Świadomość potrzeby wykonywania umiejętnego i skutecznego czyszczenia wałków rastrowych w maszynach fleksograficznych jest coraz bardziej powszechna w środowisku poligraficznym. Proces czyszczenia cylindrów rastrowych stanowi jednakże problematyczne i złożone zagadnienie. Wśród wielu rozwiązań coraz większą popularność w drukarniach fleksograficznych zdobywa technologia oparta na oddziaływaniu promieniowania laserowego na czyszczoną powierzchnię. Metoda czyszczenia wykorzystująca wiązkę laserową z uwagi na swoją skuteczność, precyzyjność, bezpieczeństwo oraz ekologiczność jest niezwykle konkurencyjna wobec konwencjonalnych technologii usuwania zabrudzeń.
Dlaczego pojemność farbowa wałka rastrowego jest taka ważna?
W druku fleksograficznym elementem określającym ilość farby zastosowanej do wydruku jest wałek rastrowy, którego kałamarzyki napełniane są farbą, przenoszoną następnie na formę drukową, a z niej na podłoże. Wałki rastrowe w procesie drukowania stopniowo zużywają się poprzez powierzchniowe ścieranie warstwy ceramicznej bądź metalowej, zachodzące w wyniku tarcia powierzchni rastrowej i rakla. Progi siatki rastrowej ulegają równomiernemu poszerzaniu i obniżaniu wysokości, a spadek ich głębokości skutkuje zmniejszeniem pojemności farbowej kałamarzyków rastrowych. Równolegle zachodzi zjawisko zasychania farby na dnie kałamarzyków, co również powoduje zmniejszenie ich pojemności. Uwzględniając fakt, iż pojemność kałamarzyków definiuje objętość farby naniesionej na podłoże drukowe, utrzymanie stałej objętości kałamarzy ma kluczowe znaczenie dla reprodukcji kolorów. Ze spadkiem pojemności kałamarzyka znacząco maleje bowiem ilość farby przenoszonej na podłoże, co przyczynia się do spadku gęstości optycznej wydruku, jak również odcienia drukowanych kolorów. Nierównomierne zabrudzenie na długości płaszcza wałka rastrowego uwidacznia się z kolei w formie nieregularnego nasycenia koloru na szerokości druku. Niezmiernie istotne jest zatem systematyczne czyszczenie tulei i wałków rastrowych. Niestety konwencjonalne metody czyszczenia mogą powodować ich uszkodzenia oraz inicjują procesy, które nierzadko trwale eliminują przydatność wałka w procesie drukowania. Z uwagi na to, iż problem czyszczenia cylindrów rastrowych towarzyszy drukarzom fleksograficznym od dawna, poszukiwanie najefektywniejszej metody to jedna z priorytetowych kwestii. Najbardziej obiecująca wydaje się być znana i ulepszana od wielu lat technologia czyszczenia laserowego.
Jak działa technologia laserowa?
Technologia laserowa wykorzystuje zjawisko ablacji laserowej, czyli odparowania wierzchnich cząstek materiału z powierzchni ciała stałego, przy pominięciu stanu ciekłego. Najnowsze lasery klasy przemysłowej wyposażone są w półprzewodnikowe diody pompujące, które zapewniają wysoką sprawność urządzenia, większą repetycję (częstotliwość impulsów) lasera, lepszą kontrolę jego parametrów pracy oraz zmniejszoną emisję ciepła. Laser tego typu generuje impuls o bardzo wysokiej mocy szczytowej (rzędu dziesiątek megawatów) na powierzchnię pokrytą zabrudzeniem. Wiązka laserowa o długości fali 1064 nm może być opcjonalnie przekształcana na krótsze długości fal za pomocą kryształów nieliniowych, zwanych generatorami harmonicznych. Impulsy promieniowania laserowego o odpowiednio dobranej długości fali są absorbowane przez warstwę zanieczyszczeń. Energia impulsu powoduje bardzo szybkie i krótkotrwałe podgrzanie warstwy zabrudzenia, wskutek czego zabrudzenie ulega gwałtownemu odparowaniu. Ciśnienie akustyczne generowane podczas procesu ablacji przyczynia się do powstania fali akustycznej, która odbijając się od czyszczonej powierzchni wałka rastrowego powoduje dodatkowe usuwanie/wyrzucanie oderwanych cząsteczek zanieczyszczeń w powietrze.
