1.

Einleitung

Drucktechniken, verschiedene Verfahren der Druckherstellung, wie z. B. Offsetdruck, Buchdruck, Flexodruck, Tiefdruck und Siebdruck. Bei diesen Drucktechniken werden möglichst einfache Verfahren angewandt, um Farben schnell auf Druckträger (z. B. Papier oder Kunststoff) zu übertragen.

In einem Maschinenlauf können mehrere Farben gedruckt werden. Beim Schmuckfarbendruck setzt man für einzelne Farben fertig gemischte Druckfarben ein. Er wird häufig beim Verpackungsdruck eingesetzt, wo in der Regel große Flächen gleicher Farbe gedruckt werden müssen. Beim Offsetdruck verwendet man vier transparente Druckfarben – Cyan (Blaugrün), Magenta (Rot), Gelb und Schwarz. Mit diesem Verfahren lassen sich Farbphotographien und andere Vorlagen naturgetreu wiedergeben.

Die meisten modernen Druckmaschinen übertragen die Druckfarbe von einer zylindrischen Druckoberfläche auf Bögen oder Bahnen des Bedruckstoffes. Druckmaschinen, mit denen man Bahnen bedruckt, können Geschwindigkeiten zwischen 600 und 900 Metern pro Minute erreichen. Die Maschinen für den Bogendruck sind allgemein langsamer. Allerdings lassen sich mit ihnen auch Bögen aus stärkerem Material, wie z. B. Karton oder Blech, bedrucken.

Seit den sechziger Jahren haben die Fortschritte in der Photographie und in der Elektronik die Herstellung von Druckoberflächen tief greifend beeinflusst. Lichtempfindliche Materialien wie Diazo-Kunstharze und Photopolymere ermöglichen es, Druckoberflächen von langer Lebensdauer auf photographische statt auf mechanische Weise herzustellen. Mit Hilfe von Computern lassen sich innerhalb kurzer Zeit Filme anfertigen, durch die Originalabbildungen auf die entsprechenden Druckoberflächen übertragen werden. Einige Druckoberflächen können sogar direkt aufbereitet werden. Dazu setzt man Maschinen ein, die mit computergesteuerten Laserstrahlen oder Diamantnadeln arbeiten. Im Computer erstellte und in Datenbanken gespeicherte Vorlagen kann man heute ohne größere Zwischenschritte auf die Druckoberflächen bringen.

2.

Lithographie

Ein vielseitiges Druckverfahren ist heute die Offsetlithographie. Die Grundlagen dazu lieferte gegen Ende des 18. Jahrhunderts der deutsche Kartograph Alois Senefelder, der mit Methoden zur Herstellung von Prägedruckoberflächen aus Kalkstein durch Ätzung experimentierte. Senefelder gilt als Begründer der Lithographie und fand heraus, dass eine geätzte Kalksteinoberfläche eine Druckfarbe auf Ölbasis abweist. Brachte man mit fetthaltiger Kreide eine Zeichnung auf einen nicht geätzten Kalkstein, so wurde die Kreide wasserabstoßend, nahm aber im Gegensatz dazu Druckfarbe auf. Ein ähnliches Ergebnis erzielte Senefelder mit fetthaltiger Tusche. Nachdem er die Zeichnung auf den Stein aufgebracht hatte, bestrich er die nicht bezeichneten Stellen mit saurer Gummi-Arabicum-Lösung. Anschließend färbte er die so behandelte Vorlage mit Tusche ein. Jede Zeichnung auf dem Stein ließ sich reproduzieren, indem man einen feuchten Bogen Papier mit der frisch eingefärbten Abbildung in Kontakt brachte. Mitunter gelang die Wiederholung dieses Vorgangs mehrere hundert Mal.

Das Verfahren nannte Senefelder chemischen Druck, das Künstlern ermöglichte, viele Kopien von Freihandzeichnungen zu erstellen. Im späten 19. Jahrhundert verwendete man mehrere Steine zum Druck von bis zu 30 verschiedenen Farben auf einem einzigen Bogen Papier und schuf so Farblithographien von hervorragender Qualität. In der modernen Farblithographie erzielt man mit nur vier Druckfarben ein breites Spektrum natürlicher Farben.

1.

