Artykuł stanowi kontynuację cyklu publikacji autora związanych z badaniami procesu przenoszenia farby w technologii fleksograficznej. Zaprezentowano dwie metody przenoszenia farby z cylindra dozującego na formę drukową. W artykule przytoczono wyniki badań wykonanych w Instytucie i przemyśle. Okazało się, że ponad wszystko istotnymi czynnikami wpływającymi na przebieg transferu farby na formę są zmienne opisujące właściwości dozującego dysku rastrowego. Badania potwierdziły również, że ilość farby na formie jest czynnikiem najbardziej odpowiedzialnym za ilość farby przenoszonej na podłoże. Następnymi ważnymi czynnikami są: docisk i prędkość procesu drukowania oraz szybkość wnikania farby w podłoże, a także maksymalna zwilżalność i objętość porów powierzchniowych podłoża. W badaniach wykonanych w laboratorium na urządzeniu IGT F1 i w przemyśle zastosowano różne rozwiązania dysków dozujących farbę UV. W wyniku badań wyznaczono wpływ sposobu przekazywania farby fleksograficznej na wybrane parametry jakości druku.
The article is a continuation of the author’s publication series related to testing of ink transport in flexographic technology. This publication presents two methods of transport of ink transferred ink from the metering cylinder for the printing plate. The article quotes the results of experiments performed at the Institute and industry. From earlier studies it turned out that the most significant factors influencing the course of the ink transfer on the plate are the variables describing the properties of the dosing anilox disk. The tests have also confirmed that the amount of ink on the plate is a factor most responsible for the amount of the ink transferred to the substrate. The following important factors are the pressure and speed of the printing process, the speed of the ink being absorbed by the substrate as well as the maximum wettability and pore volume of the substrate surface. In studies conducted in the laboratory on the device IGT F1 and industrial uses various solutions drives dispensing UV ink. The research determined the impact of the method of transferring ink for flexographic print quality selected parameters.
Transfer farby
Całkowita ilość farby przenoszonej na podłoże drukowe zależy od właściwości zastosowanych w procesie drukowania materiałów. Jest ona sumą ilości farby unieruchomionej w zadrukowanej powierzchni (w wyniku docisku w strefie drukowania i prędkości rozdzielenia warstw farby) oraz ilości swobodnej warstwy farby, oddzielonej od formy i powierzchni podłoża po ustaniu naprężenia w strefie drukowania. Parametrem charakteryzującym proces podziału warstwy farby pomiędzy formą a podłożem drukowym jest współczynnik przenoszenia farby Kp.
Współczynnik przenoszenia farby Kp jest opisany wzorem:
(1)
gdzie: Vp – ilość farby przekazanej z formy na podłoże,
mƒ – ilość farby na formie przed wykonaniem odbitki
W technologii fleksograficznej występuje wiele czynników wpływających na przenoszenie farby. Najważniejsze z nich omówiono w publikacjach [1÷4]. W literaturze przedstawionych jest szereg równań teoretycznych opisujących przenoszenie farb drukarskich. Najczęściej przytaczane jest równanie Fetsko-Walker i jego modyfikacje, opracowane przez m.in.: Ruppa i Rieche, Wultscha i Schuberta, Laraignou. Równania zawierają współczynniki empiryczne, które charakteryzują wzajemne oddziaływanie farby i podłoża w strefie drukowania [5]. Współczesna literatura, głównie firm produkujących cylindry rastrowe, podaje szereg danych dotyczących podziału farby w praktycznych warunkach procesu drukowania. Wynika z nich, że z kałamarzyków na formę drukową jest przenoszone 40÷60% ilości farby w stosunku do wyjściowej pojemności jednostkowej cylindra rastrowego.
Poniżej przedstawiono jedno z równań, które opracowali Rupp i Rieche:
(2)
gdzie: a, x, α i W0 – współczynniki empiryczne charakteryzujące wzajemne współdziałanie farby i podłoża podczas badanego procesu drukowania.
