|
|
"Świat Druku" - miesięcznik
Archiwum
Rok 2006
Czerwiec
Nowoczesne maszyny fleksograficzne. Część II
|
Maszyny małoformatowe
Maszyny małoformatowe mają szerokość zadruku do około 300 mm. Konstruowane są maszyny zarówno z jednym, jak i wieloma cylindrami dociskowymi. Wyposaża się je w zespoły lakierowana, wykrawania, tłoczenia i laminowania, na zimno i na gorąco. Najczęściej maszyny te tworzą linię technologiczną do produkcji etykiet. Często nazywane są maszynami wąskowstęgowymi. W przypadku zadruku wstęgi folii i laminatów, za odwijakiem umiejscowione jest często urządzenie do obróbki powierzchni podłoża przed jej zadrukowaniem. Przykładowy schemat takiej maszyny przedstawiono na rysunku 4.
W konstrukcji tych maszyn najczęściej cały zespół farbowo-drukujący umieszczony jest na konsoli. Maszyny mają zwartą budowę; konsole przytwierdzone są jako moduły do stojaka podstawowego korpusu po jednej albo po obu stronach maszyny, najczęściej w prowadnicach. Jeśli w maszynie zastosowano otwarte zespoły farbowe, przed drukowaniem wałek nanoszący farbę (duktor) dostawiany jest do cylindra rastrowego za pomocą specjalnego trzpienia, a potem oba walce razem dostawiane są do cylindra formowego za pomocą mechanizmu sterowanego serwomotorem. W ten sposób nanosi się farbę na formę drukową. Następnie za pomocą innego mechanizmu cały zespół farbowo-drukujący przystawiany jest do cylindra dociskowego, na którym znajduje się podłoże drukowe. W momencie przerwania procesu drukowania następuje wspólne odstawienie od cylindra formowego obracających się duktora i cylindra rastrowego. Przy zamkniętych układach farbowych, wyposażonych w komory raklowe, przed drukowaniem następuje najpierw dostawienie komory do cylindra rastrowego i załączenie układu doprowadzającego farbę do komory, a następnie wspólne dostawienie komory i cylindra do cylindra formowego. Dalej cały zespół farbowo-drukujący przystawiany jest do cylindra dociskowego za pomocą mechanizmu sterowanego serwomotorem, podobnie jak poprzednio.
|
Maszyny wąskowstęgowe do druku etykiet drukują farbami UV z prędkością 50 do 150 m/min. Wydzielanie się dużych ilości ciepła podczas druku UV można znacznie ograniczyć stosując system utrwalania zimnego UV. Farby drukowe UV nie zasychają w zespołach farbowo-drukujących. Mogą pozostawać w maszynie dłużej. Praktycznie do zakończenia nakładu można drukować bez konieczności przerywania pracy w celu czyszczenia maszyny. Dlatego czas potrzebny na czyszczenie elementów maszyny i związane z tym straty farby w druku konwencjonalnym wyrównują częściowo wyż-sze koszty farby UV.
Większość produkowanych dziś maszyn wąskowstęgowych przeznaczonych jest do zadruku etykiet, opakowań giętkich i pudełek kartonowych. Często oprócz zespołów fleksograficznych używa się maszyn kombinowanych (hybrydowych), które wyposażone są w jednostki do sitodruku rotacyjnego, typografii, tłoczenia folią itd. Są one najczęściej budowane szeregowo, w sposób modułowy, tak że łatwo jest wymienić daną jednostkę na inną. Maszyny małoformatowe są superprecyzyjnymi maszynami drukującymi, które pozwalają otrzymywać dziś druki o wysokiej jakości, dorównując drukom offsetowym, umożliwiając przy tym szereg operacji in-line.
Wśród maszyn małoformatowych występują także maszyny do zadruku tektury litej o grubości do 0,8 mm i wykonywania z niej pudełek składanych. Na tych maszynach drukowane są również okładki do książek i przywieszki. Maszyny te posiadają dodatkowe zespoły lakierujące, wykrawające, przegniatające, tłoczące, perforujące, zespoły do złocenia na zimno, laminowania klejowego, laminowania folią samoprzylepną itp.
