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浅谈柔性版印刷的几个关键技术所在

2009-12-17 00:00:00.0 来源:中国柔印 责编:肖庆

  【CPP114】讯:柔印用在标签行业的优势,现在是毋庸置疑的了。以前曾以凸印工艺为主力的标签印刷企业,在近几年中纷纷添置了高档柔印设备,采用柔印工艺印制高档标签,提高了产品的印刷质量,提高了产能,提高了产品的环保性。采用柔印工艺印制各类标签,降低了生产过程中的损耗,提高了企业的利润水平。在印刷业普遍走入低利、微利的趋势下,而标签行业一枝独秀,高档标签以柔印领衔,柔印在标签行业占据了有利的态势。

        国内的柔印标签刚起步时只采用120线~133线印版,因为当时在行业中占统治地位的凸印工艺也只有这个水平,而且国外柔印的设计也仅停留在这一层面上。由于胶印的网线已达175线,因此市场竞争的压力迫使柔印提升自己的工艺水平,从使用120线~133线印版提升到使用150线~175线印版。现在的柔印标签已经普遍达到这一水准,即使采用国产柔印机生产,也鲜有采用150线以下中低网线印版的。

        柔印所使用的基材从厚到薄,从纸张到塑料,从不易变形的材料到受热易拉伸变形的都有。柔印标签就是从纸质不干胶到薄膜不干胶,再发展到无底纸的薄膜类基材,如采用聚烯烃原料的合成纸。柔印在标签行业取得的经验势必向复合软包装薄膜行业扩展。

        目前软包装行业柔印的水平只是当年柔印初入标签行业时的水平,最高印刷网线不超过120线~133线。十年前在国内掀起第二波宽幅柔印推广浪潮的一批企业,不少还坚持着,仍然在采用120线印版,印刷着色块与中粗网线,甚至有退而采用100线印版的;也有顶不住市场压力而退出了柔印市场的,把当年进口的印刷设备转卖到它处。软包装行业的柔印企业,虽然因采用卫星式柔印机使套印质量仍然保持领先,但凹印在PE薄膜印刷方面工艺的改进,使得柔印薄膜印刷的工价直线下跌,在50μ以上PE膜的印刷工价方面几乎无优势可言。同样在受热容易拉伸变形的PE薄膜上印刷,凹印采用175线印版,柔印只采用120线印版,印刷质量上孰高孰低亦一目了然。

        同样是印塑料薄膜,标签行业采用机组式窄幅柔印机,可以印到150线~175线,而软包装行业采用卫星式宽幅柔印机只能印到120线~133线,是机器门幅宽窄的原因?还是机器结构的原因?如果说因为印刷门幅宽,版辊刚性不够,容易变形,因而使印刷网点扩张,造成印刷品上的堵版故障,引起成品率下降,因此印刷企业只能采用中低网线印版。但近年来在宽幅机上逐渐开始使用的碳纤维过桥套筒,可以有效地避免版辊的刚性变形,为什么已经采用该种技术的欧洲柔印设备供应商至今还不愿在自己的设备上采用150线~175线的印版印刷呢?

        问题的答案,必须到柔印设备的不同构造上去寻找。

        柔印印刷薄膜一般采用卫星式机型,这种设备的特点是将薄膜包裹在一个直径2m3m的中心压印滚筒表面,包角占圆周的85%左右。这种设计使围绕着中心压印滚筒四周分布的各印刷色组相隔距离较近,各色组以同步速度运行,薄膜在各色组间呈零张力。卫星式柔印机的印刷基材(薄膜或纸张)是紧贴在庞大的金属压印滚筒表面,同金属压印滚筒同步运行的。金属压印滚筒既起到使油墨转印到印刷基材上的印刷作用,同时还起到了作为印刷基材的支撑辊作用。因此即使薄膜受热后变软,但薄膜的驱动由中心压印滚筒带动,而不是如机组式机器那样靠材料本身来拖动。

    机组式机型即使采用伺服机方式,即号称无长轴无齿轮箱的由高精度伺服电机直接驱动的机型,由于无法对被印刷的材料在受热状态下的拉伸特性建立数学模型,因此也就无法可靠地对材料变形做出有效补偿。机组式伺服机型可以对轮转式机器的传动建立数学模型,对各色组施加的印刷压力而造成的机械同步速度损失做出有效补偿,但这种补偿由于不包括材料的受热拉伸特性,因此结果是一种“模糊”补偿,即对各色组的主动辊(凹印机的印版滚筒,柔印机的压印滚筒)虽然已经可以修正各色组同步速度而不必采取直径递增的补偿算法,但实际效用上发现还需要保持直径递增。另一种结果是选择材料,只选择那些受热拉伸变形小且有一定厚度而不容易变形的印刷基材。卫星式机型则不必考虑材料的变形特点,套准精度很高。一般齿轮传动机型的套准精度就能达到0.1mm0.15mm,伺服机型的套准误差更小,美国PCMC的卫星式伺服机型InfinitiVisionG套印误差不超过0.07mm