Das Prinzip des Offsetdruckes

Im frühen 20. Jahrhundert entdeckte man, dass sich Druckfarbe von einer Aluminiumdruckplatte zunächst auf eine Gummioberfläche und erst danach auf Papier übertragen ließ. Durch dieses Gummituch, wie man die Zwischenstufe aus Gummi nennt, konnte man Druckfarbe auf Papier und eine Vielzahl anderer Materialien übertragen, die sich nicht direkt bedrucken ließen, so z. B. Kunststoffe und Metalle. Da sich das weiche Gummituch der Struktur der zu bedruckenden Oberfläche anpasst, sind die lithographischen Abbildungen von höchster Qualität.

2.

Die Offsetlithographie heute

Die Funktion der ursprünglichen Steinoberflächen haben heute dünne Aluminiumplatten übernommen, doch können auch andere Materialien verwendet werden (z. B. Zink). Die Platten wickelt man um die Druckwalze und diese installiert man anschließend so, dass sie direkten Kontakt zur Farbwalze besitzt. Verschiedene Gummiwalzen führen der Plattenoberfläche Wasser und Druckfarbe zu. Die Farbe wird zunächst auf den Zylinder mit dem Tuch und dann auf das Papier übertragen.

Die Tatsache, dass lithographische Platten heute die kostengünstigsten Druckoberflächen darstellen, hat viel zu der weiten Verbreitung des Verfahrens beigetragen. Beim photographischen Verfahren sind die Aluminiumplatten mit einer dünnen Oberfläche aus lichtempfindlichem Material, wie z. B. einem Photopolymer, beschichtet. Die Übertragung der Vorlagen auf die beschichtete Oberfläche erfolgt durch die Belichtung der Platte über ein Filmnegativ oder -positiv. Intensives blaues oder ultraviolettes Licht bewirkt an den belichteten Stellen des Photopolymers eine Veränderung der Löslichkeit. Diese Stellen werden gehärtet und dienen nach dem Auswaschen der unbelichteten Stellen aus der Schicht als Druckträger.

Moderne Druckmaschinen für Offsetlithographie gibt es in verschiedenen Größen, von kleinen Vervielfältigungsgeräten mit Einzeleinzug – für einfarbige Arbeiten niedriger Auflage, wie Broschüren und Informationsblätter – bis hin zu riesigen Rotationsdruckmaschinen, die Millionen Exemplare von Magazinen, Katalogen und Verpackungsmaterialien in voller Farbe drucken können.

3.

Hochdruck

Beim Hochdruckverfahren liegen die druckenden Bereiche auf der Druckoberfläche höher als die nichtdruckenden Abschnitte. Das Hochdruckverfahren wird hauptsächlich beim Buchdruck und beim Flexodruck eingesetzt. Sie unterscheiden sich in den physikalischen Eigenschaften ihrer Druckoberflächen und Druckfarben. Beim Buchdruck verwendet man Druckmittel aus hartem Material und stark viskose Druckfarbe, beim Flexodruck dagegen Druckformen aus weichem Gummi oder Kunststoff und flüssige Druckfarbe.

1.

Buchdruck

Der Buchdruck, die älteste Form des Druckens, wurde von Johannes Gutenberg um 1440 erfunden und war fünf Jahrhunderte lang das einzig brauchbare Druckverfahren zur Massenproduktion. Als Schrifttypen setzte Gutenberg bewegliche Metall-Lettern ein.

Ursprünglich bestanden die Druckvorlagen aus Tausenden angeordneter Metalltypen. Einzeln gegossene Buchstaben oder auch Buchstabengruppen bildeten die Typenformen. Die Druckfarbe wurde auf die erhöhten Flächen der Form aufgetragen und danach durch Pressen auf Papier oder Pergament übertragen. Man konnte Holzschnitte und Gravierungen mit Typen kombinieren und so Seiten erstellen, die Text und Graphik enthielten.

1.1.

Duplikatklischees

Die erste Druckplatte erhielt man nach folgender Prozedur: Zunächst wurde von einer Typenform ein Abdruck angefertigt. Anschließend goss man ein Metallduplikat des Originals, die so genannte Stereoplatte. Das so genannte Stereotyp wurde während der industriellen Revolution zu einer bedeutenden Technik weiterentwickelt, denn man besaß damit anstelle der ursprünglichen Typenform eine Druckoberfläche aus einem Stück. Diese ließ sich dann in vielen automatischen Druckmaschinen verwenden. Gebogene Stereoplatten wurden bis in die frühen siebziger Jahre des 20. Jahrhunderts in Rotationsdruckmaschinen beim Zeitungsdruck eingesetzt. Dann änderten sich die Geräte zur Satzherstellung gänzlich, und der Bleischriftsatz wurde vom Computersatz abgelöst.