Empiryczne badania procesów przenoszenia farby są przeprowadzane udoskonalaną metodyką pomiarową przy użyciu nowoczesnej aparatury symulującej proces drukowania w różnych technikach drukowania, które pozwalają wyznaczyć dokładniej poszczególne współczynniki wchodzące w skład wybranych do analizy równań. Z badań wynika m.in., że ilość farby przenoszonej na podłoże chłonne Vp jest zawsze większa niż na podłoża niewsiąkliwe. Sama ilość farby wchłanianej w podłoże nie jest jednakowa i nie bierze ona udziału w rozdzieleniu warstwy farby, co oznacza, że ogólna ilość farby uczestniczącej w rozdzieleniu zmniejsza się. Najczęściej wielkości ilość farby na formie drukowej mƒ i ilość farby na podłożu drukowym są
wyznaczane metodą wagową, która określa jednostkową masę naniesionej farby. Niekiedy ilość farby na formie drukowej mƒ jest określana empirycznie w oparciu o parametry opróżnianych kałamarzyków dozującego cylindra rastrowego, przy uwzględnieniu odpowiedniego współczynnika podziału farby pomiędzy kałamarzykami cylindra dozującego a formą drukową.
Z analizy przeprowadzonych badań eksperymentalnych wynikało, że docisk występujący w strefie kontaktu między formą a podłożem jest parametrem dominującym, który wpływa na wartość współczynnika przenoszenia farby z formy na podłoże oraz że charakter zmian wartości współczynnika przenoszenia farby Kp w zależności od docisku drukowania D jest dynamiczny i wzrasta maksymalnie do poziomu równego 0,5, zaś charakterystyki wartości współczynnika przenoszenia farby Kp przy
stosowaniu wyższych prędkości drukowania są przesunięte na wykresie w kierunku wyższych wartości docisków. W pakiecie programu Matlab-Simulink opracowano symulator, który oblicza parametry modelu i wyznacza wartość współczynnika przenoszenia farby Kp. Charakterystyki współczynników Kp określono w zależności od jednostkowego docisku pomiędzy cylindrami formowym i dociskowym DCF-CD oraz prędkości drukowania v dla stałych wartości ilości farby naniesionej na daną formę przed drukiem [6].
Współczesne rozważania na temat modelu fizycznego przepływu farby do podłoża pod wpływem impulsu ciśnieniowego w procesie drukowania przeprowadził Li Yang [7]. Uwzględnił on dynamikę przepływu farby w strefie docisku drukowania. Czas bezpośredniego kontaktu podłoża w strefie docisku drukowania osiąga zazwyczaj kilka milisekund w zależności od prędkości liniowej podłoża i szerokości obszaru docisku, w którym następuje przekazywanie farby. Rozwiązanie modelu zostało opracowane dla prostego ciągłego płynu, traktowanego jako ciecz newtonowska (np. olej mineralny w technice offsetowej czy woda w technologii fleksograficznej). Dzięki zastosowaniu rozszerzenia charakteru profilu docisku w strefie drukowania w szereg Fouriera rozwiązanie ogólne opracowanego równania ma postać analityczną. Praktycznie jest niemal niemożliwe, aby wyizolować udział jednego parametru z innych za pomocą skomplikowanych badań eksperymentalnych. W wyniku analizy otrzymanych wyników okazało się, że dominującą rolę w procesie przekazywania farby odgrywa poziom ciśnienia drukowania i jego rozkład profilu w strefie drukowania. Zbliżone wartości napięć powierzchniowych materiałów poligraficznych zapewniają dobre zwilżanie, a tym samym i adhezję. Do oceny zwilżalności powierzchni stosuje się często kryterium porównania wartości napięcia powierzchniowego farby z napięciem powierzchniowym fazy stałej. Optymalne przenoszenie farby pomiędzy kolejnymi powierzchniami (cylinder dozujący – forma drukowa – podłoże) powinno odbywać się przy rosnącym napięciu powierzchniowym.
