Beslutningen om at investere i en flexografisk presse er sjældent drevet af en enkelt substrattype. Printomformere, der betjener fleksible emballagemarkeder, ved, at en presse, der sidder inaktiv, fordi den ikke kan håndtere en indgående ordre, er kapital, der ikke tjener sit hold. Spørgsmålet er ikke, om en maskine kan udskrive på ét materiale,-det er, om den kan skifte mellem materialer uden overdreven nedetid, skrot eller kompromiser med kvaliteten.
A High Speed Seks Farve Flexo Printermaskinesidder i midten af udstyrsspektret: bedre end en fire-smal-webenhed, men mindre specialiseret end en otte- eller ti-farvet central-impress (CI)-trommekonfiguration designet udelukkende til high-filmarbejde. At forstå, hvad denne maskine kan håndtere-og hvor dens grænser går-kræver at se på samspillet mellem mekanisk design, materialeegenskaber og procesparametre.
Den centrale indtryksarkitektur
De fleste højhastigheds-seks-farvepresser bruger et centralt aftryk (CI) cylinderdesign. I denne konfiguration er alle seks trykstationer arrangeret radialt omkring en fælles trykcylinder med stor-diameter. Banen vikler sig rundt om denne cylinder, når den passerer hver station, hvilket betyder, at substratet understøttes af CI-tromlen på hvert punkt, hvor blæk overføres.
Denne arkitektur betyder enormt meget for substrat-alsidigheden. Et stak-tryk (hvor stationer er stablet lodret over hinanden) udsætter nettet for kumulativ spænding, når det bevæger sig opad gennem flere nips. Tynde film strækker sig. Delikate papirer rynker. En CI-presse holder derimod banen under relativt stabil spænding, fordi vejlængden mellem stationerne er kort, og CI-cylinderen giver kontinuerlig støttestøtte.
Forskning udgivet i Polymer Engineering & Science har undersøgt webspændingsadfærd i multi-stationsrulle-til-rullesystemer, hvilket viser, at CI-konfigurationer udviser lavere registervariation end stack- eller-linjedesign, når de kører strækbare substrater. Dette er grunden til, at CI-tromlepresser generelt betragtes som den mest alsidige mulighed for blandede-substratproduktionsmiljøer.
Underlagshåndtering: Hvad der går ind i maskinen
Papir-baserede webs
Papir og pap repræsenterer substratkategorien på -niveau for de fleste flexo-operationer. Avispapir, kraftforing, bølgepap, massiv bleget sulfatplade og belagt foldekarton passerer alle dagligt gennem flexopressere.
Det, der gør papir håndterbart fra et udstyrsperspektiv, er dets dimensionsstabilitet. Papir forlænges ikke væsentligt under normal produktionsspænding, så registerkontrol på tværs af seks farver er mekanisk ligetil. Udfordringen ligger andre steder-i overfladestyrke og sugeevne. Papir med lav-basis-vægt kan fnug under pladekontakt og afsætte fibre på pladen, som nedbryder efterfølgende aftryk. TAPPI T 499 (vokspiktest) og TAPPI T 456 (glathedsmåling) giver standardiserede metoder til at evaluere, om en given papirkvalitet vil overleve flexografiske kontakttryk uden overfladenedbrydning.
Kartonkvaliteter over ca. 400 g/m2 introducerer stivhed-relaterede problemer. Tyk plade tilpasser sig ikke let til krumningen af CI-cylinderen, hvilket skaber ujævnt nip-tryk på tværs af banens bredde. Nogle presser har en segmenteret trykcylinder med justerbare sektorer for at kompensere for denne effekt; andre er afhængige af kompatible tæppebetræk på trykcylinderen for at fordele trykket jævnt over tykkere underlag.
Polyolefin film
Biaksialt orienteret polypropylen (BOPP), lav-densitetspolyethylen (LDPE), lineær lav-densitetspolyethylen (LLDPE) og støbt polypropylen (CPP) tegner sig tilsammen for størstedelen af den fleksible emballagefilmmængde, der udskrives på verdensplan.
Disse film præsenterer et andet sæt udfordringer end papir. De har lavere overfladeenergi, hvilket betyder, at blæk ikke vil fugte dem, medmindre overfladen er blevet behandlet. De er også mere temperaturfølsomme-: en BOPP-film begynder at krympe, hvis tørretunnelen overstiger ca. 120-130 grader, og PE-film bliver blødere ved endnu lavere temperaturer.
