebel für Arbeitsposition 7 = unbedrucktes Konterpapier4 = kunststoffbeschichtete Rolle 8 = Prüfdruck

Probeherausziehen

Abb. 31: Karboniertestgerät der hubergroupin Arbeitsposition

22

Der Gegendruck wird durch eine ebenfalls drehbare Gummiwalze ausgeübt. Durch Herausziehen der Druckprobe wird ein Karboniereffekt erzeugt, der anschließend auf dem Konterpapier sichtbar wird und densitometrisch messbar ist. Aufgrund der kon-stanten Prüfbedingungen ist der Effekt reproduzierbar. Das Gerät ermöglicht es, Pa-pier-/Farbkombinationen vorab auf ihr Karbonierverhalten zu prüfen.

Wie bereits erwähnt, hängt der Karboniereffekt sehr stark vom Bedruckstoff ab. Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass durch Rezeptvariationen bei der Druckfarbe das Karbonieren nur wenig beeinflusst werden kann.

Sogar vollständig vernetzte Systeme wie UV-Farben zeigen auf entsprechenden Papie-ren Karbonieren. Bei Bogen- und Rollenoffsetfarben kommt als weitere Einflussgröße die Farbtrocknung hinzu – schlechtere Trocknung bedeutet stärkeres Karbonieren.

Der Karboniereffekt kann nur durch Lackieren – sei es durch partielles Lackieren mit Drucklack oder auch Dispersionslack – vermieden werden.

Mottlingtest (Backtrap mottling)

Durch ungleichmäßiges Wegschlagen der Druckfarben in den Bedruckstoff erfolgt in einer Vierfarbenmaschine eine ungleichmäßige Rückspaltung auf den folgenden Gummitüchern, vor allem an bildfreien Stellen (z. B. an einer Cyan-Vollfläche ohne Überdruck). Dadurch liegt die Farbe fleckig auf. Diese Erscheinung wird meistens als Mottling bzw. backtrap mottling bezeichnet (stammt vom englischen Verb „to mott-le“ = sprenkeln). Bei Mehrfarbenmaschinen zeigt die letzte Farbe niemals Mottling (Abb. 32).

Ungleichmäßiges Wegschlagen der Druckfarbe kann eine weitere Auswirkung haben: Die Farbannahme beim nass-in-nass-Druck hängt von dem Zustand der vorausge-druckten Farbe ab. Je schneller diese wegschlagen kann, desto besser ist die Farban-nahme der folgenden Farbe. Damit bedeutet ungleichmäßiges Wegschlagen auch ungleichmäßige Farbannahme beim nass-in-nass-Druck mit der Folge, dass sich der Mottlingeffekte im Übereinanderdruck verstärkt.

Als mögliche Ursache gelten: Bei der Trocknung des Strichs kann eine ungleichmäßige Bindemittel-Migration (Wan-derung) auftreten. An Stellen mit höherem Bindemittelanteil in der Strichoberfläche erfolgt langsameres Wegschlagen der Druckfarben. Obwohl die Ursache für das Mott-ling auf den Bedruckstoff zurückzuführen ist, beeinflussen Farbeigenschaften (Weg-schlagverhalten, Farbton, Pigmentkonzentration) den Effekt.

Als Abhilfemaßnahmen haben sich bewährt: • Langsamer wegschlagende Druckfarbenserie verwenden • Änderung der Farbreihenfolge, die kritische Farbe (z. B. Cyan) im 3. Werk drucken • Schriften in die ersten, Flächen in die letzten Werke nehmen (im Verpackungsdruck)

Abb. 32: Nahansicht von Mottling auf einer Vierfarben-Bogenoffsetdruckmaschine

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Arbeitsanleitung Mottlingtest

Verwendungszweck: Beurteilung von Bedruckstoffen auf Mottlingverhalten

Farbangebot für Einfärbewerk 0,10 cm3 Zeitintervall Drucken – Kontern 5 bis 10 s Anpressdruck Konterform 200 N (Gummi)

Beim Mottlingtest wird nach dem Druck ein Konterdruck gegen eine farb-freie Gummidruckform durchgeführt (Abb. 33). Es wird empfohlen, beim Kontern eine neuwertige Druckform zu verwenden. Der Mottlingtest kann vielfältig variiert werden. Beispielsweise können zwei Farben nass-in-nass gedruckt und dann gekontert werden. Außerdem wird der Mottlingeffekt verstärkt, wenn der Konterprozess mehrfach wiederholt wird.

