Лако-красочные материалы — производство

У конструкції та технологічних особливостях роботи ФА ма­шин флексографічного друку є багато спільного з аналогічними апаратами машин глибокого друку, оскільки в обох способах друку використовуються дуже близькі за консистенцією фарби.

У своєму найпростішому варіанті ФА ФДМ — це двоваликова систем (рис. 3.13, а). ДЦ 2 обертається у ФС 1 і подає фарбу на пе­редавальний валик З, який переносить її на ДФ 4, закріплену на ФЦ 5, до якого друкарським циліндром (ДрЦ) 7 притискається ЗМ

6. Поверхня ДЦ, що має бути рівною і гладкою, покривається гу­мою або іншим еластичним матеріалом (синтетичний чи натураль­ний каучук тощо). Допуск на точність виготовлення ДЦ за номіна­льним діаметром дорівнює як мінімум + 0,05 мм, а на конуснісгь

— 0,075 мм. Глибина занурення ДЦ у фарбу — 11…13 мм. Забезпе­чити рівномірну та достатню передачу фарби у ФА такого типу можна точним регулюванням тиску між передавальним валиком і ДЦ. Тому багато які ФДМ мають гідравлічні або пневматичні си-

Стеми притиснення передавального валика до ДЦ і прилади для кон­тролю тиску. Для повноцінного дозування фарби незалежно від її в’яз­кості середнє значення лінійного тиску становить приблизно 50 Н/м.

Передавальний валик найчастіше виготовляють металевим із гладкою (покритою хромом) або шорсткою поверхнею залежно від кількості фарби, яку необхідно передати на ДФ. Слід відзначити, що ФА такого типу мають серйозні недоліки, пов’язані з ненормо — ваним захопленням і нерівномірним накочуванням фарби (особли­во в машинах великої ширини), а також з обмеженими можливо­стями технологічного регулювання накочування фарби.

Головний напрям модернізації ФА ФДМ — введення до їх скла­ду АВ, поверхню якого растровано з метою забезпечення точного дозування кількості фарби, що переноситься на ДФ.

На цей час існує три варіанти конструкції ФА ФДМ:

• у безракельній системі на АВ фарба наноситься дукгорним валиком, який «купається» у ФС, а надлишок фарби з дукторного валика стікає в скриньку;

• надлишок фарби з АВ знімається ракелем, а дукторний валик працює як подавальний;

• АВ в ракельній системі «купається» у ФС і наносить фарбу безпосередньо на ДФ

Розвитком першої конструкції, схему якої показано на рис. 3.13, а, стала схема ФА (ри. 3.13, б), де АВ 7, шо «купається» у ФС 8, разом з ракелем 1 передає фарбу на обгумований НВ 6, який у свою чергу, наносить її на ДФ 5, закріплену на ФЦ 4, до якого ДрЦ З притискається ЗМ 2.

Найдосконаліша конструкція ФА без передавального валика (рис. 3.13, в), що застосовуються в сучасних ФДМ, має лише ФС 8 та АВ 7 з ракелем 1. Дозована кількість фарби наноситься на ДФ 5, закріплену на ФЦ 4. Ця конструкція забезпечує найбільш якісну подачу фарби і запобігає коливанню тональності відбитків. Поз. 2, З відповідають рис. 3.13, б.

Залежно від розміщення АВ в сучасних ФДМ застосовуються три способи нанесення фарби на ДФ: непрямий, прямий та ком­бінований.

Непрямий спосіб (рис. 3.14, а) характеризується тим, що фарба з ДЦ 4, опущеного у ФС 3, переноситься на АВ 2, який обертається з великою швидкістю, а потім через два НВ / подається на ДФ 5. Пріоритет у розробці цієї конструкції, призначеної для використан­ня у флексографічному друці з водовимивних фотополімерних флексографічних ДФ при друкуванні фарбами на основі маслороз — чинних смол, належить японській фірмі ТК5.