Maszyny średnioformatowe
Maszyny takie wykorzystuje się głównie do druku formularzy, produktów na folii i laminatach. Konstruowane są zazwyczaj jako maszyny wielocylindrowe o budowie szeregowej oraz maszyny z centralnym cylindrem. Najczęściej spotykane szerokości tych maszyn mieszczą się w zakresie 800 mm do 1000 mm (są one mianem modelu maszyny). Podstawowym parametrem jest także długość drukowania (określana jako format maszyny). Typowym formatem maszyny jest przedział od 330 do 680 mm. Przy zadrukowywaniu folii i papierów powlekanych, w konstrukcji maszyny za odwijakiem zainstalowane jest urządzenie do aktywacji powierzchni przed jej zadrukiem. Prędkość drukowania maszyn tej grupy wynosi 350–700 m/min.
Maszyny o budowie szeregowej, w zależności od rodzaju zadrukowywanego podłoża i szerokości maszyny, osiągają prędkości do 700 m/min. W maszynach szeregowych występują długie odcinki suszenia między zespołami drukującymi. Różnice w pasowaniu wzdłużnym trzeba wyrównać odpowiednią regulacją walców registrów. Walec registrowy to walec prowadzący wstęgę. Umieszczony jest, począwszy od drugiego zespołu drukującego, przed każdym zespołem. Zmieniając swoje położenie wydłuża lub skraca drogę biegnącej wstęgi, a przez to moment wejścia wstęgi do kolejnej strefy drukowania, tak aby zachować optymalne pasowanie kolorów. Przykładowy schemat omawianej maszyny przedstawiono na rysunku 5.
Zaletą tego typu budowy maszyn jest możliwość ustawiania dowolnej liczby zespołów drukujących o budowie modułowej jeden za drugim. Także późniejsza rozbudowa o kolejne zespoły drukujące jest zawsze możliwa. W dużych maszynach z ośmioma lub więcej zespołami drukującymi istnieje również możliwość rozdziału maszyny i równoczesnej produkcji dwóch różnych nakładów. Do tego potrzebne są jednak podwójne systemy odwijania i nawijania wstęgi. Przy szeregowej budowie maszyn można również ustawiać zespoły farbowo-drukujące po obu stronach korpusu maszyny. Podstawową wadą tego typu maszyn jest zapotrzebowanie na dużą powierzchnię do ich instalacji oraz pracochłonna regulacja registrów wzdłużnych przy ich użytkowaniu.
Dzięki powstaniu konstrukcji maszyn z centralnym cylindrem można z bardzo dobrym pasowaniem zadrukowywać materiały chłonne i rozciągliwe. Obecnie tego typu maszyny występują z 4, 6, 8 i 10 zespołami farbowo--drukującymi. Schemat nowoczesnej maszyny CI przedstawiono na rysunku 6.
W zależności od liczby zespołów farbowo-drukujących cylinder dociskowy ma średnicę od 900 mm do 2100 mm. Czopy cylindra dociskowego są precyzyjnie łożyskowane, a jego płaszcz jest szlifowany po jego zabudowie w korpusie, tak aby zapewnić idealne jego odtaczanie. Budowa cylindra umożliwia ciągłe termostatowanie wodą podczas procesu drukowania. Woda jest doprowadzana do wnętrza cylindra i zeń odprowadzana w obiegu zamkniętym. Temperatura powierzchni cylindra wynosi około 32oC.
Zgrupowane satelitarnie wokół cylindra centralnego zespoły farbowo-drukujące, usytuowane na prowadnicach najczęściej prostopadle do jego osi, zazębiają się swoimi kołami zębatymi cylindrów formatowych z kołem zębatym cylindra dociskowego, który w zakresie średnicy koła podziałowego odpowiada dokładnie średnicy cylindra centralnego. Koło zębate cylindra centralnego napędza poszczególne zespoły drukujące. Tradycyjnie stosowany system wymusza posiadanie kompletu cylindrów formowych wraz z kołami zębatymi dla każdego obwodu drukowania, oraz oklejenie cylindrów formami drukowymi przy każdym wznowieniu nakładu. Tak rozwiązany napęd zespołu farbowo-drukującego przedstawiono na rysunku 7.
Płaskie formy drukowe przyklejane są do powierzchni cylindra formowego za pomocą dwustronnej taśmy montażowej. Montaż form na cylindrze odbywa się najczęściej poza maszyną drukującą, na specjalnych pomocniczych urządzeniach montażowych, na których można wykonać odbitki próbne. Montaż taki zapewnia właściwe spasowanie nadruków wielobarwnych. Możliwe są różne powtarzalności druku – długości drukowania, zależne od średnicy użytych cylindrów formowych.