Ein anderes Klischee (Hochdruckplatte) war das Galvano. Indem man einen Wachsabdruck der originalen Typenform mit einem dünnen galvanischen Kupferüberzug versah und die so erhaltene Kupferschale mit Typometall füllte, ließ sich diese Druckplatte herstellen. Galvanos waren detailgetreuere Nachbildungen der originalen Druckoberflächen als die Stereoplatten und wurden deshalb bevorzugt für Drucke hoher Qualität eingesetzt.

1.2.

Photopolymere Druckplatten

In den späten fünfziger Jahren führte man eine von Grund auf neue Herstellung von Hochdruckplatten ein. Im Mittelpunkt stehen bei diesen Verfahren lösliche Kunststoffe, die bei ultravioletter Bestrahlung erhärten. Seitdem sind eine große Anzahl von Materialien für photopolymere Druckplatten entwickelt worden. Der Untergrund der Druckplatte wird mit einem Photopolymer überzogen. Bei dem weiteren Verfahren belichtet man diese Beschichtung mit ultraviolettem Licht, wobei zwischen Lichtquelle und Platte ein Film platziert wird. Der Film lässt das Licht nur durch die Flächen, die später den Druckfarbstoff übertragen. Auf diesen Flächen erhärtet das Photopolymer: es polymerisiert dort. Diesen Vorgang bezeichnet man auch als UV-Härtung. Die unbelichteten Stellen lassen sich mit Wasser oder einem anderen Lösungsmittel wegwaschen. Als Ergebnis erhält man eine Hochdruckoberfläche, die direkt auf einen Druckzylinder montiert werden kann.

Bei einer abgewandelten Art dieses Verfahrens wird ein flüssiges Photopolymer, das ebenfalls UV-härtend ist, auf einen Untergrund aus Papier oder Kunststoff aufgetragen. Nach der Belichtung bläst man die unbelichtete Flüssigkeit mit Luft weg. Solche Druckplatten können schnell erstellt werden und sind deshalb besonders für den Zeitungsdruck geeignet.

2.

Flexodruck

Weiche Druckplatten und hochflüssige Druckfarben machen den Flexodruck zu einem idealen Druckverfahren für porenfreie Materialien wie Alufolie oder Polyethylen (z. B. Verpackungen von Kartoffelchips). Ursprünglich waren alle flexographischen Druckplatten aus geformtem Gummi. Sie werden auch heute noch bevorzugt verwendet, wenn auf einer einzigen Druckwalze viele Kopien derselben Vorlage erstellt werden müssen. Flexodruckplatten sind im Prinzip Stereoplatten aus Gummi und werden normalerweise zur Herstellung mehrerer Duplikate verwendet.

Als man in den siebziger Jahren photopolymere Materialien zur Herstellung von Druckplatten einführte, verringerte sich die zur Produktion eines Plattensatzes benötigte Zeit erheblich. Bei den heute üblichen Verfahren klebt man fertige Flexodruckplatten auf den Druckzylinder. Darüber hinaus können beim Flexodruck Farben auf Wasserbasis verwendet werden, die giftige Lösungsmittel überflüssig machen.

Flexodruckmaschinen sind einfach konstruiert, weil die flüssige Druckfarbe ohne ein aufwendiges Farbwerk auf der Druckoberfläche verteilt werden kann. Gedruckt wird meist auf Bahnen, die man anschließend in einem getrennten Arbeitsgang zum Endprodukt weiterverarbeitet.

4.

Tiefdruck

Im Tiefdruck verwendet man Druckformen, bei denen die druckenden Teile vertieft sind. Als Druckoberfläche dient ein geschliffener Metallzylinder, auf dem sich winzige Einkerbungen befinden. Diese Vertiefungen stellen ein Abbild der zu druckenden Vorlage dar. Der Zylinder ist teilweise in ein Becken mit flüssiger Druckfarbe auf Lösungsmittelbasis versenkt. Während der Drehung wird die Walze mit Druckfarbe versehen. Ein Stahlschaber, die Rakel, fährt über die gesamte Länge der Walze und wischt dabei die Farbe von der geschliffenen Oberfläche, so dass nur in den Vertiefungen Druckfarbe zurückbleibt. Die Farbe wird danach sofort auf sich bewegende Papierbahnen übertragen, die unter großem Druck auf die Walze gepresst werden.