У ФА конструкції фірми ANPA/P (СІЛА) реалізовано прямий спосіб нанесення фарби. В цьому разі (рис. 3.14, б) АВ 2, опущений у ФС 4, після видаляння надлишку фарби з його поверхні за допо­могою ракеля 1 безпосередньо накочує фарбу на ДФ 3. Тут до­цільно використовувати високоеластичні луго — або спиртовимивні фотополімерні фяексографічні ДФ, які забезпечують досить повне видаляння фарби з растрових комірок АВ, а також флексографічні фарби на водяній основі.

Рис. 3.15 ілюструє двоваликові ФА, в яких фарба подається на ДФ комбінованим способом. ФА фірми «Koenig & Bauer» (Німеччина) побудований за принципом «твердий — м’який — твердий* (рис. 3.15, а). У цьому апараті між жорсткими АВ 4 і ФЦ 2 розміщено м’який ела­стичний НВ 3, що дає змогу застосовувати тверді ДФ (стереотипи, цинкові кліше, тверді форми на основі фотополімерних композицій). Така конструкція забезпечує нанесення фарби на ДФ не жорстким АВ, а еластичним накочувальним. При друкуванні фарбами на во­дяній основі НВ та ДФ мають бути виготовлені з неіржавіючого ма­теріалу. В цьому ФА використано прямий спосіб нанесення фарби на АВ і непрямий — на ДФ. ДрЦ 1, гумовий НВ 3 та ФЦ 2 мають однако­ві діаметри. АВ 4 з ракелем 5 має автономний привід. Апарати тако­го типу можна встановлювати в звичайних машинах високого друку.

Б

Рис. 3.15. Схеми ФА сучасних ФДМ з комбінованим способом нанесення фарби на ДФ

У конструкції спрощеного двоваликового ФА безракельного типу фірми «Wendmцller & Hцlscher* (Німеччина) реалізовано ін­ший варіант комбінованого способу нанесення фарби: непряме пе­ренесення на AB З і пряме, тобто безпосередньо з AB на ДФ 2 (рис. 3.15, б). Ракель 4 має від’ємний кут установлення, а ДрЦ 1 є жор­стким. Конструкції цього типу вдосконалюються фірмами «Solna» (Швеція) та «Albert Frankenthal» (Німеччина).

В анілоксових ФА ФДМ застосовується два способи дозування фарби в процесі її перенесення на ДФ: витирання (безракельний спосіб) і видаляння надлишку фарби ракелем. Ефект витирання забез­печується завдяки неоднаковим частотам обертання ДЦ й AB (на- кочувального) при нещільному контакті між нйми (рис. 3.16). Обертаючись із частотою формного (і друкарського) циліндра, AB

2 Обганяє ДЦ І, що обертається з незмінною (переважно втричі меншою) частотою, внаслідок чого витирає фарбу, яка знахо­диться в межах їх смуги контак­ту. При збільшенні швидкості друку гідродинамічний тиск фар­би, що є в зоні контакту, підви­щується і додатково деформує еластичну оболонку ДЦ. Це

Сприяє проходженню через ему — *

Гу контакту (отже, й переходу на поверхню AB) більшої кількості фарби. Як показує досвід, обу­мовлений різницею частот обер-

Тання ДЦ та НВ ефект сприяє також поліпшенню рівномірно-

Використання ракеля забезпечує точніше дозування фарби. Зви­чайними вважають три варіанти встановлення ракеля: плоске — під кутом 25” до дотичної, що проходить через лінію (точку) контакту; нормальне (45…65°) і вертикальне (80°). Як уже зазначалося, зі збіль­шенням кута встановлення ракеля зростає зусилля притиснення його до поверхні АВ. Саме цим пояснюється майже трикратне (75 200 Па/см) його зростання у розглянутому вище випадку. Значення зво­ротного (від’ємного) кута встановлення ракеля становить 140…150°.

Фірмою «Albert Frankenthal» (Німеччина) розроблено камерні ракельні ФА, схеми двох з яких показано на рис. 3.17.

