W wyniku ewolucji rynku wynikającej ze zmian potrzeb klientów następuje ewolucja i rozwój procesów druku. Przykładem mogą być opakowania: pojawienie się trendu zmniejszania jednostkowych nakładów opakowań przy zwiększonym zróżnicowaniu ich wzorów przyczyniło się do spadku przeciętnych nakładów druku. W konsekwencji następuje rozwój oferty druku wąskowstęgowego i druku etykiet.
Zmiana wymagań odnośnie do jakości druku, wydajności procesu oraz jego wpływu na środowisko już spowodowała zmiany w konstrukcji maszyn, rodzaju stosowanych farb oraz postawiła nowe wyzwania dotyczące konfiguracji procesów druku. Jednym ze sposobów ich analizy jest przegląd kątów natarcia oraz powierzchni zużytych listew raklowych. Przegląd taki pozwala na uzyskanie wielu wskazówek przydatnych do optymalizacji procesu druku, a tym samym jego poprawy. Poniżej prezentujemy kilka przykładów.
Z doświadczenia szwedzkiego producenta listew raklowych, firmy Swedev wynika, że badanie zużytych listew raklowych oraz ich powierzchni kontaktu zdradza wiele informacji dotyczących sposobu, w jaki rakle były używane w maszynie drukującej. Powierzchnia kontaktowa to zużyta powierzchnia listwy raklowej, która wchodziła w bezpośredni kontakt z cylindrem rastrowym/wklęsłodrukowym. Parametry takie jak docisk rakla i jego ułożenie, kondycja farby i cylindra da się nierzadko określić przez sprawdzenie zużytego ostrza rakla, w tym również jego powierzchni kontaktowej.
Wycieranie cylindra rastrowego/wklęsłodrukowego
W trakcie drukowania docisk rakla jest często stopniowo zwiększany w celu zachowania dokładnego zgarniania farby z cylindra rastrowego/wklęsłodrukowego. We wklęsłodruku duży nacisk rakla oraz/lub mały kąt stycznej rakla wpływa na zmianę ilości podawania farby i skraca żywotność cylindra. Operatorzy maszyn często stosują wyższy docisk oraz/lub mniejszy kąt natarcia w celu zwiększenia gęstości optycznej druku, gdy potrzeba więcej farby. Jednak zdolność podawania farby przez wałek wynika często z chropowatości cylindra, sposobu jego polerowania, twardości zastosowanego chromu, złego rozmiaru lameli itp. W rezultacie takie zabiegi operatorów powodują jeszcze więcej problemów technicznych oraz zmniejszenie wydajności. Optymalny kąt stycznej rakla w przypadku wklęsłodruku wynosi 60°; jego osiągnięcie może być niemożliwe z uwagi na rodzaj grawerowania cylindra, jakość farby lub inny czynnik, jednak operatorzy powinni zawsze drukować przy najwyższym możliwym kącie. W druku fleksograficznym natomiast typową przyczyną zwiększania nacisku rakla jest jakość uszczelek stosowanych w zakończeniach komór – zbyt twarde lub zbyt miękkie powodują wycieki na krawędziach komory. Optymalny kąt listwy zgarniającej w druku flekso wynosi 30°-35°. W wielu komorach taki sam kąt jest używany również po stronie uszczelniającej. Część komór raklowych po stronie uszczelniającej posiada kąt o rozwarciu nie większym niż 12°, co ma zapobiegać problemowi back-doctoringu, czyli nieprzepuszczaniu nadmiaru farby na cylindrze do wnętrza komory.
Wysokie ciśnienie docisku listwy raklowej skutkuje znacznie zwiększoną powierzchnią kontaktu listwy z wałkiem, co może prowadzić do uwięzienia cząsteczek pigmentu, zanieczyszczeń itp. między raklem a cylindrem i powstaniem smug. Jeśli te same listwy raklowe są wielokrotnie wykorzystywane do wykonywania rozmaitych prac, różniących się ustawieniem lub poziomem nacisku, spowoduje to multiplikowanie powierzchni styku i tworzenie się tzw. taśmy (rys. 1). Może to negatywnie wpływać na jakość druku.
Początkowe wymiary ostrza na rys. 1 wynosiły 40x0,25 mm (bez lameli czy zakończenia kątowego).
Aby poprawić zbieranie farby z cylindra, korzystne jest zastosowanie listwy z ostrzem lamelowym w celu zachowania mniejszej powierzchni kontaktowej od samego początku. Im mniejsza strefa kontaktu, tym niższe tarcie i dokładniejsze zbieranie. W przypadku szczególnie ekstremalnych wymogów dotyczących zgarniania farby sugerowane jest stosowanie powlekanej listwy raklowej, np. SWED/CUT MicroKote G, w której powleczenie działa jak przesmarowanie ostrza i pozwala osiągnąć najdokładniejszy możliwy poziom zgarniania. Typowe powierzchnie kontaktu powlekanej listwy raklowej w druku fleksograficznym i wklęsłodruku są pokazane na rys. 2 i 3. Jeśli nie możemy zagwarantować stałego ustawienia rakla, należy zmieniać listwę raklową przy każdej nowej pracy w celu uniknięcia powstawania wielu powierzchni kontaktu.