Analiza literatury naukowej i rozważań związanych z procesem przenoszenia farby wykazała, że bardzo ważnym czynnikiem prowadzenia badań transferu farby we fleksograficznym zespole farbowo-drukującym jest znajomość wielu charakterystyk materiałowych i użytkowych kolejnych elementów, które odpowiadają za prawidłowy przebieg procesu: cylindra dozującego, formy, farby i podłoża. Wyniki takiej analizy pozwalają na wybór i opracowanie metodyki przeprowadzonych badań eksperymentalnych. W ramach badań teoretycznych przeprowadzono m.in. analizę selekcji najważniejszych zmiennych przy użyciu programu Principal Component Software [8]. Wynikiem analizy matematycznej wykonanej przy użyciu programu PCA (wersja SIMCA P+) było wybranie najważniejszych spośród kilkunastu pomierzonych czynników wpływających na proces przekazywania farby wodorozcieńczalnej na formę drukową i z formy na
podłoże. Hipotezą przyjętego modelu było założenie, że jakość druków rozumiana jest jako równomierność nadrukowanego obrazu apli na różnych podłożach i zależy zarówno od ilości nałożonej farby, jak i od charakteru przyjmowania farby przez podłoże (równomierności zwilżania powierzchni i głębokości wnikania farby). Analizy wpływu parametrów dokonano w oparciu o przeprowadzone badania eksperymentalne. Wykazały one, że najistotniejszymi czynnikami wpływającymi na przebieg transferu farby na formę są zmienne opisujące właściwości dozującego dysku rastrowego, zaś mniej ważnymi okazały się zmienne opisujące właściwości fizyczne formy, docisk w strefie przenoszenia farby na formę i prędkość nanoszenia na nią farby. Ana-
lizując dane badań empirycznych przenoszenia farby na podłoża otrzymano model z wysokimi współczynnikami korelacji (R2 =1.00 i Q2 = 0,94). Model matematyczny pozwolił na opracowanie trzech równań umożliwiających określenie: masy przeniesionej farby, gęstości optycznej druku oraz jej równomierności. Badania potwierdziły, że ilość farby na formie jest czynnikiem najbardziej odpowiedzialnym za ilość farby przenoszonej na
podłoże. Jednocześnie zasugerowały, że docisk i prędkość procesu drukowania oraz szybkość wnikania farby w podłoże, maksymalna zwilżalność i objętość porów powierzchniowych podłoża są ważniejszymi parametrami niż właściwości fizyczne zastosowanej formy (jej zwilżalność, równomierność chropowatości powierzchni i twardość).
Kolejne badania procesu przenoszenia farby w technologii fleksograficznej wykonano w warunkach laboratoryjnych na urządzeniu testowym IGTF1, w których zastosowano różne rozwiązania dysków dozujących farbę UV i podłoże drukowe w postaci folii polipropylenowej. Wyniki pomiarów właściwości zastosowanych materiałów i analizę badań procesu przenoszenia farby przedstawiono w publikacjach [9,10].
Badania porównawcze przenoszenia farby
Badania porównawcze wpływu sposobu przekazywania farby w zespole farbowym na jakość druków testowych wykonano w drukarni etykiet na wąskowstęgowej maszynie fleksograficznej i w warunkach laboratoryjnych w Instytucie Papiernictwa i Poligrafii PŁ, na urządzeniu IGTF1. Na rys. 1 przedstawiono widok urządzeń, na których wykonano druki.
Na wstępie badań opracowano metodykę wykonania druków testowych w przemyśle i laboratorium oraz sposób pomiarów jakości otrzymanych odbitek. Do wykonania druków zastosowano takie samo podłoże drukowe (papier etykietowy firmy Fasson) i taką samą farbę drukarską (UV Flexocure Force Flint Group – black) o roboczej lepkości dynamicznej równej 758 mPas (określonej wiskozymetrem DRV 52) i gęstości – 1097 kg/m3 oraz taśmę średnio twardą do montażu formy drukowej (Tesa). W obu przypadkach wytwarzania druków zastosowano dwa sposoby przenoszenia farby z cylindra dozującego na formę drukową, w postaci cylindrów: konwencjonalnego – rastrowego i nowej generacji – przepływowego.
W maszynie fleksograficznej prędkość drukowania wynosiła 80 m/min, a docisk drukowania uznany za optymalnie stosowany w warunkach drukarni. Do nafarbienia formy drukowej wykorzystano tradycyjny cylinder ze strukturą kałamarzyków o liniaturze 400 linii/cm oraz pojemności równej 3,1 cm3/m2. Drugi z cylindrów był cylindrem o strukturze przepływowej Apex Europe B.V. GTT UniFlex o rozmiarze – oznaczeniu „S”, który odpowiada właściwościom transferu farby użytego wcześniej cylindra rastrowego. Formę testową stanowiła płyta fleksograficzna wymywana wodą, o grubości 1,14 cm i twardości równej 80°Sh A, z obrazem wykonanym z liniaturą 60 linii/cm.