Камерний ракельний ФА (рис. 3.17, а) містить ракелетрнмач 2 на кронштейні 1, на якому розміщено ракелі 4 та 7, закріплені між колодками 3 і 8. Обидва ракелі встановлено під від’ємним кутом (назустріч обертанню АВ). Робочий 4 та допоміжний 7 ракелі зами­кають Фс 6, обмежену знизу ракелетримачем 2, а зверху — поверх­нею АВ. З торців ФС обмежують підпружинені ущільнювачі. Пе­редній (замикальний) ракель 7 призначений для попереднього очи­щення поверхні АВ від налиплих залишків фарби, паперового по­роху, ЗР тощо. Зняті цим ракелем залишки фарбн відводяться че­рез похилий канал 9. Робочий ракель 4 працює як головний, він після заповнення растрових комірок АВ фарбою зчищає її надлиш­ки з його поверхні. Від’ємний кут установлення ракеля забезпечує надійне дозування фарби. Фарба за допомогою насоса через трубо­провід 11 подається в розподільну камеру, звідки через систему роз­ташованих по всій довжині ракелетримача 2 припливних отворів 5 надходить у ФС 61 далі наноситься на поверхню АВ. Завдяки цьо­му досягається рівномірне заповнення ФС по всій її довжині.

У скриньці 6 фарба знаходиться під невеликим тиском, що за­безпечує добре заповнювання нею растрових комірок АВ. Надлиш­ки фарби відводяться через зливний отвір 10. Ракелетримач може мати також один або кілька зливних отворів, сполучених із злив­ним трубопроводом.

На рис. 3.17, б зображено схему ФА, який дещо відрізняється від попереднього. В ньому ракелетримач 3 має розподільну камеру

2 з плаваючою планкою 6, яку розташовано в зоні між ракелями 5 та 9 і яка прилягає до АВ. По довжині планки є припливні отвори

7, що сполучаються з пазом 8. Завдяки гідродинамічним силам при збільшенні частоти обертання АВ на його поверхню наноситься то­встий шар фарби. Планку 6 можна встановлювати як з підпружи- нювальним елементом, так і без нього. У першому варіанті вису­вання планки 6 здійснюється за допомогою пружини 10. При цьо­му передбачено розміщені поблизу робочого ракеля 5 зливні отво­ри 4, що дає змогу зменшити навантаження на ракель. У другому варіанті планка ніби «плаває» у виїмці, що утворює розподільну ка­меру 2, і завдяки тиску фарби, що подається в напрямку 1, підіймається, як поршень.

На рис. 3.18 і 3.19 показано вигляди збоку камерних ракельних ФА з різними варіантами притиснення їх до поверхні АВ. Торці ФС закриваються ущільнювальними планками 1 (рис. 3.18), які приля­гають до поверхні АВ 3 і встановлені у кронштейни 5, закріплені в ракелетримачі. Ці кронштейни мають відкриті з обох боків на­прямні 4. Планки 1 установлюються з початковим притисненням до АВ за допомогою пружини 6. Контролера 2 притискує планку 1 до ракелів.

На рис. 3.19 зображено варіант притиснення камерного ракель­ного ФА 1 до АВ 3 за допомогою гідроциліндра 2.

На рис. 3.20 показано дві схеми камерних ракельних ФА ні­мецького виробництва. Апарат (рис. 3.20, а) складається із зами­кального ракеля 1, установленого під від’ємним кутом до напрям­ку обертання АВ, і робочого ракеля 4, встановлекного під додатним кутом. Ракелі закріплено затисканням їх між бічною стінкою 3 фар­бової камери і притискною планкою 5. З боків ракелів є підгіружи — нені ущільнювачі 2.

