Technischer Überblick über das Druckfarben-Scheuerprüfgerät
Das Druckfarben-Scheuerprüfgerät RT-01 dient zur standardisierten Beurteilung der Abrieb- und Scheuerfestigkeit bedruckter Materialien, Druckfarben, Beschichtungen und Laminate. Der Rub Test simuliert wiederholte mechanische Reibbeanspruchungen, wie sie beispielsweise beim Transport, bei der Lagerung, bei der manuellen Handhabung oder während der späteren Verwendung eines Produkts auftreten. Dadurch lassen sich Veränderungen der Druckbildqualität, Farbübertragung, Verschmieren und Ablösen von Druckfarbenschichten reproduzierbar untersuchen. ASTM D5264 beschreibt hierfür die Prüfung der Abriebfestigkeit bedruckter Materialien mit einem Sutherland Rub Tester oder einem gleichwertigen Prüfgerät.
Für Hersteller von Verpackungen, Etiketten und Druckerzeugnissen liefert die Scheuerfestigkeitsprüfung von Druckfarben wichtige Informationen zur praktischen Beständigkeit eines Drucksystems. RT-01 unterstützt sowohl die Entwicklung neuer Druckfarben und Beschichtungen als auch die Wareneingangs-, Prozess- und Endkontrolle.
Warum die Scheuerfestigkeitsprüfung von Druckfarben wichtig ist
Druckfarben müssen während des gesamten Produktlebenszyklus ausreichend auf dem jeweiligen Substrat haften und ihre optischen Eigenschaften erhalten. Beim Stapeln, Transportieren, Abpacken oder manuellen Umgang können bedruckte Oberflächen wiederholt miteinander oder mit anderen Oberflächen in Kontakt kommen.
Eine unzureichende Abriebfestigkeit kann zu folgenden Problemen führen:
- Verschmieren des Druckbildes: Zeichen, Grafiken oder Barcodes verlieren an Schärfe.
- Farbübertragung: Druckfarbe wird von der bedruckten Oberfläche auf ein angrenzendes Substrat übertragen.
- Ablösen der Druckfarbenschicht: Die Haftung zwischen Druckfarbe und Substrat reicht für die vorgesehene Beanspruchung nicht aus.
- Beeinträchtigte Lesbarkeit: Produktinformationen, Chargencodes oder Kennzeichnungen können teilweise unlesbar werden.
- Verlust der optischen Qualität: Logos, Markenfarben und dekorative Oberflächen verlieren ihre ursprüngliche Erscheinung.
Was wird mit einem Druckfarben-Scheuerprüfgerät geprüft?
Ein Druckfarben-Scheuerprüfgerät erzeugt eine definierte mechanische Reibbeanspruchung zwischen der zu prüfenden Oberfläche und einem Prüfkörper. Durch die kontrollierte Einstellung von Prüflast, Hubzahl und Prüfgeschwindigkeit können unterschiedliche Belastungssituationen reproduziert werden.
RT-01 eignet sich insbesondere für:
| Prüfaufgabe | Zweck der Prüfung |
|---|---|
| Trockenreiben | Bewertung der Abriebfestigkeit unter trockenen Bedingungen |
| Nassreiben | Untersuchung der Beständigkeit bei angefeuchteter Prüfoberfläche |
| Nassverschmieren | Beurteilung der Neigung einer Druckfarbe zum Verschmieren unter Feuchtigkeit |
| Nassausbluten / Farbübertragung | Ermittlung der Übertragung oder Migration von Druckfarbe |
| Reiben bei erhöhter Temperatur | Untersuchung der Beständigkeit von Lacken und Beschichtungen unter thermischer Beanspruchung |
| Funktionale Reibprüfung | Simulation kundenspezifischer praxisnaher Beanspruchungen |
Bei Prüfungen mit erhöhter Temperatur ist eine entsprechende Beheizung bzw. kundenspezifische Anpassung erforderlich.
Prüfprinzip des Druckfarben-Scheuerprüfgeräts
Das Prüfprinzip basiert auf einer definierten Hin- und Herbewegung eines beschwerten Prüfkörpers über die zu untersuchende Oberfläche. Die Probe wird auf der Prüfstation fixiert. Anschließend bewegt sich der Prüfkörper mit einer festgelegten Geschwindigkeit und Hubzahl über die bedruckte Oberfläche.
Der RT-01 verwendet zwei typische Prüflasten:
- 908 g (2 lb), entsprechend etwa 8,9 N
- 1.816 g (4 lb), entsprechend etwa 17,8 N
Die Prüfbewegung erfolgt über eine Bogenlänge von 57 mm ± 1 mm. Die Prüfgeschwindigkeit lässt sich im Bereich von 20 bis 120 cpm einstellen.
