Beslutningen om å investere i en fleksografisk presse er sjelden drevet av en enkelt substrattype. Trykkomformere som betjener fleksible emballasjemarkeder vet at en presse som ikke er i bruk fordi den ikke kan håndtere en innkommende ordre, er kapital som ikke tjener seg. Spørsmålet er ikke om en maskin kan skrive ut på ett materiale-det er om den kan bytte mellom materialer uten overdreven nedetid, skrot eller kompromisser med kvaliteten.
A Høyhastighets seksfarger Flexo-utskriftsmaskinsitter i midten av utstyrsspekteret: mer kapabel enn en fire-smal-nettenhet, men mindre spesialisert enn en åtte- eller ti-farger sentral-impress (CI) trommekonfigurasjon designet eksklusivt for high-filmarbeid. Å forstå hva denne maskinen kan håndtere-og hvor dens grenser går-krever å se på samspillet mellom mekanisk design, materialegenskaper og prosessparametere.
Den sentrale inntrykksarkitekturen
De fleste høyhastighets seks-fargepresser bruker en sentral inntrykkssylinder (CI). I denne konfigurasjonen er alle seks trykkestasjonene arrangert radialt rundt en felles avtrykkssylinder med stor-diameter. Banen vikler seg rundt denne sylinderen når den passerer hver stasjon, noe som betyr at underlaget støttes av CI-trommelen på hvert punkt der blekk overføres.
Denne arkitekturen betyr enormt mye for substratets allsidighet. En stabel-trykk (hvor stasjonene er stablet vertikalt over hverandre) utsetter nettet for kumulativ spenning når den beveger seg oppover gjennom flere nips. Tynne filmer strekker seg. Delikate papirer rynker. En CI-presse, derimot, holder banen under relativt stabil spenning fordi banelengden mellom stasjonene er kort og CI-sylinderen gir kontinuerlig støttestøtte.
Forskning publisert i Polymer Engineering & Science har undersøkt nettspenningsadferd i multi-stasjonsrulle-til-rullesystemer, og viser at CI-konfigurasjoner viser lavere registervariasjon enn stack- eller-linjedesign når de kjører utvidbare underlag. Dette er grunnen til at CI-trommelpresser generelt blir sett på som det mest allsidige alternativet for produksjonsmiljøer for blandede-substrater.
Underlagshåndtering: Hva går inn i maskinen
Papir-baserte nett
Papir og papp representerer substratkategorien på inngangs-nivå for de fleste fleksoperasjoner. Avispapir, kraftforing, korrugeringsmedium, solid bleket sulfatplate og belagt foldekartong passerer alle gjennom flexopresser daglig.
Det som gjør papir håndterbart fra et utstyrsperspektiv er dimensjonsstabiliteten. Papir forlenges ikke nevneverdig under normal produksjonsspenning, så registerkontroll over seks farger er mekanisk enkel. Utfordringen ligger andre steder-i overflatestyrke og absorberingsevne. Papir med lav-basis-vekt kan lo ved platekontakt, og avsette fibre på platen som forringer påfølgende avtrykk. TAPPI T 499 (voksplukktest) og TAPPI T 456 (glatthetsmåling) gir standardiserte metoder for å evaluere om en gitt papirkvalitet vil overleve fleksografiske kontakttrykk uten overflatedegradering.
Brettkarakterer over omtrent 400 g/m2 introduserer stivhetsrelaterte-problemer. Tykk plate tilpasser seg ikke lett til krumningen til CI-sylinderen, noe som skaper ujevnt nipptrykk over banens bredde. Noen presser har en segmentert trykksylinder med justerbare sektorer for å kompensere for denne effekten; andre er avhengige av kompatible teppetrekk på trykksylinderen for å fordele trykket jevnt over tykkere underlag.
Polyolefin filmer
Biaksialt orientert polypropylen (BOPP), lav-polyetylen (LDPE), lineær polyetylen med lav-densitet (LLDPE) og støpt polypropylen (CPP) står til sammen for størstedelen av det fleksible emballasjefilmvolumet som trykkes på verdensbasis.
Disse filmene byr på et annet sett med utfordringer enn papir. De har lavere overflateenergi, noe som betyr at blekket ikke vil fukte dem med mindre overflaten er behandlet. De er også mer temperaturfølsomme-: en BOPP-film begynner å krympe hvis tørketunnelen overstiger omtrent 120–130 grader, og PE-filmer mykner ved enda lavere temperaturer.