Рис. 3.18. Вигляд збоку камерного Рис. 3.19- Вигляд збоку камерного ра-

Ракельного ФА фірми «Albert Frankemhal» кслъного ФА фірми «Koenig & Bauer»

Фарбова камера зна­ходиться між робочим та замикальним ракелями; з боків вона обмежена ко­жухом 8 і поверхнею АВ, а з торців — підпружинени — ми опорами, виготовлени­ми з полімерного мате­ріалу. Фарба під тиском надходить у фарбову каме­ру через проріз 6. Дозуван­ня кількості фарби, що подається у фарбову каме­ру, здійснюється регулю­ванням зазору, по якому фарба туди надходить, за допомогою ексцентрично­го вала 7.

Апарат має такі недо­ліки: робочий ракель уста­

Новлено під додатним кутом, тому точне дозування фарби через дію на ракель гідродинамічного тиску неможливе; конструкція апарата досить громіздка; зливних отворів немає, що призводить до осідан­ня забруднених частинок, які негативно впливають на рівномір­ність нанесення фарби.

У ФА (рис. 3.20, б) робочий ракель З встановлено під від’ємним кутом, а замикальний 1 — під додатним кутом до напрямку обер­тання АВ. Додатково апарат обладнано ще одним ракелем 7 для по­переднього очищення поверхні АВ від залишків фарби та паперо­вого пороху. Робочий і замикальний ракелі розміщено в ракелетри — мачі 5 за допомогою затискних колодок 4. У фарбову камеру 2 фар­ба подається через отвір б під тиском, що поліпшує заповнення растрових комірок фарбою. Проте через відсутність зливних отворів фарба в камері не перемішується, що сприяє нагромадженню в ок­ремих місцях забруднених частинок і негативно впливає на рівномірність нанесення фарби.

Дукторннй циліндр. Цей циліндр призначений для забирання фарби зі скриньки і рівномірного розподілу її по поверхні НВ або АВ. Це — порожнистий циліндр (рис. 3.21), покритий гумою на ос­нові натурального каучуку або іншим синтетичним еластичним ма­теріалом. Покриття повинно мати рівну поверхню і бути стійким до дії фарб і розчинників.

Дукторний циліндр, як правило, занурюється у фарбу на гли­бину 10… 13 мм і більше. Він обертається в контакті з НВ або АВ, з’єднаний з ним передачею або окремо приводиться у рух гідрав­лічним двигуном.

Подача фарби з ДЦ на НВ може регулюватися зміною одного з параметрів ФА: твердості покриття ДЦ, тиску між ДЦ і НВ або частоти обертання ДЦ. Циліндри з м’яким покриттям при однако­вих частоті обертання та зазорі передають більше фарби, ніж тверді. Збільшенням тиску можна регулювати подачу фарби, проте при ве­ликому тиску можливий прогин ДЦ і НВ, наслідком чого є нерівномірний розподіл фарби вздовж їхньої твірної. Багато які ма­шини обладнано пристроями для зміни тиску ДЦ.

Порівняно з НВ дукторний циліндр обертається повільніше, що дає змогу, дозуючи кількість накочуваної фарби, зменшувати її розбризкування. Якщо ДЦ з’єднаний передачею з НВ, то різниця частот обертання визначається передаточним числом. При застосу­ванні гідравлічного приводу можна задати потрібну частоту обер­тання ДЦ, регулюючи потік рідини.

Фарбова скринька. Це скринька, заповнена рідкою фарбою, в яку опушено ДЦ. ФС через насос і систему гумових або пластма­сових шлангів сполучено з баком, в якому знаходиться фарба За­вдяки такій циркуляційній замкненій системі подачі фарби дося­гається добре та рівномірне її перемішування.

Фарбовий НВ. Це один з найважливіших елементів друкарської секції ФДМ. Основне його призначення — нанесення фарби на ДФ. Обертаючись у контакті з ДЦ або АВ, НВ сприймає з його по­верхні фарбу і передає її на ДФ.