Nach Abschluss der definierten Anzahl von Reibbewegungen wird die Probe entnommen und hinsichtlich der entstandenen Veränderungen bewertet. Je nach Prüfaufgabe können beispielsweise Farbübertragung, Verschmieren, sichtbarer Abrieb, Ablösen der Druckfarbenschicht oder Veränderungen des Druckbildes beurteilt werden.
Wie wird eine Scheuerfestigkeitsprüfung durchgeführt?
Für reproduzierbare Ergebnisse sollte der Prüfablauf systematisch und entsprechend der gewählten Prüfnorm beziehungsweise der internen Prüfspezifikation durchgeführt werden.
Vorbereitung der Prüfprobe
Die bedruckte Probe wird auf eine geeignete Größe zugeschnitten und auf der Prüfstation befestigt. Für Vergleichsprüfungen sollten Proben aus derselben Materialcharge unter möglichst identischen Umgebungsbedingungen vorbereitet und konditioniert werden.
Besonders wichtig sind:
- identisches Substrat,
- vergleichbare Druckbedingungen,
- definierte Druckfarbenschicht,
- vergleichbare Trocknungs- bzw. Aushärtungsbedingungen,
- gleiche Prüfbedingungen.
Auswahl der Prüflast und Prüfbedingungen
Anschließend werden Prüflast, Prüfgeschwindigkeit und Hubzahl entsprechend der vorgesehenen Prüfmethode eingestellt. Bei Nassprüfungen wird zusätzlich der entsprechende Feuchtigkeitszustand des Prüfsubstrats berücksichtigt.
Für spezielle Anwendungen kann die Prüfkonfiguration angepasst werden, beispielsweise durch eine beheizte Prüfplatte.
Durchführung des Reibvorgangs
Der beschwerte Prüfkörper führt die programmierte Hin- und Herbewegung über die Oberfläche der Probe aus. RT-01 ermöglicht die Einstellung der Prüfparameter über eine HMI-Touchscreen-Bedienoberfläche.
Während des Tests können unter anderem die aktuelle Hubzahl und Prüfgeschwindigkeit kontrolliert werden.
Auswertung
Nach dem Prüfzyklus wird die Probe visuell beziehungsweise entsprechend der jeweiligen Prüfspezifikation ausgewertet. Typische Bewertungskriterien sind:
- Grad des sichtbaren Abriebs,
- Farbverlust,
- Farbübertragung,
- Verschmieren,
- Ausbluten,
- Ablösen der Beschichtung,
- Veränderung des Oberflächenfinishs.
Die Prüfung ermöglicht insbesondere einen vergleichenden Qualitätsnachweis zwischen verschiedenen Druckfarben, Lackierungen, Beschichtungen oder Druckprozessen.
ASTM D5264 und weitere relevante Prüfstandards
Die Auswahl der Prüfnorm hängt vom Material, Drucksystem, Anwendungsfall und den Anforderungen des Kunden ab. ASTM D5264 ist besonders relevant für die Abriebfestigkeitsprüfung bedruckter Materialien mit einem Sutherland Rub Tester oder einem gleichwertigen Gerät. Der Anwendungsbereich umfasst unter anderem Etiketten, Faltschachteln, Wellpappenschachteln und weitere Verpackungsmaterialien mit aufgebrachter Grafik.
Der vom Hersteller vorgesehene Standardumfang des RT-01 umfasst:
| Standard | Relevanz |
|---|---|
| ASTM D5264 | Abriebfestigkeit bedruckter Materialien mit Sutherland Rub Tester |
| TAPPI T830 | Reib- bzw. Abriebprüfung im Bereich Papier und Druck |
| ASTM F1571 | Reib- und Beständigkeitsprüfung im relevanten Verpackungsbereich |
| ASTM F2497 | Prüfung im Zusammenhang mit bedruckten bzw. verpackungsbezogenen Materialien |
| FINAT FTM 27 | Prüfung für selbstklebende Etiketten und Druckanwendungen |
| JIS K 5701 | Anforderungen bzw. Prüfungen im Bereich Druckfarben |
Welche Materialien können geprüft werden?
Das Druckfarben-Scheuerprüfgerät eignet sich für eine Vielzahl bedruckter und beschichteter Materialien. Dazu gehören insbesondere:
- Papier und Karton
- Faltschachtelkarton
- Wellpappe
- Etikettenmaterialien
- selbstklebende Etiketten
- flexible Verpackungsfolien
- Kunststoffsubstrate
- bedruckte Verbundmaterialien
- Laminate
- lackierte Oberflächen
- beschichtete Substrate
- Druckfarben und Druckbeschichtungen
Anwendungen in Verpackung, Druck und Qualitätskontrolle
Die Scheuerfestigkeitsprüfung von Druckfarben ist für mehrere industrielle Bereiche relevant.