Tiefdruckzylinder sind aus Stahl und besitzen eine dünne Oberflächenschicht aus galvanisch aufgebrachtem Kupfer. Die Vertiefungen können chemisch eingeätzt oder elektronisch eingraviert werden. Danach überzieht man sie nach einem galvanischen Verfahren mit einer dünnen Chromschicht und erhält so eine harte Oberfläche für die Rakel. Die Einkerbungen sind mit unterschiedlicher Tiefe in die Kupferschicht eingebracht, wobei jede Kerbe beim Druckvorgang einen winzigen Farbpunkt auf das Papier überträgt. Die variierenden Tiefen der Kerben bewirken unterschiedliche Helligkeitsstufen der Farbpunkte.

Beim Farbdruck werden einzelne Zylinder für die Druckfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz verwendet. Jede Walze sitzt in einer getrennten Druckeinheit. Die Bahn wird über Rollen von einer Einheit zur nächsten transportiert und erreicht dabei eine Geschwindigkeit von fast 900 Metern pro Minute. Nachdem jede Farbe gedruckt ist, durchläuft die Bahn einen Trockner, wo man die Lösungsmittelbasis der Druckfarbe verdampft. Das Lösungsmittel wird zurückgewonnen oder zur Energiegewinnung verbrannt. Einige Tiefdrucksysteme verwenden Druckfarben auf Wasserbasis.

Da die Herstellung eines Satzes Tiefdruckzylinder sehr teuer ist, setzt man sie nur bei Arbeiten mit langer Laufzeit ein (Millionen von Reproduktionen). Beispiele dafür sind monatlich in großer Auflage erscheinende Zeitschriften, Versandhauskataloge und Verpackungen. Tiefdruck wird auch bei der Vervielfältigung von Strukturen und Mustern auf Dekorationsmaterialien eingesetzt. Ein Großteil der nachempfundenen Holzmaserungen auf billigen Möbeln wird z. B. im Tiefdruck erstellt.

Der Prägedruck ist ein besonderes Tiefdruckverfahren, bei dem gravierte Rotationsdruckoberflächen aus Stahl zum Druck von Währungen, Anleihepapieren, Aktienzertifikaten und von Geschäftspapieren hoher Qualität verwendet werden. Dabei erfolgt die Druckfarbenübertragung direkt von eingravierten Vertiefungen der Druckoberfläche auf Papierbögen. Der Prägedruck ist besonders für die Reproduktion von Kunstvorlagen geeignet, die aus dünnen Linien und kleinen Farbflächen bestehen. Zur Reproduktion von photographischen Vorlagen oder zum Druck großer ungebrochener Farbflächen kann das Verfahren nicht eingesetzt werden. Die Verwendung von Pastenfarbe und die stark vertieften Druckoberflächen geben dem Prägedruck eine charakteristische erhabene Struktur. (Man kann pulverisierte Kunstharze auf frisch gedruckte lithographische oder Typendruckfarben warmverschweißen und so kostengünstiger herstellen. „Geprägte” Visitenkarten werden deshalb häufig auf diese Weise erstellt.)

5.

Siebdruck

Der Siebdruck ist ein wichtiges Verfahren bei der Herstellung von Fertigartikeln wie z. B. Schmuckpaneele, gedruckte Leiterplatten, berührungsempfindliche Sensoren, Kunststoffbehälter und bedruckte Kleidungsstücke. Früher bezeichnete man den Siebdruck auch als Seidendruck, weil er mit Druckschablonen auf Seidenbasis arbeitete. Die Schablonen für den kommerziellen Siebdruck werden gewöhnlich photomechanisch erstellt. Dabei spannt man einen dünnen synthetischen Textilstoff oder ein Metallgitter über einen rechteckigen Rahmen und überzieht die gesamte Oberfläche mit einem Photopolymer. Durch Belichtung über ein Filmpositiv erhärtet das Photopolymer an den Stellen, die nicht drucken sollen. Danach wäscht man das unbelichtete Material weg und erhält so die Öffnungen der Schablone. In der Druckmaschine wird die Schablone auf die zu bedruckende Oberfläche gepresst. Dabei drückt ein Gummiquetscher die Druckfarbe durch die Schablonenöffnungen.

Siebdruckmaschinen gibt es von kleinen handbetriebenen Geräten, z. B. für kleinauflagige Arbeiten wie das Bedrucken von T-Shirts und Flaggen, bis hin zu großen Maschinen mit Einzeleinzug für vielfarbige kommerzielle Anwendungen in großer Auflage. Mit dem Verfahren lassen sich feine Details auf praktisch jeder Oberfläche abbilden, darunter Papier, Kunststoff, Metall und dreidimensionale Oberflächen.