Фарбовин НВ може бути гладким або растровим (анілоксовим). Сфера застосування гладких НВ — це процес друкування, що не потребує передачі на ДФ товстого шару фарби. Растровий (гравійо­ваний, анілоксовий) НВ використовують при потребі забезпечити точне регулювання кількості фарби для передачі на ДФ

Анілоксові валики та ракелі. Якість відтворення зображення на відбитку будь-яким способом друку залежить насамперед від подачі фарби на ДФ. Конструкція ФА ФДМ дуже проста і завдяки вико­ристанню АВ забезпечує надійне дозування фарби. Технічні харак­теристики АВ залежать від способу його виготовлення, структури растра і його орієнтації відносно твіриої валика, форми растрової комірки та її об’єму, лініатури растра, відношення площі комірки до площі елемента растра. Необхідно враховувати й умови роботи растрового АВ в парі з гумовим НВ або з ракельним механізмом.

Анілоксові валики та ракелі є важливими елементами для кон­тролю і підвищення якості друку. Сьогодні за допомогою АВ кон­тролюють багато параметрів якості відбитка, зокрема передачу ко­льорів, чистоту, розмір растрової точки.

Для виготовлення АВ застосовуються сталь та мідь. АВ малої лініатури виготовляють в основному із сталі з гальванічним покрит­тям шаром стійкого до спрацювання хрому. Високолініатурні вали­ки роблять, як правило, з мідним покриттям стальних осердь, а для підвищення їхньої міцності на мідне покриття наносять шар твер­дого хрому. На рис. 3.22 зображено АВ машини ПФР-60.

Спосіб виготовлення та якість АВ мають велике значення при регулюванні товщини шару фарби і нанесенні його на поверхню ДФ. Відповідна якість АВ забезпечується достатньою жорсткістю, а також добре відшліфованою та рівною поверхнею. Існує кілька способів виготовлення АВ:

1. Спосіб травлення. Цей спосіб має істотні недоліки і в про­мисловому масштабі тепер не використовується (неможливо виго­товити безстикові валики, максимальна лініатура растра не переви­щує 60 ліній/см та ін.)

2. Молетний спосіб. За допомогою спеціального інструмента — молети на тіло циліндра накочуються растрові комірки. Лініатура растра досягає 220 ліній/см, але виготовлення самої молети є до­сить трудомістким процесом (в основному ручна праця).

3. Електронне гравірування. Цей найпоширеніший спосіб дає змогу виготовляти АВ як із сталі, так із міді з лініатурою растра від 40 до 200 ліній/см. Основні його недоліки — інтенсивне спрацю­вання різального інструмента, не зовсім чіткі та точні опорні проміжки між комірками.

4. Гравірування АВ за допомогою лазерних гравірувальних автоматів. За цим способом перші стальні растровані АВ з керамічним покрит­тям були виготовлені в 1979 р. у Великій Британії. Лініатура растра таких валиків сьогодні у практичній флексографії досягає 300 ліній/см і вище для друкування растрових зображень з кутом розташування растрової структури 60е і гексагональною формою комірок.

До критеріїв якості АВ належать різні параметри, які залежать від матеріалів для виливки і виготовлення корпуса валика (збалан­сованість та допуски на точність геометричних розмірів тощо), а та­кож від властивостей кераміки, що використовується для покриття валика (твердість покриття і надійність його з’єднання з металевою поверхнею валика). Вимоги до АВ досить високі: допуск на діаметр має лежати в межах ±0,005 мм; неспіввісність робочої поверхні та цапф — не перевищувати ±0,05 мм; відхилення робочої поверхні від циліндричної форми — не виходити за межі 0,015…0,02 мм.

Залежно від характеру друкованої продукції растрові комірки АВ можуть мати різну форму: півсферу, загострену або зрізану піра­міду, трикутну чи прямокутну призму. Найкращою з перелічених форм комірок стосовно виведення фарби є півсфера.

Форма растрової комірки АВ визначає якість фарбоперенесен — ня при накочуванні на флексографічну ДФ. На рис. 3.23 показано основні форми растрових комірок АВ залежно від їхнього призна­чення (табл. 2) за даними фірми «Ротагео» (США). Вони можуть змінюватися залежно від способу виготовлення За інших однако­вих умов більшу кількість фарби переносять комірки, які мають більш пологий нахил бічних граней і більш рівне дно.