Do wytwarzania druków w warunkach laboratoryjnych w urządzeniu IGTF1 zastosowano podłoże drukowe, które otrzymano z drukarni w formie tego samego zwoju. Z niego wycięto próbki arkusików o wymiarach 700x50 mm. Z testowej formy przemysłowej docięto fragment formy drukowej z wybranym obrazem analizowanego testu (pól rastrowych wartości tonalnych (1-100 %), linii i tekstu), o rozmiarze odpowiadającym powierzchni drukowania na urządzeniu IGTF1.
Stałymi parametrami podczas badań były: nastawiony czas nafarbiania dysku dozującego – 6 s, z prędkością liniową –
0,28 m/s i liczbą obrotów dysku – 8 oraz prędkość drukowania równa 1,3 m/s, a także docisk i kąt rakla do cylindra dozującego, które wynosiły odpowiednio: 120 N/m i 60°. Wytworzone druki utrwalano przy prędkości liniowej suszarki UV IGT w zakresie 20÷30 m/min przy stałej mocy lampy o mocy 500 W UV ABC. Temperatura powietrza i wilgotność powietrza w laboratorium wynosiły odpowiednio: 21÷24 °C i 44 ÷ 46%.
Zmiennymi parametrami procesu drukowania były:
– rodzaj dysku dozującego farbę na formę drukową (rastrowy o strukturze Ultracell Plus Apex Europe B. V. o liniaturze i pojemności farbowej, wynoszących odpowiednio: 500 linii/cm i 4,0 cm3/m2 oraz przepływowy UniFlex GTT – S Apex Europe B.V., o odpowiadającym zakresie liniatur i pojemności farbowej, wynoszących wg producenta: 240÷500 linii/cm i 3÷5 cm3/m2);
– dociski pomiędzy dyskiem dozującym a formą drukową na dysku formowym DCR-CF w zakresie sił 50÷100 N, co odpowiada jednostkowemu naciskowi 12,5÷25 N/cm (1,25÷2,5 kN/m);
– dociski drukowania pomiędzy cylindrem dociskowym a cylindrem formowym DCF-CD w zakresie sił 100÷500 N, co odpowiada jednostkowemu naciskowi drukowania 20÷100 N/cm (2÷10 kN/m).
W celu dokonania oceny procesu drukowania wstępnie wykonano pomiary wybranych właściwości zastosowanych materiałów poligraficznych. Pomiarów rastrowych pól tonalnych formy drukowej dokonano za pomocą dwóch urządzeń: AniCam Troika i FAG Viplex 333. Wyniki obliczono ze średniej arytmetycznej z 5 pomiarów. Testowa forma drukowa wykonana w drukarni, z obrazem o liniaturze 60 linii/cm, posiadała ujemną korekcję odwzorowania rastrowych pól tonalnych w stosunku do założonych cyfrowych wartości pól tonalnych. Korekcję stopnia pokrycia rastrowych pól tonalnych wykonano dla pól o pokryciu większym od 40%. Największe obniżenie stopnia pokrycia testowych pól tonalnych na poziomie do 36% występowało w zakresie pól tonalnych o stopniu pokrycia 75÷85%.
Podczas wykonywania druków na maszynie użyto cylindrów dozujących, które zostały poddane gruntownemu czyszczeniu. W przypadku dysków dozujących zastosowanych w laboratorium bezpośrednio po ich operacji czyszczenia podlegały one kontroli za pomocą urządzeń AniCam Troika i mikroskopu Cellstore. Na rys. 2 przedstawiono sposób pomiaru parametrów dysku dozującego przyrządem AniCam, zaś na rys. 3 przykładowy wynik pomiaru dysku przepływowego.
W urządzeniu AniCam obraz miejsc pomiaru powierzchni pola formy lub cylindra dozującego jest wyświetlany na monitorze w pełnej gamie kolorystycznej, jak poziomica, począwszy od ciemnej barwy niebieskiej do intensywnej czerwonej obrazuje wymiary liniowe punktów przedstawione w skali w µm. W pełnej gamie kolorystycznej przedstawiony jest również obraz kształtu punktów w przestrzeni 3D. Model trójwymiarowej siatki może być w celu analizy powiększany i obracany w dowolnym kie-
runku. Widok trójwymiarowy punktów rastrowych powstaje po uprzednim nastawieniu ostrości obrazu, od wierzchołków punktów do podstawy, w wyniku analizy cyfrowej wykonanych kolejno do 250 zdjęć na wysokości punktów badanego pola [10,11].
