Projekt 22325/02

CTG – Computer to Glass, Reduktion von Abwässern und Lösemittelemissionen im großflächigen Druck durch ein siebfreies, tonerbasiertes digitales Druckverfahren (2. Phase)

Projektträger

THIEME GmbH & Co. KG
Tullastr. 11
79331 Teningen
Telefon: 07641/583-412

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes CTG-Computer-to-Glass war die Entwicklung einer Einfarbmaschine zur großflächigen Bedruckung von KFZ- bzw. Architekturglas durch das tonerbasierte Druckverfahren.
Dabei sollte eine praxisrelevante Druckbreite von mindestens 1600 mm erzielt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden zwei Projektphasen geplant. In der ersten (bereits abgeschlossenen) Phase sollten die prinzipiellen Fragestellungen zur thermischen, mechanischen und steuerungstechnischen Auslegung an einer Druckmaschine mit maximal 300 mm Druckbreite erarbeitet werden. In der zweiten Projektphase war die Entwicklung einer Druckmaschine vorgesehen, mit der auf mindestens 1600 mm Breite Drucke mit einer Auflösung von 400 dpi auf ebene Glasoberflächen aufgebracht werden sollten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeiten der Projektphase 2 haben wir in nachstehende Arbeitspakete unterteilt. Aufgrund der vorherrschenden technischen Schwierigkeiten (Details siehe Halbjahresberichte) wurden die Arbeitspakete nur teilweise oder unvollständig bearbeitet. Detaillierung / Ergebnisse im nachstehenden Bericht.
AP 1 - Entwicklung von Lösungen zum Beseitigen der Kontamination
AP 2 - Reduzierung der Transfertemperatur/Tonerentwicklung
AP 3 - Druckbreiten Skalierung auf 1600 mm
AP 4 - Konzeptphase Druckmaschine 1600 mm
AP 5 - Entwicklung der Heizung für Druckmaschine 1600 mm
AP 6 - Entwicklung Druckkopfträger und -antrieb für Druckmaschine 1600 mm
AP 7 - Entwicklung Materialtransport und Positioniereinheiten für Druckmaschine 1600 mm
AP 8 - Konstruktion und Integration der Maschinenmodule zum Gesamtsystem
AP 9 - Realisierung und Integration des Gesamtsystems
AP 10 - Applikationstests
AP 11 - Querschnittsaktivitäten, Projektmanagement und projektbegleitende Dokumentation


Ergebnisse und Diskussion

Es sollte ein neues Druckverfahren entwickelt werden, mit dem in für den Siebdruck typischen Anwendungen die herkömmliche Druckform und lösemittelhaltige Druckfarben verzichtet werden kann. Es traten jedoch unerwartet komplexe Zusammenhänge zwischen Drucksystem und korrespondierendem Handling des Toners auf, die nicht gelöst wurden. Zwischenzeitlich wurde entschieden, das Drucksystem vollständig neu zu entwickeln und zunächst einen Prototypen zum Drucken auf Papier zur Untersuchung der Probleme aufzubauen. Die daraus entstandenen Möglichkeiten wurden zur Optimierung und Analyse des Transfersystems und dem Zusammenspiel von Drucksystem und Toner verwendet. Im Projekt wurde ein deutlicher technischer Fortschritt erreicht. Wesentliche Aspekte sind neu entwickelte Tonerrezepturen und vor allem eine innovative Entwicklereinheit Hiermit gelingt es, die hohen Tonermengen, die für eine optisch dichte Bedruckung von Glas erforderlich sind, in nur einem Druckprozess bei sehr geringer Tonerkontamination nicht zu bedruckender Bereiche zu übertragen. In Verbindung mit einer geeigneten Sensorik kann zudem die Aufladung des Toners den Druckparametern angepasst werden. Die neu gebaute Anlage ermöglicht sowohl den direkten Druck mit elektrostatischen Übertrag vom OPC auf das Substrat als auch den indirekten Druck mittels Transferwalze. Damit kann die Maschine eine Vielzahl von Materialen bedrucken. Der direkte Druck ist für alle nichtleitenden Materialen wie Papier und Folien und leitendende Materialien wie Metalle bis zu einer Dicke von 1 mm geeignet. Druck auf Materialien wie Glas, Kunststoffplatten oder Holz kann durch den indirekten Druck realisiert werden. Mit dieser Anlage werden auch zukünftig die nicht gelösten Themen wie Kontamination und Transfer weiter untersucht. Obwohl die Projektziele nicht erreicht wurden, unterstrichen die erarbeiteten Erkenntnisse, die grundsätzlichen Vorteile des neuen Druckverfahrens hinsichtlich der zu erzielbaren Umweltentlastung. Weiter lassen die Ergebnisse verschiedener Versuche hinsichtlich des Tonerübertrages eine Reduzierung der Transfertemperatur von 100 °C auf nunmehr 30° bis 40 °C als realistisches Ziel definieren. Die hierdurch zu erwarteten Einsparungen im Energieeintrag unterstreichen die wirtschaftlichen und umweltrelevanten Aspekte dieses neuen Druckverfahrens. Die Projektpartner werden auch nach Ablauf der Projektlaufzeit seitens der DBU dieses Projekt weiter verfolgen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Aufgrund der nicht erreichten Projektziele ist es aktuell nicht vorgesehen, die (Teil-) Ergebnisse zu veröffentlichen.


Fazit

Im Rahmen des Projektes wurden wir mit unerwartete komplexen Zusammenhängen des Drucksystems und des korrespondierenden Handling des Toners konfrontiert, welches bis zum jetzigen Zeitpunkt nicht gelöst wurde. Aus diesem Grund hatte man sich entschieden, das Drucksystem vollständig neu zu entwickeln und einen Prototypen zum Drucken auf Papier zu entwickeln/zu bauen. Die daraus entstandenen Möglichkeiten wurden zur Optimierung/Analyse des Transfersystems und dem Zusammenspiel von Drucksystem und Toner verwendet. Mit den hieraus gewonnen Ergebnissen sollen die nicht gelösten Themen wie Kontamination/Transfer über eine passende Maschinenentwicklung gelöst werden.