Overfladebehandling er derfor ikke-til forhandling. Corona-udladningsenheder installeret inline før den første printstation ioniserer filmoverfladen og skaber polære grupper, der hæver overfladeenergien fra omkring 30 dyn/cm til 38-42 dyn/cm-det område, hvor vand-baseret eller opløsningsmiddelbaseret-flexo-blæk opnår tilstrækkelig befugtning og vedhæftning. ASTM D2578 specificerer den dyne pen-testmetode, der bruges til at verificere behandlingsniveauet, før udskrivningen fortsætter.
For konvertere, der kører både papir og film på samme linje, giver en højhastigheds seksfarvet Flexo-printermaskine udstyret med en valgfri koronastation, der kan til- eller frakobles afhængigt af underlaget, betydelig operationel fleksibilitet. Uden denne evne ville skift mellem ubehandlet kraftpapir (som ikke kræver corona) og ubehandlet BOPP (som kræver det) kræve enten for-forbehandling af film offline eller accept af inkonsistente adhæsionsresultater.
Polyester og barrierefilm
Film af polyethylenterephthalat (PET) og polyamid (PA, nylon) indtager den højere-ende af markedet for fleksible emballagefilm. PET er formstabilt, modstår strækning og tolererer højere tørretemperaturer end polyolefiner. Det er i mange henseender nemmere at køre med høj hastighed på en flexopresse end BOPP eller PE.
Nylonfilm introducerer hygroskopisk følsomhed. Nylon absorberer den omgivende fugt, og denne absorption ændrer dens dimensioner. En nylonbane, der var korrekt registreret ved starten af et skift, kan glide ud af register, når fugtigheden ændrer sig i løbet af dagen. Presser, der er konfigureret til almindelig nylonproduktion, inkluderer ofte lukkede miljøkontroller rundt om banen og kan bruge servo-drevne kompenserende ruller, der justerer banens længde dynamisk baseret på sensorfeedback.
Barrierefilm indeholdende ethylenvinylalkohol (EVOH) eller aluminiummetalliseringslag kræver opmærksomhed på det faktum, at selve barrierelaget kan blive beskadiget af for stort klemtryk eller eksponering for opløsningsmidler. Selvom trykpressen ikke direkte tester barriereegenskaber efter udskrivning, skal operatøren være opmærksom på, at aggressive trykforhold kan kompromittere oxygentransmissionshastigheder målt i henhold til ASTM F1927-standarder.
Aluminiumsfolie
Aluminiumsfolie-typisk 6 til 15 mikrometer tykt-køres på flexopresser primært til farmaceutisk emballage og førsteklasses konfektureindpakninger. Folie er ikke-porøs, ikke-absorberende og dimensionsstiv. Blæk tørrer helt ved fordampning i stedet for gennemtrængning.
Den vigtigste operationelle overvejelse med folie er renlighed. Foliefremstilling efterlader rester af rullesmøremidler og anti-statiske forbindelser på overfladen. Hvis disse forurenende stoffer forbliver, forstyrrer de blækbefugtning. Inline corona- eller flammebehandling umiddelbart før den første farvestation er standardpraksis. Flammebehandling er særligt effektiv på folie, fordi den samtidig renser organiske rester og oxiderer metaloverfladen.
Folie kræver også omhyggelig håndtering i afrulnings- og tilbagespolingssektionerne. Fordi folien rives i stykker snarere end strækkes, skal procedurer til gendannelse af vævbrud være mere skånsomme end dem, der bruges til film. Mange operatører konfigurerer langsommere accelerationsramper og reducerede maksimale spændingsgrænser, når de skifter fra film til foliekørsler på den samme maskine.
Nonwoven Stoffer
Spunbond og smelteblæst polypropylen nonwovens er blevet et vækstområde for flexo print, drevet af efterspørgslen efter medicinsk mærkevareemballage og genanvendelige indkøbsposer. Nonwovens opfører sig anderledes end ethvert andet almindeligt flexo-substrat. De komprimeres under nip-tryk, restituerer sig delvist efter at have passeret gennem aftrykket og bruger betydeligt mere blæk end tilsvarende-film eller papir, fordi blæk trænger ind i den fibrøse masse i stedet for at blive på overfladen.
Registerkontrol på nonwovens er notorisk vanskeligt. Forskning i webhåndtering af nonwoven materialer i rulle-til-processer, dokumenteret i tekniske procedurer fra TAPPI- og AIMCAL-organisationerne, anbefaler bredere printmargener og løsere tolerancespecifikationer ved udskrivning på nonwovens sammenlignet med film eller papir. Et seks-farvet flexo-presseløbende nonwoven-underlag arbejder typisk ved reduceret hastighed-ofte 40-60 % af det nominelle maksimum-for at opretholde acceptabel registreringsnøjagtighed.