Pomierzone parametry rastrowego dysku dozującego pozwoliły określić m.in. jego liniaturę równą 500 linii/cm, pojemność farbową w zakresie 4,2÷4,4 cm3/m2 i głębokość kałamarzyków na poziomie 11÷12 µm. Dozujący dysk przepływowy o rozmiarze AS (o pojemności farbowej w zakresie 3÷5 cm3/m2, przypisanej przez producenta) posiada zmierzoną średnią głębokość kanalików równą 10÷11 µm oraz podziałki fali kanalików x, y równe 30 i 45 µm. Wartości te odpowiadały właściwościom cylindrów użytych na maszynie drukującej w drukarni.
Druki z maszyny fleksograficznej i IGTF1 poddano pomiarom spektrofotometrycznym (X-Rite). Do mierzonych parametrów jakości druków testowych wybrano: gęstość optyczną, odwzorowanie rastrowych wartości pól tonalnych i kontrast. Dla każdej serii pomiarowej wykonano po 6÷10 testów. W celu oszacowania błędów obliczono średnie wartości uzyskanych wyników oraz wskaźniki rozrzutu wyników pomiarów: odchylenie standardowe i współczynnik zmienności. Błędy sumaryczne oznaczeń wykonanych w pracy wskazały, że zastosowane metody pomiarowe były obarczone niewielkim błędem.
Na rys. 4 przedstawiono charakterystyki drukowania testów przy użyciu dysku o strukturze przepływowej AS z zastosowaniem stałego docisku pomiędzy dyskiem dozującym a formą drukową na dysku formowym DCR-CF równym 50 N (1,25 kN/m) i zmiennego docisku drukowania pomiędzy cylindrem dociskowym a cylindrem formowym DCF-CD w zakresie sił 100÷500 N (2÷10 kN/m).
Na kolejnych rysunkach 5 i 6 przedstawiono wyniki pomiarów odwzorowywania wartości pól tonalnych druków z dyskami rastrowym i przepływowym przy zastosowaniu dwa razy większego docisku pomiędzy dyskiem dozującym a formą drukową na dysku formowym DCR-CF równego 100 N (2,5 kN/m) i dociskach drukowania DCF-CD na poziomie 200 i 500 N (4 kN/m i 10 kN/m).
Po przeprowadzonej analizie pomiarów wytypowano druki wytworzone na urządzeniu w warunkach laboratoryjnych przy dociskach DCR-CF i DCF-CD równych odpowiednio: 70 i 200 N. Na rys. 7 zilustrowano przeciwstawienie wydruków laboratoryjnych i przemysłowych przy użyciu dysku i cylindra o strukturze przepływowej, zaś na rys. 8 przedstawiono porównanie druków wykonanych z zastosowaniem dozujących farbę struktur rastrowych.
Badania laboratoryjne wpływu docisku drukowania na odwzorowanie rastrowych pól tonalnych i gęstości optycznych oraz kontrastu druków wykazały, że dyski dozujące o strukturze przepływowej są o wiele bardziej wrażliwe na jego zmiany. Rozszerzone badania laboratoryjne jakości wytworzonych druków przy zastosowaniu zmiennych docisków w strefach przekazywania farby (DCR-CF i DCF-CD) oraz ich porównanie z drukami przemysłowymi pozwoliły na ustalenie porównywalnej wartości docisków liniowych drukowania zastosowanych w zespole w maszynie drukującej, które praktycznie nie są identyfikowane jednostką fizyczną siły.
Badania laboratoryjne wpływu docisku drukowania na odwzorowanie rastrowych pól tonalnych i gęstości optycznych oraz kontrastu druków wykazały, że dyski dozujące o strukturze przepływowej są bardziej wrażliwe na jego zmiany. Rozszerzone badania laboratoryjne jakości wytworzonych druków przy zastosowaniu zmiennych docisków w strefach przekazywania farby (DCR-CF i DCF-CD) oraz ich porównanie z drukami przemysłowymi pozwoliły na ustalenie porównywalnej wartości docisków liniowych drukowania zastosowanych w zespole maszyny drukującej, które praktycznie nie są identyfikowane jednostką fizyczną siły.