Auswertung: Beim Mottlingtest wird das Aufliegen der Farbe visuell beurteilt. Neigt ein Bedruckstoff nicht zum Mottling, liegt die Druckfarbe glatt und gleichmäßig auf.

Anmerkung: Mottlingähnliche Erscheinungen (fleckiger, unruhiger Druck) können im Offsetdruck noch andere Ursachen haben, z. B. Aufbauen oder Abstoßeffekte. Manche dieser Effekte können auch durch das Feuchtmittel in Verbindung mit dem Bedruck-stoff ausgelöst werden (Wassermottling).

Weitere Prüfungen am gewogenen Andruck

Da die Eigenschaften eines Druckfarbenfilms von der Farbmenge mehr oder weniger stark beeinflusst werden, ist der Andruck mit definierter Farbmenge die Voraussetzung für eine exakte Bewertung.

Echtheiten von Druckfarben

Unter Echtheiten versteht man die Widerstandsfähigkeit eines Farbfilms gegen be-stimmte Einflüsse wie Licht, Säuren, Laugen, Fette, Lösungsmittel usw.

Die bekanntesten Echtheitsprüfungen sind in internationalen Normen erfasst: • ISO 12040:1997 Lichtechtheit • ISO 2836:2004 Echtheiten gegenüber Wasser, Alkali, Öle und Fette, Speisefett,

Käse, Waschmittel, Seifen, Wachse, Gewürze, Lösemittel und Lacke, Säuren und anderen Substanzen

Für die Druckprobenherstellung wird auf ISO 2834-1:2006 verwiesen.

Modifizierter Robinsontest

(vgl. dazu auch INKFORMATION „Druckfarben für Lebensmittelverpackungen“)

Die Prüfmethode für Verpackungsmaterialien aus Papier und Karton ist für den Geruch in der Norm EN 1230-1, für geschmackliche Beeinflussungen des Verpackungsinhalts in der Norm EN 1230-2 beschrieben. Für Druckfarbenhersteller besteht primär die Auf-gabe, das Produkt Druckfarbe zu prüfen. Der modifizierte Robinsontest verwendet des-halb statt des Zuschnitts einer fertigen Verpackung einen standardisierten Probedruck.

Abb. 33: Illustration eines Mottlingtest, bei dem ein Teil der aufgetragenen Farbe des ersten Druckwerks unre-gelmäßig auf das Gummituch des zweiten Druckwerks rückspaltet.

1. Druckwerk 2. Druckwerk

Farbfilm Farbfilm

Papier Papier

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Arbeitsanleitung modifizierter Robinsontest

Farbmenge: 1,5 ± 0,15 mg/m2

Es werden acht Andrucke erstellt, die fünf Minuten nach Druck zwischen zwei Glasplatten übereinander gestapelt und mit zwei 500-g-Gewichten belastet werden. Die Lagerdauer beträgt 24 Stunden.

Geschmackstest:

In ein gut verschließbares 1-Liter-Einmachglas werden in einer Glas-schale von ca. 7 cm Durchmesser 3 g geriebene Vollmilchschokolade eingebracht. Von den acht Drucken werden zwei so in das Glas einge-legt, dass sie keinen direkten Kontakt zur Schokolade haben (Abb. 34). Nach 24 Stunden Lagerzeit erfolgt der Verkostungstest im paarweisen Vergleich gegen eine Blindprobe (bei der Blindprobe wurde die Schoko-lade ohne Andruck gelagert).

Die in der beschriebenen Art angesetzten Proben werden einschließlich der Blindprobe verschlüsselt und von den Prüfpersonen (mindestens 5) durch Abschmecken bewertet, wobei eine frisch angeriebene Schokola-de als sogenannte „Anschmeckprobe“ verwendet wird.