Cząstki stałe w systemie
Jeśli w systemie farbowym pojawiają się cząstki stałe, ich obecność zaznacza się w postaci defektów na powierzchni kontaktu rakla z cylindrem. Przykład taki został pokazany na rys. 4. Część cząsteczek może być pozostałością po środkach polerujących lub niedokładnym polerowaniu nowego cylindra wklęsłodrukowego/rastrowego oraz wynikiem braku filtra z magnesem w systemie farbowym.
Powłoka klejowa oraz wysoki nacisk rakla
Rysunek 5 pokazuje listwę raklową, która była używana pod bardzo niskim kątem natarcia w procesie powlekania klejem na gorąco. Duży docisk listwy i 12-stopniowy kąt rakla doprowadziły do powstania bardzo cienkiej i delikatnej końcówki, która
łatwo może zostać „oderwana” przez silny klej użyty w zespole powlekającym. Ta listwa była używana jeszcze długo po zużyciu lameli, a szerokość listwy wahała się aż o 4,5 mm na długości 1700 mm. W takim przypadku zalecany jest kontrolny przegląd uchwytu listwy, podobnie jak zapewnienie wyższego, stałego kąta rakla oraz odpowiedniej równoległości między listwą a cylindrem rastrowym.
Farby metaliczne
Farby metaliczne na etykietach są stosowane jako rozwiązanie alternatywne dla złocenia na zimno lub na gorąco. Są również wykorzystywane w ograniczonym zakresie w druku zabezpieczeń i w druku elektroniki. Dla tych farb polecane są ostrza lamelowe powlekane z powłoką odporną na ścieranie oraz odporną na ścieranie stalą bazową, np. SWED/CUT MicroKote X lub SWED/CUT MicroKote H7. Umożliwiają one osiągnięcie bardzo dobrych rezultatów w druku oraz właściwe powierzchnie kontaktu, tak jak pokazano na rys. 2 i 3.
Zjawisko chlapania w druku farbami UV
Stosowanie farb UV zyskuje na popularności, zwłaszcza w druku etykiet, ze względu na ich zalety takie jak ograniczony negatywny wpływ na środowisko, poprawa wydajności procesów oraz jakości druku, a także zwiększona odporność na ścieranie i osiągnięcie wyższej gęstości optycznej kolorów przy bardziej złożonych pracach graficznych. Te farby bywają używane również czasem w niektórych maszynach wklęsłodrukowych, jednak zdecydowanie dominują w maszynach fleksograficznych.
Farby UV mają relatywnie wysoką lepkość, niekiedy ponad 5-krotnie wyższą od konwencjonalnych farb wodnych czy rozpuszczalnikowych, a to znacząco wpływa na różnice w ich zachowaniu się w procesie druku. Przykładowo zjawisko spittingu (chlapania lub „plucia”) farb UV jest zjawiskiem pojawiającym się w wielu rodzajach maszyn. Zdarza się ono zwłaszcza w druku apli, gdy „dodatkowe punkty” pojawiają się na obszarach o pełnym pokryciu. Chlapanie farby pojawia się też w druku procesowym, choć nie jest równie łatwe do wykrycia. Ten problem znacząco ograniczał prędkości druku maszyn wąskowstęgowych, w których zastosowano otwarte systemy farbowe. W związku z tym w ich miejsce stworzono systemy komorowe, które jednak nadal nie wyeliminowały całkowicie problemu „plucia”. Dostawcy listew raklowych sugerują rozmaite rozwiązania tego zjawiska takie jak stosowanie listew z grubszą lamelą, dłuższą lamelą, podwójną lamelą, a nawet bezlamelowych. Swedev stworzył do tego zadania listwę zwaną Eliminatorem z wysokogatunkowej uszlachetnionej stali SWED/CUT MicroNox II o grubości 0,25 mm ze specjalnie dobranym ostrzem kątowym o wartości 2°.
Kluczową kwestią jest jednak fakt, że nowe maszyny i komory są często dostarczane z raklami o grubości 0,15 lub 0,20 mm. Ponieważ farby UV mają większą zawartość cząstek stałych w porównaniu z konwencjonalnymi farbami wodnymi i rozpuszczalnikowymi, poruszając się powodują większy nacisk na listwę raklową, który może skutkować wprowadzaniem listwy w drgania. W druku z mniejszymi prędkościami (na poziomie 50 m/min) często nie powoduje to problemu, jednak w miarę wzrostu prędkości maszyny siła płynącej farby zwiększa się, a wówczas „plucie” farby staje się coraz większym kłopotem. Trwalsze listwy o grubości 0,25 lub 0,30 mm są wówczas konieczne, aby poradzić sobie z wyższym ciśnieniem farby i ograniczyć „plucie”. Standardowa budowa lameli dla technologii flekso, taka jak 1,2/0,10 mm, lub jeszcze lepiej dwustopniowe ostrze kątowe zapewni mniejszą powierzchnię kontaktu, a co za tym idzie zmniejszy siły tarcia, zapewniając dobre efekty zgarniania tak długo, jak długo korpus ostrza pozostaje wystarczająco gruby.