Konstrukcje stosowanych powszechnie konwencjonalnych cylindrów charakteryzują się dużą wrażliwością na uszkodzenia mechaniczne z uwagi na konieczność stosowania w procesach drukowania wyższych liniatur rastra – a przez to cienkich progów i większych głębokości kałamarzyków – w celu zachowania odpowiedniej ich pojemności, a które trudno jest opróżniać z farby lub lakieru [12]. Obecnie na świecie prowadzone są badania i prace rozwojowe mające na celu poszukiwanie nowych ich rozwiązań konstrukcyjnych. Obejmują one trzy główne zagadnienia:
– metody pokrycia ceramiką powierzchni cylindrów;
– technologie grawerowania laserowego w ceramice różnych kształtów kałamarzyków lub innych struktur;
– zapewnienie optymalnej eksploatacji zastosowanych cylindrów.
Eksploatowane są cylindry, które posiadają takie same wartości parametrów, liniatury i pojemności, ale różnią się znacznie konstrukcją i ciężarem, a przede wszystkim wydajnością transferu medium i czasem użytkowania. Dobór technologii wykonania cylindrów dozujących farbę powinien być zawsze indywidualnie dopasowany do wymagań wynikających ze szczegółowego ich zastosowania. Impulsem poszukiwania nowych rozwiązań konstrukcyjnych cylindrów dozujących farbę na formę drukową było i jest również ciągłe dążenie do wykonywania złożonych, o wysokiej jakości uszlachetnionych druków. Obecnie standardowe kałamarzyki coraz częściej wypierają unikalne struktury powierzchni cylindrów dozujących o strukturze przepływowej [13], które zwiększają obszar i zakres ich zastosowania w procesach poligraficznych i przetwórczych. W odróżnieniu od cylindrów rastrowych, gdzie pokrycie ceramiczne jest wykonane z tlenków chromu, pokrycie zewnętrzne nowych cylindrów dozujących wykonane jest z mieszanki tlenków chromu i tytanu o specjalnie dobranej wielkości ziarna, która gwarantuje optymalne własności przepływu farby. W odróżnieniu od klasycznego grawerowania laserami impulsowymi, kanaliki przepływowe są grawerowane laserem o działaniu ciągłym. Powierzchnia progów kanalików jest zredukowana o 66%, co znacznie poprawia transfer farby i zmniejsza powierzchnię kontaktu z nożem zgarniającym. Nowa struktura powierzchni cylindra zapewnia podparcie najmniejszych punktów na formie drukowej w połączeniu z optymalnym transferem farby, tak aby można było uzyskać szerszy niż dotychczas zakres przejść tonalnych w druku. Przy zastosowaniu konwencjonalnych cylindrów rastrowych, z liniaturą rastra pod kątem 60° lub nawet z wydłużonymi kałamarzykami, nie zapewnia rzeczywistej ich pojemności w procesie drukowania, szczególnie ze względu na pozostałości zaschniętej farby w kałamarzykach czy też zużycie ich powierzchni zewnętrznej. Przepływ farby w kanalikach zmniejsza znacznie podatność na zabrudzenie i ułatwia operację ich okresowego czyszczenia.
Na szczególną uwagę zasługuje zastosowanie do dozowania farb UV cylindrów przepływowych w nowej unikalnej technologii „cyfrowej fleksografii” (REVO Digital Flexo UV), zapewniające porównywalne czasy przezbrajania w zestawieniu z urządzeniami cyfrowymi przy zachowaniu najwyższej wydajności. Technologia jest współtworzona przez międzynarodowy zespół dostawców materiałów i technik. Manualne dotychczas operacje w technologii fleksograficznej, takie jak dobór kolorów, ustawianie docisku i registrów czy zmiana tulei formowych, są w pełni zautomatyzowane i sterowane elektronicznie [14÷16]. Kolory PMS (Pantone Matching System) są przygotowywane cyfrowo przy użyciu odpowiednio przygotowanego oprogramowania. Maszyna drukując siedmioma kolorami pozwala uzyskać rozszerzony gamut barw. Zaaplikowane farby i cylindry dozujące nie są zmieniane podczas drukowania różnych obrazów nakładów w maszynie, nawet w ramach zadruku jednego zwoju podłoża drukowego. Dzięki jedynemu w swoim rodzaju rozwiązaniu konstrukcyjnemu termostatowania zespołu farbowego technologia umożliwia ciągłe drukowanie nakładu ze zmienną prędkością liniową wstęgi bez zauważalnych zmian gęstości optycznej druku.