Analog zum Robinsontest erfolgt die Bewertung:

0 = keine wahrnehmbare Geschmacksübertragung1 = gerade eben wahrnehmbare Geschmacksübertragung2 = mäßige Geschmacksübertragung3 = eindeutige Geschmacksübertragung4 = starke Geschmacksübertragung

Geruchstest:

Von den bereits erwähnten gewogenen Probeandrucken wird je ein Streifen in fünf 250 ml-Pulverflaschen mit Schliff eingelegt und ebenfalls 24 Stunden gelagert (Abb. 35). Auf eine Blindprobe kann hier verzichtet werden. Die Bewertung erfolgt nach obigem Schema, wobei 0 = kein Geruch und 4 = starker Geruch bedeutet.

Bei den beschriebenen Tests ist es natürlich möglich, Lagerdauer oder vor allem auch das Klima während der Lagerzeit zu verändern. Beson-ders bei hoher Stapelfeuchte (über 65 % r. F.) können sich die Robinson-werte deutlich verändern.

Konventionelle Bogenoffsetfarben und Drucklacke können keine ausrei-chend guten Robinsonwerte erzielen. Grundsätzlich werden Spezialfar-ben für Verpackungen, die mit sehr guten sensorischen Eigenschaften aufwarten müssen, verwendet. Dispersionslacke haben sich für diesen Anwendungsbereich bestens bewährt, wobei auch hier spezielle Rezep-tierungen für diesen Anwendungsbereich empfohlen werden.

In Tab. 3 sind die Geschmacks- und Geruchsbeurteilungen von Druck- bzw. Dispersionslack und einer konventionellen gegen eine gerucharme Offsetfarbe (nicht migrationsarm) gegenübergestellt.

24h

1. 2.

Abb. 34: Illustration modifizierter Robinson-test, hier Geschmackstest

24h

1. 2.

Abb. 35: Illustration des Geruchstestverfahrens

Geschmackstest Geruchstest

Dispersionslack 0 0 – 2

Drucklack > 2,5 > 2,5

Offsetdruckfarbe,konventionell

> 2,5 > 2,5

Offsetdruckfarbe,gerucharm

< 1 < 1

Tab. 3: Ergebnisbereiche von Robinsontesten

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Testmethoden zum Bedruckstoff Papier

Bei der Bedruckbarkeitsprüfung werden gleichartige Tests für Druckfarben und Bedruckstoffe durchgeführt. Speziell für die Bedruckstoffprüfung wurden verschie-dene Papiertestfarben entwickelt. Diese speziellen Test-Druckfarben wurden bis 2010 von der hubergroup gefertigt und sind seitdem bei der Firma Prüfbau erhält-lich.

Wegschlagtest Papier

Wegschlagverhalten von Papier mit IGT-Wegschlagtestgerät (Abb. 36) Anpressdruck: nach HausstandardTestfarbe: Wegschlagtestfarbe Andruckpapier: zu prüfende Bedruckstoffe (hier drei verschiedene)Konterdruckpapier: siehe Kasten auf S. 11 (für ISO 2846-1) Konterzeiten Sekunden: 15, 30, 60, 120, 300, 600, 900, 1800, 3600

Auswertung: Visuell oder messtechnisch vergleichende Bewertung.

Rupftest für Offsetpapiere (Trocken- und Nassrupftest)

Unter Rupfen versteht man die Beschädigung der Papieroberfläche durch die von der Druckfarbe beim Spaltvorgang (Übertrag Drucktuch/Papier) ausgeübten Zugkräfte (Abb. 37). Mit steigender Zügigkeit der Druckfarbe und wachsender Druckgeschwin-digkeit nehmen die auf der Papieroberfläche wirkenden Zugkräfte zu. Für die Zügigkeit spielt wiederum sowohl die Temperatur als auch der Emulsionsgrad der Druckfarbe in der Maschine eine Rolle. Diese Testbedingungen müssen konstant gehalten werden, um Zusammenhänge im Testverfahren darzustellen. Zudem sind auch Größen wie An-pressdruck, Farbschichtdicke oder Rauhigkeit der Drucktuch-Oberfläche von Belang. Während Druck und Schichtdicke leicht berücksichtigt werden können, lassen sich Unterschiede beim Drucktuch im Testverfahren nicht sinnvoll integrieren. Beim Druck-prozess wird Rupfen zuerst an Linien oder Abrisskanten, die quer zur Druckrichtung verlaufen, beobachtet (Kantenrupfen). Wesentlich weniger stark wirken sich die Zug-kräfte bei Rasterdrucken aus. Da im Offsetdruck die Papieroberfläche mit Feuchtmittel in Berührung kommt, sollte dies beim Rupftest berücksichtigt werden.