За геометричною формою растрової комірки можна визначити їі теоретичний об’єм, а це — одна з характеристик фарбоперенесен — ня. Реальне фарбоперенесення розрахувати надзвичайно важко і

Тому його оцінюють, як правило, експериментально з урахуванням конкретних умов друку, після чого вибирають оптимальні режими друкування.

Об’єм і характер розподілу фарби залежать від співвідношення лініатур кліше й АВ. Виробничий досвід показує, що співвідношен­ня 1 : 2,5 забезпечує задовільну якість друку, але краще тоновідтво — рення досягається при співвідношенні 1 : 3,5.

На рис. 3.24 зображено растрову комірку АВ, об’єм якої мож­на визначити за формулою

=^[аі+аіа2+аї]- (3-1)

Важливими конструктивними та технологічними характеристиками, що дають змогу правильно конструювати АВ і керувати нанесенням фарбового шару на ДФ, є коефіцієнт видаляння фарби (А^) та коефіцієнт заповнення растрової комірки (К2), причому

(3.2)

Де V2U — об’єм фарби, що перейшов на ЗМ; Ур — об’єм растрової комірки.

У табл. З наведено дані про відносний об’єм растрових ко­мірок АВ залежно від їхньої форми (див. рис. 3.23) та лініатури растра.

Лініатура растрових комірок АВ залежно від характеру роботи, що виконується на друкарській машині, може змінюватися від 40… 65 ліній/см для найпростіших робіт до 200 ліній/см для багатофар — бового друку. Середня глибина комірок становить близько 0,025 мм, а ширина проміжків між ними на поверхні АВ згідно з лініатурою растра змінюється в межах 0,075…0,1 мм. Після заповнення фарбою АВ може переносити на наступний елемент фарбової системи або безпосередньо на ДФ дозовану з високою точністю кількість фарби.

Уперше АВ з’явилися в США у 1939 р. і використовувалися для анілінового друку. їх виготовляли способом травлення, а поверхню валика покривали хромом. Останнім часом АВ виготовляють з ке­раміки — твердого гідрофільного матеріалу, що дає змогу застосо­вувати водяні флексографічні фарби, та з вольфрамкарбіду — олео- фільного матеріалу, який дає можливість друкувати продукцію зви­чайними фарбами на основі олеорозчинних смол. Сучасні ФДМ провідних фірм-виробників мають керамічні АВ. Лініатура їх зале­жить від лініатури растрових ДФ. Варіанти цих форм описано вище, але треба додати, що основи комірок здебільшого мають форму квадрата, сторони якого розташовані під кутом 45° до твірної вали­ка. Для АВ з комірками у формі звичайної піраміди характерними є 50%-на віддача фарби та швидке спрацювання, що робить немож­ливим їх використання у ракельних ФА. Раціональніше застосову­вати АВ з растровими комірками, які мають форму зрізаної піра­міди, а також (за досвідом США) трикутної і прямокутної призм. У всіх цих конструкціях АВ фарба переноситься на ЗМ майже повністю.

Довговічність АВ залежить від того, в парі з яким елементом він працює: з ракельним механізмом чи з гумовим валиком. Вико­ристання ракельного механізму у флексографії пов’язано з необхід­ністю стабілізувати перенесення фарби на ЗМ при друкуванні на високих швидкостях (до 400 м/хв). Слід зазначити також, що в ма­шинах для багатофарбових робіт фарбовий НВ у ФА часто заміню­ють ракелем у поєднанні з АВ. Існує два види ракелів: звичайні та реверсивні. Останні встановлюють під тупим кутом до горизонталь­ної осі АВ, завдяки чому при збільшенні швидкості друку тиск на ракель зростає.

Для вимірювання об’єму растрових комірок АВ з точністю до 5 % у Центрі технологічної групи друкарів флексографії ОРТА (Німеччина) розроблено прилад ІЛІМІ з лазерним скануванням і відображенням результатів на дисплеї.