Nowe rozwiązania montażu form w postaci tulei rozprężnych (sleeve) pozwalają na stosowanie różnych obwodów drukowych przy użyciu jednego cylindra formowego. W przypadku tulei istnieje możliwość przechowywania oklejonych na stałe form drukowych na tulejach. Z uwagi na to, że tuleje te są lekkie i łatwo je montować na cylindrze formowym danego zespołu drukującego oraz magazynować, stosuje się je coraz powszechniej.
Na tulejach rozprężnych wykonuje się także pokrycia walców rastrowych, które w ten sam prosty sposób wymienia się w zespole farbowym maszyny. Rozwiązania konstrukcyjne umożliwiają szybką wymianę tulei formowych i rastrowych od strony obsługi maszyny.
Cały zespół farbowo-drukujący umieszczony jest najczęściej w prowadnicach. Jest on precyzyjnie dostawiany w pozycję do drukowania do cylindra dociskowego. Dziś dominują rozwiązania wykorzystujące regulacje mechaniczne z zastosowaniem napędów krokowych, z dokładnością do 1 mm.
Po rozruchu wstępnym maszyny wykonywana jest operacja pasowania kolorów za pomocą układów regulacji wzdłużnej i poprzecznej w stosunku do kierunku drukowania. Regulacja poprzeczna polega na przesuwaniu cylindra formowego za pomocą odpowiednich silników. Korekta pasowania wzdłużnego odbywa się najpierw przez obrót cylindra formowego. Regulację przeprowadza się kolejno dla każdego koloru, pasując następne kolory względem pierwszego. Dokładna regulacja odbywa się za pomocą registra wzdłużnego. Jest to mechanizm do obwodowego przestawiania cylindra formowego w biegu maszyny. Polega na przesuwaniu cylindra w kierunku poprzecznym dzięki zastosowaniu do jego napędu kół o zębach skośnych.
W napędach zespołów drukujących stosuje się obecnie rozwiązania indywidualnych napędów poszczególnych cylindrów zespołu farbowo-drukującego. Wyeliminowanie napędu bezprzekładniowego ułatwia eksploatację (smarowanie i kontrolę zużycia kół zębatych). Ponadto rozwiązanie to pozwala na łatwiejszą obsługę registrów cylindrów formowych i bardziej elastyczne dopasowanie zespołów drukujących przy zmianach długości drukowania. W konwencjonalnych napędach zespołów drukujących długość drukowania musiała odpowiadać obwodowi średnicy podziałowej napędowego koła zębatego. Zastosowanie takich napędów podnosi jakość procesu drukowania, eliminując w większym stopniu możliwości wystąpienia drgań lub poślizgów w strefie drukowania, które mogą pojawić się przy zużywaniu się powierzchni zębów kół napędowych.
Współczesne konstrukcje maszyn są wyposażone w napęd za pomocą silników indywidualnych dla poszczególnych ich sekcji, łącznie z oddzielnym napędem cylindra dociskowego.
Maszyny fleksograficzne z centralnym cylindrem mogą być stosowane, podobnie jak maszyny wielocylindrowe, do druku dwustronnego. Szczególnie maszyny ośmiokolorowe dają różne możliwości druku czterokolorowego po obu stronach wstęgi materiału w przypadku folii tunelowych. Za czwartym zespołem drukującym wstęga materiału zostaje odciągnięta od cylindra, przeprowadzona przez system przerzutek i z powrotem doprowadzona do cylindra centralnego.
Oferowane maszyny drukujące są wyposażone w wysoko wydajne modułowe urządzenia utrwalające farbę na podłożach drukowych. Są one usytuowane pomiędzy zespołami drukującymi i w końcowym tunelu suszącym. Przed nawinięciem w zwój wstęga transportowana jest przez cylindry chłodzące i dzięki temu stabilizuje swoje własności fizyczne. Maszyny cechuje różny stopień automatyzacji i wyposażenia w aparaturę do kontroli jakości drukowanego obrazu oraz monitorowania stanu pracy wybranych elementów maszyny.
Istnieją specjalnie skonfigurowane maszyny, które po zadruku podłoża mogą na nie nakładać powłoki lub laminować je z innymi materiałami na odrębnych stacjach, czy też ciąć druki na arkusze zamiast ich nawijania. Takie maszyny są maszynami wytwórczymi (linie konfekcjonujące) i są przeznaczone do obróbki jednego konkretnego produktu.