Overflatebehandling er derfor ikke-omsettelig. Corona-utladningsenheter installert inline før den første utskriftsstasjonen ioniserer filmoverflaten, og skaper polare grupper som øker overflateenergien fra rundt 30 dyn/cm til 38–42 dyn/cm-området der vann- eller løsemiddelbaserte-fleksoblekk oppnår tilstrekkelig fukting og vedheft. ASTM D2578 spesifiserer dyne-penntestmetoden som brukes for å verifisere behandlingsnivået før utskriften fortsetter.
For omformere som kjører både papir og film på samme linje, gir en høyhastighets seksfarger Flexo-utskriftsmaskin utstyrt med en valgfri koronastasjon som kan kobles inn eller ut avhengig av underlaget betydelig operasjonsfleksibilitet. Uten denne muligheten ville bytte mellom ubehandlet kraftpapir (som ikke krever korona) og ubehandlet BOPP (som krever det) enten forbehandle filmer offline eller akseptere inkonsekvente adhesjonsresultater.
Polyester og barrierefilmer
Polyetylentereftalat- (PET)- og polyamid- (PA, nylon)-filmer opptar den høyere-ytelsen av markedet for fleksible emballasjefilmer. PET er formstabilt, motstår strekk og tåler høyere tørketemperaturer enn polyolefiner. Det er på mange måter lettere å kjøre i høy hastighet på en flexopresse enn BOPP eller PE.
Nylonfilmer introduserer hygroskopisk følsomhet. Nylon absorberer omgivelsesfuktighet, og denne absorpsjonen endrer dimensjonene. En nylonbane som ble riktig registrert ved starten av et skift kan drive ut av registeret ettersom fuktigheten endres i løpet av dagen. Presser konfigurert for vanlig nylonproduksjon inkluderer ofte lukkede miljøkontroller rundt banen og kan bruke servo-drevne kompenserende valser som justerer banens lengde dynamisk basert på sensortilbakemeldinger.
Barrierefilmer som inneholder etylenvinylalkohol (EVOH) eller metalliseringslag av aluminium krever oppmerksomhet til det faktum at selve barrierelaget kan bli skadet av for høyt nipptrykk eller eksponering for løsemidler. Mens trykkpressen ikke tester barriereegenskapene direkte etter utskrift, må operatøren være klar over at aggressive trykkforhold kan kompromittere oksygenoverføringshastigheter målt i henhold til ASTM F1927-standarder.
Aluminiumsfolie
Aluminiumsfolie -vanligvis 6 til 15 mikron tykk-kjøres på flexopresser, hovedsakelig for farmasøytisk emballasje og førsteklasses konfektinnpakninger. Folie er ikke-porøs, ikke-absorberende og dimensjonsstiv. Blekk tørker helt ved fordampning i stedet for penetrering.
Det viktigste driftshensynet med folie er renslighet. Folieproduksjon etterlater rester av rullende smøremidler og anti-statiske forbindelser på overflaten. Hvis disse forurensningene forblir, forstyrrer de blekkfukting. Inline korona- eller flammebehandling rett før den første fargestasjonen er standard praksis. Flammebehandling er spesielt effektiv på folie fordi den samtidig renser organiske rester og oksiderer metalloverflaten.
Folie krever også forsiktig håndtering i av- og tilbakerullingsseksjonene. Fordi folien rives i stedet for å strekkes, må prosedyrene for gjenoppretting av banebrudd være skånsommere enn de som brukes til film. Mange operatører konfigurerer langsommere akselerasjonsramper og reduserte maksimale spenningsgrenser når de bytter fra film til foliekjøring på samme maskin.
Ikke-vevde stoffer
Spunbond og smelteblåst nonwovens av polypropylen har blitt et vekstområde for flexo-trykk, drevet av etterspørselen etter merkevareemballasje og gjenbrukbare handleposer. Nonwovens oppfører seg annerledes enn alle andre vanlige flexo-substrater. De komprimeres under nipptrykk, gjenoppretter seg delvis etter å ha passert gjennom avtrykket, og bruker betydelig mer blekk enn tilsvarende-film eller papir fordi blekket trenger inn i den fibrøse massen i stedet for å forbli på overflaten.
Registerkontroll på nonwovens er notorisk vanskelig. Forskning på netthåndtering av ikke-vevde materialer i rull-til-rull-prosesser, dokumentert i tekniske prosedyrer fra TAPPI- og AIMCAL-organisasjonene, anbefaler bredere utskriftsmarginer og løsere toleransespesifikasjoner ved utskrift på nonwovens sammenlignet med filmer eller papir. En seks-farget flexo-presse som kjører ikke-vevde underlag opererer vanligvis med redusert hastighet-ofte 40–60 % av det nominelle maksimum-for å opprettholde akseptabel registreringsnøyaktighet.