Blæksystemovervejelser på tværs af substrater
Valget mellem-opløsningsmiddelbaseret, vand-baseret og UV-hærdeligt blæk er uadskilleligt fra substratspørgsmålet.
Opløsningsmiddelbaseret-blæk tørrer hurtigt og ser meget skinnende ud på ikke-porøse overflader som film og folie. Men de har brug for genvinding af opløsningsmidler eller rensningssystemer mange steder på grund af VOC-emissionsregler. Disse regler omfatter EPA's Clean Air Act og EU's Industrial Emissions-direktiv (IED). Systemerne kan være regenerative termiske oxidationsmidler eller carbonadsorptionsenheder. Så for en maskine, der skal arbejde på mange forskellige materialer, kan opløsningsmiddel blæk arbejde på næsten dem alle. Men de tilføjer også mere arbejde for at følge reglerne.
Vandbaseret-blæk er i stigende grad dominerende, især i områder med strenge VOC-regler. De tørrer godt på porøse underlag (papir, pap) og tilstrækkeligt på behandlede film. Deres begrænsning er hastigheden: Vand fordamper langsommere end organiske opløsningsmidler, hvilket kan begrænse produktionsgennemstrømningen på ikke-porøse substrater, medmindre udvidede tørretunneller eller højere-luftknive er installeret.
UV-blæk hærder øjeblikkeligt ved eksponering for ultraviolette lamper. De tørrer slet ikke ved fordampning-de polymeriserer. Dette betyder, at UV-blæk sidder på underlagets overflade nøjagtigt som aflejret, hvilket giver enestående prikskarphed og modstandsdygtighed over for slid. Ikke alle underlag accepterer UV-blæk lige meget. Meget absorberende papir kan opsuge UV-blækvehiklet med lav-viskositet, før hærdning sker, hvilket fører til dårlig blækfilmdannelse. Nogle plastfilm indeholder tilsætningsstoffer (UV-stabilisatorer, glidemidler), der migrerer til overfladen og forstyrrer UV-hærdningskemien. ASTM F1942 giver vejledning i vurdering af UV-hærdende blækydelse på fleksible underlag.
Anilox Roll Selection og Substrat Matching
Anilox-ruller bestemmer, hvor meget blæk der overføres til pladen og i sidste ende til underlaget. Cellevolumen (udtrykt i milliarder kubikmikrometer pr. kvadrattomme, BCM) og skærmruling (linjer pr. tomme, LPI) er de to primære specifikationsparametre.
Højere BCM anilox-ruller overfører mere blæk, hvilket giver en kraftigere dækning, velegnet til uigennemsigtige hvide baggrunde eller ensfarvede blokke. Lavere BCM-ruller producerer tyndere film, der er passende til fint halvtonearbejde og procesfarvereproduktion. Forholdet mellem anilox-valg og substrat er direkte: Absorberende papir kan rumme større blækvolumener, fordi noget blæk trænger ind i arket. Film kræver strammere blækvolumenkontrol, fordi overskydende blæk samler sig på overfladen og ikke hærder eller tørrer inden for den tilgængelige tunnelopholdstid.
Når en højhastigheds seksfarvet Flexo-printmaskine er sat op til et nyt substrat, er valg af anilox-rulle typisk den første parameter, der justeres efter plademontering. Erfarne operatører vedligeholder anilox-opgørelser, der dækker en række LPI/BCM-kombinationer og matcher dem til substrattypen ved hjælp af empiriske optegnelser akkumuleret på tværs af tidligere job. Der er i øjeblikket ingen universel forudsigelsesmodel, der pålideligt forbinder anilox-geometri med printresultat på tværs af alle substrat-blækkombinationer, selvom forskning offentliggjort i Progress in Organic Coatings har avancerede teoretiske rammer for blækoverførselsmekanik i dybtryk og flexografiske systemer.
Tørringstunnelkonfiguration
Tørresystemet er uden tvivl det vigtigste undersystem til at bestemme, hvilke underlag en given presse kan håndtere ved kommercielle hastigheder.
Varm-tørringstunneler er basiskonfigurationen. Opvarmet luft ledes ind på den nytrykte bane via dysearrays placeret mellem printstationer. Lufttemperatur, hastighed og fugtighedskontrol varierer meget mellem maskiner. Indgangspresser på-niveau kan tilbyde blæsere med fast-hastighed og enkel termostatisk temperaturkontrol. Maskiner med højere-specifikationer har variabel-frekvensdrev på blæsermotorer, zone-kontrollerede varmeelementer og udstødningsfugtighedssensorer, der modulerer luftstrømmen for at forhindre kondens inde i tunnelen.