Verpackungsindustrie
Bei bedruckten Primär- und Sekundärverpackungen müssen Produktinformationen und Grafiken während Transport und Handhabung lesbar bleiben. Eine Abriebprüfung hilft, ungeeignete Drucksysteme frühzeitig zu erkennen.
Etikettenindustrie
Etiketten sind während Herstellung, Konfektionierung, Transport und Anwendung mechanischer Beanspruchung ausgesetzt. Der Rub Test kann zeigen, ob Druckbild und Kennzeichnung ausreichend beständig sind.
Druckindustrie
Druckereien können verschiedene Druckfarben, Lacke, Substrate und Prozessparameter miteinander vergleichen. Dadurch lässt sich die Auswahl eines geeigneten Drucksystems technisch absichern.
Pharmazeutische und medizinische Verpackungen
Bei pharmazeutischen und medizinischen Verpackungen besitzt die Beständigkeit von Kennzeichnungen eine besondere Bedeutung. Beschädigte oder unlesbare Informationen können die Identifikation und Rückverfolgbarkeit eines Produkts beeinträchtigen.
Qualitätskontrolllabore
Laboratorien können das Prüfverfahren zur Wareneingangskontrolle, Prozessüberwachung, Produktfreigabe und Lieferantenbewertung einsetzen.
Welche Informationen liefert der Rub Test?
Der Prüfwert beziehungsweise das Prüfergebnis sollte immer im Zusammenhang mit der verwendeten Prüfmethode und den festgelegten Akzeptanzkriterien interpretiert werden. Der Test dient häufig nicht dazu, einen universell gültigen Einzelgrenzwert für alle Druckfarben festzulegen. Vielmehr ermöglicht er einen reproduzierbaren Vergleich unter definierten Bedingungen.
Für die Qualitätskontrolle können beispielsweise folgende Vergleichsszenarien relevant sein:
- Druckfarbe A gegenüber Druckfarbe B
- unterschiedliche Lackformulierungen
- unterschiedliche Trocknungsbedingungen
- unterschiedliche Substrate
- unterschiedliche Druckverfahren
- unterschiedliche Lieferanten
- unterschiedliche Beschichtungsaufträge
Dadurch kann ein Labor feststellen, ob eine Änderung des Druckprozesses die Scheuerfestigkeit verbessert oder verschlechtert.
Auswahl eines geeigneten Druckfarben-Scheuerprüfgeräts
Bei der Auswahl eines Prüfgeräts sollten nicht allein Prüfgeschwindigkeit und Prüflast betrachtet werden. Entscheidend ist, ob die Gerätekonfiguration zur vorgesehenen Prüfmethode und zum tatsächlichen Material passt.
Wichtige Auswahlkriterien sind:
- Anwendbare Normen: Die Prüfmaschine sollte die für das Projekt relevanten Prüfverfahren unterstützen.
- Prüflast: Die verfügbare Belastung muss zur jeweiligen Spezifikation passen.
- Prüfgeschwindigkeit: Die Geschwindigkeit sollte reproduzierbar und ausreichend präzise einstellbar sein.
- Trocken- und Nassprüfung: Für Verpackungs- und Druckanwendungen kann die Möglichkeit unterschiedlicher Prüfbedingungen entscheidend sein.
- Probenkonfiguration: Die Prüfstation sollte die vorgesehenen Probenabmessungen und Materialtypen aufnehmen können.
- Sonderanforderungen: Für thermische oder funktionale Prüfungen können kundenspezifische Vorrichtungen erforderlich sein.
Cell Instruments bietet neben Standardprüfgeräten auch kundenspezifische Vorrichtungen, Mehrstationen-Prüfsysteme und angepasste Prüflösungen für spezielle Material- und Verpackungsanwendungen.
Zusammenfassung
Eine zuverlässige Scheuerfestigkeitsprüfung von Druckfarben unterstützt Hersteller dabei, Druckqualität, Oberflächenbeständigkeit und Produktzuverlässigkeit bereits vor der Serienproduktion zu bewerten. Der RT-01 bietet definierte Prüfbedingungen für Abrieb-, Nassreib- und Farbübertragungsprüfungen und kann an spezielle Prüfanforderungen angepasst werden. Wenn Sie Druckfarben, Etiketten, Verpackungsmaterialien oder Beschichtungen prüfen möchten, können Sie die geeignete Prüflösung anhand Ihrer Materialien, Prüfnormen und Akzeptanzkriterien auswählen. Kontaktieren Sie Cell Instruments, um weitere Informationen zum RT-01 und zu kundenspezifischen Prüfvorrichtungen zu erhalten.