Blekksystemhensyn på tvers av underlag
Valget mellom løsemiddelbasert-, vann-basert og UV-herdbart blekk er uatskillelig fra substratspørsmålet.
Løsemiddelbasert-blekk tørker raskt og ser veldig skinnende ut på ikke-porøse overflater som filmer og folie. Men de trenger løsemiddelgjenvinning eller reduksjonssystemer mange steder på grunn av VOC-utslippsregler. Disse reglene inkluderer EPAs Clean Air Act og EUs industrielle utslippsdirektiv (IED). Systemene kan være regenerative termiske oksidasjonsmidler eller karbonadsorpsjonsenheter. Så for en maskin som må fungere på mange forskjellige materialer, kan løsemiddelblekk fungere på nesten alle av dem. Men de legger også til mer arbeid for å følge reglene.
Vann-basert blekk er stadig mer dominerende, spesielt i regioner med strenge VOC-regler. De tørker godt på porøse underlag (papir, papp) og tilstrekkelig på behandlede filmer. Begrensningen deres er hastighet: vann fordamper langsommere enn organiske løsningsmidler, noe som kan begrense produksjonsgjennomstrømningen på ikke-porøse underlag med mindre utvidede tørketunneler eller luftkniver med høyere-temperatur er installert.
UV-blekk herder umiddelbart ved eksponering for ultrafiolette lamper. De tørker ikke ved fordampning i det hele tatt-de polymeriserer. Dette betyr at UV-blekk sitter på underlagsoverflaten nøyaktig som avsatt, og gir eksepsjonell punktskarphet og motstand mot slitasje. Ikke alle underlag aksepterer UV-blekk like mye. Svært absorberende papir kan suge opp UV-blekkbæreren med lav-viskositet før herding skjer, noe som fører til dårlig blekkfilmdannelse. Noen plastfilmer inneholder tilsetningsstoffer (UV-stabilisatorer, glidemidler) som migrerer til overflaten og forstyrrer UV-herdekjemien. ASTM F1942 gir veiledning om UV-herdbart blekkytelsesevaluering på fleksible underlag.
Anilox Roll Selection og Substrat Matching
Anilox-ruller bestemmer hvor mye blekk som overføres til platen og til slutt til underlaget. Cellevolum (uttrykt i milliarder kubikkmikrometer per kvadrattomme, BCM) og skjermkontroll (linjer per tomme, LPI) er de to primære spesifikasjonsparametrene.
Høyere BCM anilox-ruller overfører mer blekk, og gir tyngre dekning egnet for ugjennomsiktig hvit bakgrunn eller solide fargeblokker. Nedre BCM-ruller produserer tynnere filmer som passer for fint halvtonearbeid og prosessfargegjengivelse. Forholdet mellom aniloxvalg og underlag er direkte: Absorberende papir kan romme høyere blekkvolumer fordi noe blekk trenger inn i arket. Filmer krever strengere blekkvolumkontroll fordi overflødig blekk samler seg på overflaten og ikke herder eller tørker innenfor den tilgjengelige tunnelens oppholdstid.
Når en High Speed Six Color Flexo Printing Machine settes opp for et nytt substrat, er valg av anilox-rull vanligvis den første parameteren som justeres etter platemontering. Erfarne operatører opprettholder anilox-beholdninger som dekker en rekke LPI/BCM-kombinasjoner og matcher dem til substrattypen ved å bruke empiriske registreringer akkumulert over tidligere jobber. Det er for tiden ingen universell prediktiv modell som på en pålitelig måte kobler aniloksgeometri til utskriftsresultat på tvers av alle substrat-blekkkombinasjoner, selv om forskning publisert i Progress in Organic Coatings har avanserte teoretiske rammeverk for blekkoverføringsmekanikk i dyptrykk og fleksografiske systemer.
Konfigurasjon av tørketunnel
Tørkesystemet er uten tvil det viktigste undersystemet for å bestemme hvilke underlag en gitt presse kan håndtere ved kommersielle hastigheter.
Varme-tørketunneler er grunnlinjekonfigurasjonen. Oppvarmet luft ledes inn på den nytrykte banen via dysearrayer plassert mellom trykkestasjoner. Lufttemperatur, hastighet og fuktighetskontroll varierer mye mellom maskiner. Inngangspresser på-nivå kan tilby blåsere med fast-hastighet og enkel termostatisk temperaturkontroll. Maskiner med høyere-spesifikasjoner har variabel-frekvensdrift på viftemotorer, sone-kontrollerte varmeelementer og eksosfuktighetssensorer som modulerer luftstrømmen for å forhindre kondens inne i tunnelen.