Dobre i utrzymane w czystości mocowania rakli oraz odpowiedniej jakości i wytrzymałości uszczelniacze także pomagają w ograniczeniu zjawiska „plucia”. Relatywnie niskie napięcie powierzchniowe powierzchni rakli pokrytych specjalnymi powłokami o niskim współczynniku tarcia, jak np. SWED/CUT MicroKote G, pozwala jednak zminimalizować to zjawisko.
Własności przepływowe farb UV
Relatywnie wysoka ilość cząstek stałych oraz lepkość farb UV mogą niekiedy powodować problemy z drukiem i zgarnianiem; wynika to z obniżonej zdolności przepływu farb. Uzyskanie drobnych detali w druku wymaga bardziej szczegółowych grawerunków na cylindrze wklęsłodrukowym lub wysokich liniatur na wałku rastrowym, co może powodować konieczność zastosowania głębszych kałamarzyków w celu osiągnięcia odpowiedniej objętości farby. Głębsze kałamarzyki mogą z kolei wpływać na słabsze oddawanie farby i powodować problemy z ich zatykaniem. Przykładowo powierzchnia kontaktu listwy pokazana na rys. 6 może być powodem problemu pokazanego na rys. 7: nierówna dystrybucja farby wzdłuż cylindra rastrowego powodująca niejednolity druk – tu „bands” oraz nierówne zużycie listwy raklowej. Radzenie sobie z tym problemem wymaga przede wszystkim lepiej dobranego rodzaju grawerunku cylindra rastrowego. Brytyjski producent wałków rastrowych, firma Cheshire Anilox Technology opracowała specjalną siatkę MAXFlo+ pozwalającą zmniejszyć ryzyko chlapania farb UV, ale również obniżyła głębokość kałamarzyków przy zachowaniu wysokiego transferu farby.
Paskowanie na farbach wodnych
W sytuacji, gdy zużyte listwy do druku flekso mają „normalnie wyglądające” powierzchnie kontaktu (jak na rys. 2), przy czym równocześnie na cylindrze rastrowym pojawiają się równoległe wzory z ciemnych linii (jak na rys. 8), mamy uzasadnione podejrzenie pojawienia się problemu „paskowania farbą”, w którym podobne linie pojawiają się w druku. Fenomen „paskowania farbą” zazwyczaj powstaje w druku farbami wodnymi na papierowym podłożu. Rozwiązaniem tego problemu może być wykorzystanie magnesów i filtrów w systemie farbowym, jak również dopasowanie składu farby tak, by uniknąć reakcji wiązania pomiędzy elementami farby i papieru.
Nowe wzory grawerowania aniloksów
Przez lata dostawcy cylindrów rastrowych opracowali rozmaite typy grawerunków, zwiększając zapotrzebowanie na rakle umożliwiające dokładne zgarnianie niezależnie od liniatury, pojemności kałamarzyków oraz prędkości drukowania. Rysunki 2 i 9 prezentują wzory z różnych typów grawerunku cylindrów rastrowych. Rysunki te pokazują powierzchnię kontaktu rakli z aniloksami o różnych grawerunkach; na rys. 2 – konwencjonalna 60-stopniowa siatka rastrowa, na rys. 9 – kanalikowy, przepływowy grawerunek aniloksa. Różnorodne wzory na powierzchniach kontaktu rakla wynikające z różnych wzorów grawerunku aniloksów stanowią dodatkowy parametr do optymalizacji dla operatora, czyli właściwego wyboru parametrów ostrza raklowego. Zastosowanie nieodpowiedniej jakości i wymiarów skraca czas życia cylindra rastrowego, który jest bardzo kosztowny.
Podane przykłady mają na celu pokazanie, w jaki sposób nieustanny rozwój i zmiany w procesach druku przynoszą nowe wyzwania oraz jak wcześniej stosowane rozwiązania wymagają ponownej analizy i przemyślenia. Przykładowo zmiana farby, cylindra rastrowego/wklęsłodrukowego, podłoża, prędkości drukowania, poziomu nakładu, a nawet wiek maszyny mogą postawić przed parametrami procesu druku nowe wymogi takie jak dobór i stosowanie listwy raklowej. Ponowne przemyślenie jeszcze do niedawna oczywistych wyborów może być dobrą inwestycją, zaś drukarze powinni być otwarci na testy, aby z pomocą dostawców rakli wybrać najlepszą z możliwych listew raklowych i użyć jej w celu osiągnięcia najwyższej możliwej wydajności przy najniższym możliwym całkowitym koszcie.
Na podstawie materiałów firmy Swedev opracował TK
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