Maszyny wielkoformatowe
Im większa szerokość maszyny, tym trudniej utrzymać jednorodność druków. Maszyny wielkoformatowe zadrukowują materiały podłożowe o szerokości do 1700 mm i większej, rzędu 3000 mm. Długości drukowania są zmienne i wynoszą od 300 do ok. 1200 mm. W zależności od rodzaju zadrukowywanego podłoża stosuje się maszyny z jednym cylindrem dociskowym albo maszyny wielocylindrowe. Są one przeznaczone zarówno do zadruku materiałów rozciągliwych (folii), jak i sztywnych (papiery, laminaty). Wymienione w poprzednim rozdziale cechy budowy maszyn średnioformatowych charakteryzują także rozwiązania wielkoformatowe.
Wielkoformatowe maszyny fleksograficzne do prac specjalnych mają zastosowanie w technologii „pre-print”, do wytwarzania tektury falistej i drukowania opakowań z laminatów oraz gazet. W grupie tej maszyny posiadają specjalne wyposażenie w postaci dodatkowych urządzeń pomocniczych, które ułatwiają ich eksploatację i umożliwiają szybką zmianę zlecenia oraz rozruch maszyny przy minimalnych stratach materiałowych. Na rysunku 9 przedstawiono przykładowe urządzenie pomocnicze do transportu cylindrów i wspomagające wymianę tulei na cylindrach.
Prędkości tych maszyn są zróżnicowane. Maksymalna wartość dochodzi do 700 m/min. Napędy poszczególnych układów i przesuw zespołów farbowo-drukujących odbywa się z zastosowaniem silników indywidualnych (sterowanych cyfrowo). Komputowe sterowanie maszyny umożliwia regulację pasowania kolorów i nacisków drukowania, ich zmianę i wywołanie wymaganych parametrów. Maszyny są wyposażone w układy automatycznego prowadzenia wstęgi przez maszynę i urządzenia do mycia elementów maszyny.
W maszynach gazetowych, w zależności od dalszego przeznaczenia druków, zadrukowana wstęga przekazywana jest do przekrawaczy wzdłużnych, poprzecznych i złamywaka. W zależności od dobranej linii produkcyjnej można uzyskiwać określony gotowy wyrób.
Maszyny kombinowane
Są to maszyny, które składają się z zespołów drukujących różną techniką drukowania, np. fleksograficznych i wklęsłodrukowych, czy offsetowych i fleksograficznych. Wyposażone są one często w sekcje do lakierowania lub foliowania itp. Tego typu maszyny konstruowane są głównie ze względu na konieczność prowadzenia specyficznego procesu technologicznego i specjalnych wymagań stawianych przez rynek. Pozwalają one uzyskać wysoką jakość druków. Budowane są najczęściej w konfiguracji modułowej, w której poszczególne bloki zespołów danej techniki druku są usytuowane szeregowo. Na rysunku 10 przedstawiono schemat maszyny wielkoformatowej.
Podsumowując przeprowadzoną analizę budowy nowoczesnych maszyn fleksograficznych o różnej konfiguracji, należy wymienić niezbędne, z uwagi na optymalne użytkowanie maszyn, elementy ich wyposażenia. Są to m.in.:
• indywidualny napęd zespołów drukujących i cylindra dociskowego
• cylindry pneumatyczne do wymiany cylindrów rastrowych i formowych w postaci tulei
• układy do przygotowania podłoża do drukowania
• zespół do uszlachetniania zadrukowanych powierzchni podłoża
• systemy komór raklowych do beznarzędziowej obsługi
• układy doprowadzające farbę o niskim poziomie pulsacji
• wydajny system suszenia zadrukowanej powierzchni: suszarki międzyzespołowe i tunelowe suszarki końcowe (IR lub UV)
• układy kontroli pasowania i sterowania z wykorzystaniem kamer i ekranu dotykowego
• systemy mycia podzespołów maszyny
• układy monitorowania i połączenia modemem z producentem, w celu diagnozowania i wirtualnego serwisu maszyny.
dr inż. Krzysztof Stępień,
Instytut Papiernictwa i Poligrafii, Politechnika Łódzka
Opracowanie w ramach projektu badawczego nr 3 TO8E 065 28, finansowanego przez Komitet Badań Naukowych Ministerstwa Nauki i Informatyzacji w latach 2005–2007.
Literatura została podana przy I części artykułu, nr 5/2006 „ŚD”.
|
|
|
|