Parametry dopasowane do podłoża i rodzaju zabrudzenia
Skuteczne czyszczenie nawet bardzo wysokich liniatur w krótkim czasie zapewniają m.in. najnowsze lasery impulsowe typu Nd: YAG. Lasery tego typu mogą uzyskać promieniowanie o długościach fal m.in. 1064 nm, 532 nm, 355 nm oraz 266 nm. Większość rozwiązań istniejących na rynku ma ustawione stałe parametry wiązki oraz pracy teoretycznie dopasowane w sposób uniwersalny. Jednak z uwagi na fakt, że stopień absorpcji danego materiału jest zależny od długości fali lasera, możliwość generowania wiązek o krótszych długościach fal umożliwia lepsze ich dopasowanie do różnych materiałów (zabrudzeń) zwiększając tym samym ich stopień absorpcji, a co za tym idzie, szybkość oraz dokładność czyszczenia. Warto także pokreślić, że minimalna gęstość energii impulsu lasera potrzebna do odparowania materiału jest znacząco różna dla podłoża i zabrudzenia, parametry procesu czyszczenia mogą zatem zostać dobrane tak, aby zapewnić wysoką sprawność usuwania zabrudzeń bez ingerencji w podłoże czyszczonego elementu i ryzyka jego uszkodzenia.
Obecnie używane urządzenia laserowe powinny być bardzo precyzyjnie dopasowane do swoich zadań. Lasery są projektowane i parametryzowane do czyszczenia różnego typu powierzchni i zanieczyszczeń. Ta świadomość powinna pozwolić nam zweryfikować, czy dane urządzenie zostało przystosowane do czyszczenia bardzo delikatnej powierzchni siatki rastrowej, a nie np. elewacji budynku czy elementów stalowych z tlenków metali. Brak takiej wiedzy powoduje często błędne opinie o bezpieczeństwie czy skuteczności takiej metody.
Metoda czyszczenia wykorzystująca wiązkę laserową z uwagi na swoją skuteczność, precyzyjność, bezpieczeństwo jest niezwykle konkurencyjna wobec konwencjonalnych technologii usuwania zabrudzeń. Powszechnie stosowane alternatywne metody czyszczenia wałków rastrowych prowadzą często do przyspieszonego zużycia cylindrów. Metoda laserowa natomiast jest szybka i bezinwazyjna. Co więcej, na tle innych metod usuwania zanieczyszczeń jest to proces wysoce ekologiczny, który nie emituje szkodliwych związków, hałasu oraz nie generuje odpadów wymagających skomplikowanych procedur utylizacji.
Kolejnym krokiem byłaby możliwość parametryzacji urządzenia laserowego i selektywność metody laserowej, co pozwalałoby operatorowi urządzenia na pełną kontrolę procesu czyszczenia i przełożyłoby się na jeszcze większą szybkość, precyzję oraz bezpieczeństwo tej technologii.
GRAW Sp. z o.o. we współpracy z firmą Natural Fibers Advanced Technologies, zajmującą się działalnością badawczo-rozwojową w zakresie szeroko pojętych technologii papieru i poligrafii, prowadzą badania dotyczące optymalizacji laserowego czyszczenia wałków rastrowych dla branży poligraficznej. Prace badawcze prowadzone są w ramach projektu OptiLaserClean (POIR. 01.01.01-00-1290/19-00). Celem projektu jest optymalizacja parametrów czyszczenia laserowego wałków rastrowych, tak by uzyskać jak najwyższą efektywność procesu czyszczenia, wysoką szybkość, a przede wszystkim, by proces czyszczenia nie wpływał na stan powierzchni i struktury wałka. Wraz z postępem badań z przyjemnością będziemy dzielić się ich wynikami z rynkiem poligraficznym w Polsce za pośrednictwem mediów społecznościowych i prasy branżowej. Zachęcamy do śledzenia postępów prac.
Opracowano na podstawie materiałów firm NFAT i GRAW
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