Farbe Einstellung Beschreibung

Wegschlagtest-Farbe Zur Bestimmung des Wegschlagverhaltens von Bedruckstoffen

Rupftestfarbe niedrig zügig Zur Bestimmung der Rupffestigkeit von Bedruckstoffen (Papier und Karton) für den Offsetdruck.Die Testfarben sind in drei abgestuften Zügigkeitseinstellungen erhältlich.

normal zügig

hoch zügig

Tab. 4: Papiertestfarben

Abb. 36: Ergebnis eines Wegschlagtests auf verschiedenen Papieren

Abb. 37 Mikroskopaufnahme Rupfen

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Das Prüfbau-Mehrzweckprobedruckgerät kann mit einem Vorfeuchtwerk ausgestattet werden. In dieser Version lässt sich mit einem einzigen Test das Trocken- und Nass-rupfverfahren durchführen (beim 4 cm breiten Druck wird 2 cm breit vorgefeuchtet). Zwar ist die Simulation der Feuchtung nur eine Näherung an die reellen Bedingungen in einer Druckmaschine, hilft aber dennoch, ein besser differenziertes Bild im Tester-gebnis zu erlangen (Abb. 38).

Ursprünglich wurde beim Rupftest mit zunehmender Druckgeschwindigkeit gedruckt und die Geschwindigkeit bestimmt, bei der es zum Rupfen kommt. Es hat sich aber herausgestellt, dass der Rupftest bei konstanter Druckgeschwindigkeit einfacher und schneller durchgeführt werden kann, und trotzdem eine hohe Praxisrelevanz aufweist.

Arbeitsanleitung Trocken- und Nassrupftest

Verwendungszweck: Ermittlung der Rupffestigkeit von Bedruckstoffen bzw. einer Bedruckstoff/Druckfarbenkombination

Farbenangebot für Einfärbewerk:gestrichene Papiere 0,19 cm3

Naturpapiere 0,19 cm3

Vorfeuchtung:gestrichene Papiere 0,02 cm3

Naturpapiere 0,03 cm3

Zeitintervall Feuchten–Drucken (Einstellung) 0,1 sDruckgeschwindigkeit 1,0 m/s

Testfarben (für Papiertest): niedrige Zügigkeitmittlere Zügigkeit

Auswertung: Die Druckform wird visuell nach Strichteilchen bzw. Fasern abgesucht. Der Probedruck wird visuell nach Oberflächenverletzungen abgesucht. Unterstützend kann dazu ein Stereomikroskop verwendet werden. Unterschiedliche Formen des Rupfens können dabei beobachtet und bewertet werden, wie z. B. vereinzeltes Strichausbrechen, Fa-serausriss, Aufreißen des Papiers oder gar Ablösen der gesamten Decke bei Kartons.

Führt der Test mit Farbe, die eine mittlere Zügigkeit aufweist, zum Rupfen, soll der Test mit der geringzügigen Farbe wiederholt werden.

Abb. 38: Die Abbildung zeigt das Ergebnis eines Nassrupftests von zwei verschie-denen Testfarben niedriger (li) und mittlerer Zügigkeit (re) auf drei unter-schiedlichen Papieren. Das unterste Papier zeigt schlechte Rupffestigkeit.

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Kontaktvergilbungstest

Unter Kontaktvergilbung versteht man eine teilweise Vergilbung der Papierrückseite die Kontakt mit der bedruckten Papierseite des vorherigen Bogens im Stapel hat.