Podsumowanie
– Empiryczne badania procesów przenoszenia farby są współcześnie prowadzone udoskonalaną metodyką pomiarową przy użyciu nowoczesnej aparatury symulującej proces drukowania w różnych technikach drukowania na maszynach. Pozwalają one na wyznaczenie wartości współczynników (Kp, a, x, α i W0) wchodzących w skład wybranych do analizy równań teoretycznych.
– Badania ilościowego przenoszenia farby na formę mƒ są wykonywane przy wykorzystaniu metody pośredniej, polegającej na oznaczeniu wagi formy przed naniesieniem na nią farby i po nim. W celu porównania wyników stosuje się również metodę bezpośrednią, w której określa się grubość mokrej warstwy farby na formie tuż za strefą nałożenia jej przez dysk dozujący (w µm, aparatem Zehntner).
– Pomiary ilości farby przekazywanej na podłoże drukowe Vp, w zależności od jego właściwości, określane są również metodą wagową z wykorzystaniem pomiarów fotometrycznych. Polega ona na wyznaczeniu wzorcowej zależności gęstości optycznej nadruku od ilości naniesionej na nie mokrej farby. Farbę o założonej lepkości nanosi się na podłoże drukowe bezpośrednio z cylindra dozującego o różnej pojemności farbowej, tak jak w technice rotograwiurowej, na określoną wielkość powierzchni. Jeśli jest to możliwe (na przykład farby UV), wyniki można skonfrontować z pomiarem grubości mokrej warstwy farby (jw.) albo sposobami optycznymi w 3D.
– Wymienione powyżej zalety unikalnej struktury powierzchni nowych rodzajów cylindrów dozujących farbę lub lakier na formę drukową o strukturze przepływowej uzasadniają ich zastosowanie w maszynach drukujących i przetwórczych. Powierzchnia takiego cylindra zapewnia podparcie najmniejszych punktów na formie drukowej w połączeniu z optymalnym transferem farby, tak aby można było uzyskać prawidłowy zakres przejść tonalnych w druku. Dodatkowym ich pozytywem są cechy użytkowe takie jak: szeroki określony zakres liniatur i pojemności farbowej, obniżone zużycie poprzez zmniejszenie powierzchni kontaktu ze zgarniającym nadmiar farby nożem raklowym, ciągły przepływ farby w kanalikach, który zmniejsza znacząco podatność na zabrudzenie i wyraźnie ułatwia operację ich okresowego czyszczenia.
– Z przeprowadzonych badań porównawczych dotyczących wpływu sposobu przenoszenia farby na formę drukową na jakość druków w warunkach przemysłowych i laboratoryjnych wynika, że ustalono bardzo zbliżone parametry docisków drukowania w jednostkach fizycznych na maszynie drukującej w stosunku do zastosowanych w badaniach laboratoryjnych. W wyniku przeprowadzonej analizy pomiarów wytypowano druki wytworzone na urządzeniu w warunkach laboratoryjnych przy dociskach DCR-CF i DCF-CD równych odpowiednio: 70 i 200 N, jako odpowiadających dociskom stosowanym na maszynie drukującej.
– Dla badanego zakresu docisku drukowania (2÷10 kN/m) na urządzeniu IGT największy przyrost rastrowej wartości tonalnej pól rastrowych wystąpił dla pól o stopniu pokrycia 10÷60% przy zastosowaniu maksymalnej siły równej 500 N. Przy zastosowaniu dysku o strukturze przepływowej wystąpiły większe przyrosty wartości pokrycia rastrowych pól tonalnych i gęstości optycznej druków (większy transfer farby) niż dla dysków o strukturze rastrowej. Najintensywniej efekt ten wystąpił dla pól w zakresie 50÷60%. Wzrost docisku drukowania powodował wyraźne obniżenie kontrastu druków w obu przypadkach, zarówno przy użyciu dysków rastrowych, jak i przepływowych.