6.

Elektronische Druckverfahren

Alle oben besprochenen Verfahren verwenden eine fixierte Druckoberfläche, die in jedem Arbeitsgang der Maschine das gleiche Druckfarbenmuster überträgt. Durch einfache physikalische Mechanismen der Farbübertragung können diese Verfahren mit hohen Geschwindigkeiten ablaufen. Die Herstellung der Druckplatten, ihre Montage auf der Maschine und das Laufen der Maschine, bis sie in Register ist (richtig eingestellt) und die Farben stimmig sind, verursacht so hohe Kosten, dass für ein wirtschaftliches Arbeiten lange Maschinenlaufzeiten notwendig sind. Bei Druckarbeiten kurzer Laufzeiten – besonders wenn die Vorlagen stark variieren – sind elektronische Verfahren wirtschaftlicher.

1.

Elektrophotographischer Druck

Die modernen Bürokopiergeräte arbeiten mit einer Druckoberfläche, die sich sofort durch Photographieren oder durch optisches Abtasten eines Originals erstellen lässt. Die Oberfläche ist mit einem photoleitfähigen Material überzogen, das je nach Verfahren unterschiedlich sein kann. Man unterscheidet Zinkoxid-Elektrophotographie (Zinkoxidpulver) und die Xerographie (Selenpulver). Die Stellen auf der Oberfläche, die in einem Fotoapparat oder durch einen Laserstrahl belichtet werden, werden leitfähig und verlieren ihre Ladung. Die übrigen Stellen behalten ihre Ladung und ziehen anders geladene Farbstoffteilchen (Toner) an. Anstelle von mechanischem Druck übertragen elektrostatische Kräfte den Toner auf einen Bogen Papier oder Kunststoff. Da dieser Vorgang für jede Kopie wiederholt werden muss, ist das Verfahren zwar für großauflagige Druckarbeiten zu langsam und zu kompliziert, aber zum Einsatz in den meisten Bürosystemen gut geeignet. In kleinen Auflagen lassen sich jedoch mit einigen elektrostatischen Druckern Farbvorlagen reproduzieren, die in ihrer Qualität der Offsetlithographie nahe kommen.

2.

Tintenstrahldruck

Über eine computergesteuerte Reihe von Tintendüsen lassen sich Vorlagen auf sich bewegenden Papierbögen oder -rollen abbilden. Einfache Tintenstrahldrucker werden laufend für Druck sich häufig ändernder Informationen eingesetzt, wie Verfallsdaten auf Lebensmittelverpackungen oder Adressaufkleber für Versandstücke, und sind manchmal am Ende einer konventionellen Druckanlage installiert. Hoch entwickelte Farbtintenstrahldrucker können Reproduktionen von Lithographiequalität in extrem kurzer Zeit erstellen.

3.

Mikrokapseldruck

Bei dieser Technik wird ein Papier verwendet, das mit Milliarden mikroskopisch kleiner Kapseln imprägniert ist, die einen flüssigen Farbstoff auf Photopolymerbasis enthalten. Das Papier wird einem von der Vorlage reflektierten Licht ausgesetzt. Dabei erhärten sich die Farbstoffe in den Kapseln im Verhältnis zur empfangenen Lichtmenge. Das belichtete Papier wird danach über Stahlwalzen gegen ein Empfängerpapier gepresst, wodurch unterschiedliche Anteile ungehärteten Farbstoffes auf das Papier gelangen und dort ein Bild formen. Das Verfahren eignet sich für kleine Mengen von Farbvervielfältigungen in hoher Qualität.

4.

Thermosublimationsdrucker und Thermotransferdrucker

Über computergesteuerte Heizelemente lassen sich Farbstoffe oder Wachsschichten von einem Kunststoffband auf einen Bogen Empfängerpapier übertragen. Wegen ihrer hohen Materialkosten und ihrer geringen Geschwindigkeit verwendet man Thermoverfahren nur dort, wo wenige Kopien benötigt werden.

Der traditionelle Druck und der elektronische Druck ergänzen sich eher als dass sie miteinander konkurrieren. Immer häufiger setzt man digitale Farbdruckverfahren dazu ein, um einen Vorausdruck von Abbildungen zu erhalten, bevor sie zu Filmen oder Druckplatten für Offsetdruck, Tiefdruck oder Hochdruck verarbeitet werden. Dadurch sind seltener Änderungen notwendig, wenn die Arbeit schon in Druck gegangen ist.