Häufig wird die Kontaktvergilbung mit dem Geistereffekt, d. h. dem Matt-/Glanz-Effekt verwechselt, bei dem sich der Schöndruck im Widerdruck markiert.

Ursache für die Kontaktvergilbung ist eine Wechselwirkung zwischen den bei der oxi-dativen Trocknung von Offsetdruckfarben und ÖIdrucklacken zwangsläufig entstehen-den Spaltprodukten und dem Papierstrich. Dringen die leicht gelblich gefärbten, flüch-tigen Spaltprodukte im Stapel in die unbedruckte, gestrichene Bedruckstoffrückseite ein, werden sie durch Absorption im Strich festgehalten. Die Vergilbung kann sowohl durch die Eigenfärbung der Spaltprodukte als auch durch eine chemische Verände-rung der optischen Aufheller und Bindemittel im Papierstrich entstehen.

Das Ausmaß der Vergilbung ist stark abhängig von der Strichzusammensetzung ei-nes Papiers. Die Intensität der Verfärbung ist auch von der Quantität und Qualität der Spaltprodukte abhängig und damit auch von der Rezeptur der Druckfarbe. Höherer Anteil an oxidativ trocknendem Bindemittel verursacht auch höhere Kontaktvergilbung (Abb. 39).

Zur Vermeidung oder Verringerung des Effektes folgende Vorschläge: • Zur Reduzierung der Druckfarbenschichtdicke sollten schwere Sujets eine

Unterfarbenkorrektur (UCR) erfahren, dadurch wird die Menge der Spaltprodukte reduziert.

• Auf Zusätze zur Druckfarbe, speziell Trockenstoffe, sollte verzichtet werden.• Günstig wirkt sich die Belüftung der Stapel aus. • Im Falle einer Oberflächenveredelung ist Dispersionslack der Vorzug vor

Öldrucklack zu geben.

Arbeitsanleitung Kontaktvergilbungstest

Verwendungszweck: Bestimmung der Kontaktvergilbung zwischen einer Druckfar-ben-/Bedruckstoffkombination

Farbmenge: 3,0 g/m2 ± 0,15 %

Auf den Andruck wird der gleiche Bedruckstoff aufgelegt. Nach fünf Minuten wird der Druck zwischen zwei Glasplatten gelegt und 24 Stunden bei 50 °C gelagert.

Auswertung: Nach 24 Stunden wird die Vergilbungszahl der mit der Druckfarbe in Kontakt liegenden Stelle und der mit der unbedruckten Stelle gemessen. Die Vergilbungszahl gibt die Änderung des Gelbwerts einer Probe an.

Vergilbungszahl

Anteil oxid. trockn. Bestandteile (%)

Papier 1Papier 2

0

1,0

0,5

2,0

1,5

2,5

10 20 30 40

Abb. 39: Einfluss der oxidativen Bestand-teile einer Druckfarbe auf die Vergilbungszahl

MHM Holding GmbH Feldkirchener Str. 15 D-85551 Kirchheim

www.hubergroup.com

Zusammenfassung

Für die beschriebenen Testmethoden ist die Verwendung eines Probedruckgerätes mit den entsprechenden Zusatzgeräten erforderlich. Das Bedienen der Probedruckgeräte setzt sorgfältiges Arbeiten und praktische Erfahrung voraus. Dies gilt auch für die Aus-wertung und Beurteilung der Testergebnisse.

Zur sinnvollen praxisbezogenen Bewertung wird man nur dann kommen, wenn man die Gegebenheiten in der Druckmaschine und bei der Druckweiterverarbeitung kennt. In vielen Fällen kann es auch notwendig sein, die angegebenen Arbeitsanleitungen flexibel anzuwenden und den Praxisbedingungen anzupassen, beispielsweise beim Mottlingtest. Seine Bewertung und in der Durchführung mögliche Variationen setzen einiges Wissen über die Wechselbeziehung beim Druck zwischen Druckfarbe und Be-druckstoff voraus.

Zum Schluss wünschen wir allen, die sich mit der Bedruckbarkeitsprüfung beschäfti-gen, viel Erfolg.

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