– Symulacja procesu drukowania na urządzeniu IGTF1 pozwoliła uzyskać bardziej zbliżone wyniki jakości druków testowych do druków wykonanych w warunkach przemysłowych przy użyciu cylindrów o strukturze przepływowej.
– Wymienione powyżej zalety unikalnej struktury powierzchni nowych rodzajów cylindrów dozujących farbę lub lakier na formę drukową o strukturze przepływowej uzasadniają ich zastosowanie w maszynach drukujących i przetwórczych. Powierzchnia cylindra zapewnia podparcie najmniejszych punktów na formie drukowej w połączeniu z optymalnym transferem farby, tak aby można było uzyskać prawidłowy zakres przejść tonalnych w druku. Dodatkowym ich pozytywem są cechy użytkowe takie jak: szeroki zakres zastosowania liniatur i pojemności farbowej, obniżone zużycie poprzez zmniejszenie powierzchni kontaktu ze zgarniającym nadmiar farby nożem raklowym, ciągły przepływ farby w kanalikach, który zmniejsza znacząco podatność na zabrudzenie i wyraźnie ułatwia operację ich czyszczenia.
Autor: Krzysztof Stępień
Literatura:
1 Stępień K., Khadzynowa S., Leks-Stępień J.: „Czynniki wpływające na przenoszenie farby we fleksografii”, Opakowanie 52, 3, nr 7, s. 7-11, 2007
2 Stępień K., Khadzynowa S., Leks-Stępień J.: „Wpływ materiałów poligraficznych na przenoszenie farby w technice fleksograficznej”, Opakowanie 52, nr 3, s. 37-43, 2007
3 Stępień K., „Badania wpływu właściwości taśm montażowych na jakość druku”, Opakowanie 58, nr 2, s. 61-67, 2013
4 Stępień K: „Czynniki wpływające na transfer farby w technologii fleksograficznej”, referat na Sympozjum Fleksograficzne Scorpio, Centrum Konferencyjne Ossa w Rawie Mazowieckiej, 16-17. 04.2015
5 Radomski S.: „Równania opisujące bezpośrednie przenoszenie farby na papier w procesie drukowania”, Poligrafika 32 i 33, nr12, s. 308-310 i nr 1, s. 19-23, 1980 i 1981
6 Stępień K.: „Transfer mediów w innowacyjnych procesach poligraficznych i przetwórczych”, cz. 1 i cz. 2, Przegląd Papierniczy, 67, nr 7 i 8, s. 425-428, s. 495-499, 2011
7 Li Yang: „A physical model for liquid movement into a porous substrate under the action of a pressure pulse”, Paper and Ink Interactions, Nordic Pulp and Paper Research Journal Vol. 28, 1, 94-100, 2013
8 Stępień K.: „Optymalizacja nowoczesnych układów transferu mediów w innowacyjnych procesach poligraficznych i przetwórczych”, Projekt badawczy NN508 484638 MNiSzW, NCN, 2010÷13
9 Stępień K.: „Teoria i metodyka badań przenoszenia farby fleksograficznej”, Przegląd Papierniczy, 70, nr 9, 569-574, 2014
10 Stępień K.: „Badania przenoszenia farby fleksograficznej”, Przegląd Papierniczy, 70, nr 12, s. 747-752, 2014
11 Prace badawcze i dyplomowe wykonywane w Instytucie Papiernictwa i Poligrafii PŁ, 2013÷2015
12 Stępień K.: „Innowacyjny transfer mediów w procesach poligraficznych i przetwórczych”, Opakowanie, 57, 4, s. 60-68, 2012
13 Barabasz W.: „Zależność jakości druku od prawidłowego doboru oraz kondycji cylindrów rastrowych”, Poligraficzne Konfrontacje, Stowarzyszenie Absolwentów Instytutu Poligrafii PW, 06.10.2016
14 Krawczak T.: „BOBST pokaże korzyści Digital Flexo”, Opakowanie 61, nr 04, s. 42-43, 2016
15 „Method and device for the control and the management of the printing parameters of a flexographic printing machine”, patent WO2015140756 A1, 2015
16 „The REVOlution is here: creating a consistent production tool”, FlexoTech, 07÷08, s. 34, 2014
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
