Behnke, Stephan (2019)
Untersuchungen zum Blechdruck für Metallverpackungen.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Im stetig wachsenden Markt für Verpackungen besteht zwischen den nach Werkstoffen klassifizierten Marktsegmenten eine indirekte Wettbewerbssituation, in welcher ein Streben nach Expansion zu Verpackungsformen anderer Werkstoffgruppen zu beobachten ist. Der Bedruckstoff Metall ist ein Werkstoff, welcher gegenüber Kunststoff, Glas und Kartonagen über eine ganze Reihe Besonderheiten in seinen Eigenschaften verfügt, mit denen Potenziale zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit erzielt werden können. Um diesem Ziel Rechnung zu tragen, widmet sich diese Arbeit der wissenschaftlichen Aufbereitung von Metallverpackungen respektive des Blechdrucks. Neben der Klassifikation der enormen Produktvielfalt, den spezifischen Anforderungen an Metallverpackungen und den eingesetzten Produktionslinien und Linienkonfigurationen finden auch die eingesetzten Materialien Weißblech, Lacke und Farbe sowie verfahrensspezifische Besonderheiten Berücksichtigung. Der experimentelle Fokus dieser Arbeit liegt auf der Untersuchung Weißblech direkt mit UV-Farben bedrucken zu können, da dies das Potenzial einer Verdichtung drucktechnischer Prozesse bietet. Neben einer begleitenden Farbentwicklung und der Analyse eingesetzter Weißbleche sowie der Einbeziehung teilweise normierter Prüfmethoden zur Umformbarkeit spielt auch die Untersuchung von Oberflächeneigenschaften und deren mögliche Modifikation eine gewichtige Rolle. Aufgrund der Schwierigkeiten eine ausreichende Haftung UV-basierender Farbsysteme auf Weißblechen zu erzielen, wird erstmals die Wirkung einer Vorbehandlung von Weißblech mittels UV-Strahlen verschiedener Wellenspektren eingehend experimentell untersucht. Mithilfe der Messung der Kontaktwinkel und der Ermittlung von Oberflächenenergien werden die durch die UV-Strahleneinwirkung ausgelösten Benetzungsmodifikationen der Weißbleche zuerst charakterisiert und, in einem weiteren Schritt durch den Einsatz des Gitterschnitttests, die Haftungseigenschaften des UV-Farbauftrags evaluiert. Von den untersuchten UV-Vorbehandlungen ist der Einsatz eines hochenergetischen Xe-Excimer-Strahlers mit einem Wellenlängenpeak bei 172 nm das wirkungsvollste UV-basierte Vorbehandlungsverfahren zur Modifikation der Oberflächeneigenschaften. Zudem zeigen die Ergebnisse, dass das derzeit in Entwicklung befindliche chromfreie Weißblech in seiner Benetzung derart günstige Eigenschaften aufweist, dass auf eine Vorbehandlung gänzlich verzichtet werden könnte. Die Ergebnisse münden abschließend in einer abgeleiteten konzeptionellen Folgerung im Hinblick auf eine neuartige Linienkonfiguration zum Lackieren und Bedrucken von Weißblechen.

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