        但是卫星式机型有一个重要的缺陷,机器调机阶段调定的印刷压力,即印版辊与中心压印滚筒之间的压力,在机器运行了一段时间后会变大,也就是说印版辊与中心压印滚筒的间隙会变小。如果采用高网线印版印刷时,在高光区域的小网点就容易堵版,造成质量问题。若采用机组式机型,由于结构上不采用大直径的金属压印滚筒,网点扩张的变化就小,就没有堵版的风险。因此,即使在比较讲究印刷质量的德国,在卫星式柔印机上基本上只采用120线~133线印版,很少看到用150线~175线印制的。

        卫星式柔印机的这个缺陷是怎么造成的?欧美各国著名柔印设备制造商对中心压印滚筒的制造精度一直是非常重视的。公开的数据表明,有些机器采用的中心压印滚筒径向跳动误差,或全跳动误差只有10μ左右。为了校准已经超出正常允许值的中心压印滚筒,笔者当年曾看到德国同行在一天内从直径300mm的出入口钻进去调试达13次之多。恰恰是如此精密的中心压印滚筒却会在运行过程中无法有效地控制网点的扩张,原因何在?

        3个因素决定了这种缺陷存在的必然性。

 

        因素之一,上下倾角式(或称放射型)的印刷平台结构 

 

        早期的卫星式柔印机都是采用上下倾角式(或称放射型)印刷平台的,即围绕着中心压印滚筒分布的8个色组,处于最高位置的第1和第8色组,以及处于最低位置的第4和第5色组,分别采用上倾角或下倾角(一般在15°~20°左右),而处于中间位置的其他4个色组基本采用的是水平角度。版辊和中心压印滚筒的间隙调节是沿着调节丝杆的运动方向移动的,而丝杆的运动方向同印刷平台的排列角度一致。水平角度的印刷色组,丝杆在水平方向上移动,版辊本身的重力不影响调节精度,但在上倾角的位置,丝杆由高向低,与水平方向夹角向中心压印滚筒圆心方向运动,虽然丝杆配置锁定机构,采用液压,气压或是机械锁定,但在高速运动中,或在一定的机械磨损条件下,锁定机构对重力作用的可靠性是有疑问的。实际使用中,第1和第8色组在运行一段时间后,细心的操作人员会发现版辊对中心压印滚筒的印刷压力会略有增大。为了保持印刷质量的一致性,需要适时适量地朝退出方向移动,减轻压力。反之,在最低位置的第4和第5色组,丝杆方向是由下至上,与水平方向成夹角运动,重力的作用会使版辊与中心压印滚筒产生向外移出的趋势,使印刷压力减轻,操作人员应适时适量地增大压力。

    伺服型卫星式柔印机采用伺服电机调节版辊位置,有可能不再使用丝杆,但上下倾角的方式决定了无法避免重力的影响,印刷压力的精确调整是存在隐患的。

        由于各印刷色组的重力条件不同,照理说各不同位置的伺服电机控制程序也应该是不同的,只有这样,电机的伺服控制程序才是合理的、可靠的。但欧美柔印设备的电气控制装置一般采用几个著名品牌,而这些品牌的供应商为了保证各色组器件的互换性,往往采用统一设计而会忽略各色组在重力条件下的不同。这只要咨询一下在上下倾角式印刷平台的机器上8个色组的控制组件能不能互换就可了解。机器结构上物理条件的不同,但控制器件上的相同,这就埋下了卫星式柔印机印刷网点扩张的隐患。

 

        因素之二,悬臂式的版辊与网纹辊气胀芯轴固定结构

 

        悬臂式结构,其实是针对以前连轴式的气胀套筒技术在换版时需要花费大量准备时间这样的弊病而推出的。连轴式的版辊套筒,一般在离线状态下装版,然后用小车推到柔印机旁,用吊车或专用机械手将版辊吊装到位,合上轴承座盖并锁定。这种固定方式使生产准备时间拖得很长,一般8个色组换一次生产订单要耗费2个~3个小时,即使使用专用机械手也需要2个小时。国内有一台从欧洲进口的设备竟耗费6个~7个小时装版。但这种基本的方法有一个特点,即稳定,轴的两端固定在两侧的轴承座上,受力均等,版辊的运转稳定。

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