De beslissing om te investeren in een flexografische pers wordt zelden ingegeven door één enkel substraattype. Drukwerkconverters die flexibele verpakkingsmarkten bedienen, weten dat een pers die stilstaat omdat hij een inkomende bestelling niet kan verwerken, kapitaal is dat zijn geld niet verdient. De vraag is niet of een machine op één materiaal kan printen-de vraag is of hij tussen materialen kan wisselen zonder buitensporige stilstand, afval of kwaliteitsverlies.
A Hoge snelheid Flexo-drukmachine met zes kleurenzit in het midden van het apparatuurspectrum: beter in staat dan een vier-kleuren narrow-webeenheid, maar minder gespecialiseerd dan een acht- of tien-central{4}}impress (CI) drumconfiguratie die exclusief is ontworpen voor high- filmwerk. Om te begrijpen wat deze machine aankan-en waar de grenzen liggen-vereist we dat we kijken naar de interactie tussen mechanisch ontwerp, materiaaleigenschappen en procesparameters.
De centrale indrukarchitectuur
De meeste hoge-zes-kleurenpersen gebruiken een cilinderontwerp met centrale afdruk (CI). In deze configuratie zijn alle zes drukstations radiaal gerangschikt rond een gemeenschappelijke afdrukcilinder met grote-diameter. Het web wikkelt zich rond deze cilinder wanneer het elk station passeert, wat betekent dat het substraat op elk punt waar inkt wordt overgebracht door de CI-drum wordt ondersteund.
Deze architectuur is enorm belangrijk voor de veelzijdigheid van het substraat. Een stapelpers- (waarbij stations verticaal boven elkaar worden gestapeld) onderwerpt het web aan cumulatieve spanning terwijl het door meerdere spleten naar boven beweegt. Dunne films strekken zich uit. Fijne papieren kreuken. Een CI-pers daarentegen houdt de baan onder relatief stabiele spanning omdat de weglengte tussen de stations kort is en de CI-cilinder continue ondersteuning biedt.
Onderzoek gepubliceerd in Polymer Engineering & Science heeft het baanspanningsgedrag onderzocht in multi-station roll-to-roll-systemen, wat aantoont dat CI-configuraties een lagere registervariatie vertonen dan stapel- of in-line-ontwerpen bij het gebruik van uitrekbare substraten. Dit is de reden waarom CI-trommelpersen over het algemeen worden beschouwd als de meest veelzijdige optie voor productieomgevingen met gemengd-substraten.
Behandeling van substraten: wat er in de machine gaat
Op papier-gebaseerde webs
Papier en karton vertegenwoordigen de substraatcategorie op instap-niveau voor de meeste flexobewerkingen. Krantenpapier, kraftpapier, golfkarton, massief gebleekt sulfaatkarton en gecoat vouwkarton gaan allemaal dagelijks door flexopersen.
Wat papier vanuit een apparatuurperspectief beheersbaar maakt, is de dimensionale stabiliteit ervan. Papier rekt niet significant uit onder normale productiespanning, dus registercontrole over zes kleuren is mechanisch eenvoudig. De uitdaging ligt elders- in de oppervlaktesterkte en het absorptievermogen. Papier met een laag-basis-gewicht kan pluizen tijdens contact met de plaat, waardoor vezels op de plaat worden afgezet die de daaropvolgende afdrukken verslechteren. TAPPI T 499 (waspiktest) en TAPPI T 456 (gladheidsmeting) bieden gestandaardiseerde methoden om te evalueren of een bepaalde papiersoort flexografische contactdrukken zal overleven zonder aantasting van het oppervlak.
Kartonkwaliteiten boven ongeveer 400 g/m2 brengen problemen met stijfheid- met zich mee. Dik karton past zich niet gemakkelijk aan de kromming van de CI-cilinder aan, waardoor een ongelijkmatige spleetdruk over de baanbreedte ontstaat. Sommige persen bevatten een gesegmenteerde afdrukcilinder met verstelbare sectoren om dit effect te compenseren; anderen vertrouwen op soepele dekenafdekkingen op de afdrukcilinder om de druk gelijkmatig over dikkere substraten te verdelen.
Polyolefinefilms
Biaxiaal georiënteerd polypropyleen (BOPP), polyethyleen met lage-dichtheid (LDPE), lineair polyethyleen met lage-dichtheid (LLDPE) en gegoten polypropyleen (CPP) zijn samen verantwoordelijk voor het grootste deel van het volume aan flexibele verpakkingsfilms dat wereldwijd wordt gedrukt.
Deze films bieden een andere reeks uitdagingen dan papier. Ze hebben een lagere oppervlakte-energie, wat betekent dat inkt ze niet bevochtigt tenzij het oppervlak is behandeld. Ze zijn ook temperatuurgevoeliger-: een BOPP-film begint te krimpen als de droogtunnel ongeveer 120-130 graden overschrijdt, en PE-films worden zachter bij nog lagere temperaturen.
Oppervlaktebehandeling is daarom niet-onderhandelbaar. Corona-ontladingseenheden die vóór het eerste printstation inline worden geïnstalleerd, ioniseren het filmoppervlak, waardoor polaire groepen ontstaan die de oppervlakte-energie verhogen van ongeveer 30 dynes/cm naar 38-42 dynes/cm-het bereik waarbij op water-gebaseerde of oplosmiddel-flexo-inkten een adequate bevochtiging en hechting bereiken. ASTM D2578 specificeert de dyne-pentestmethode die wordt gebruikt om het behandelingsniveau te verifiëren voordat het afdrukken doorgaat.
Voor verwerkers die zowel papier als film op dezelfde lijn verwerken, biedt een hogesnelheidsflexodrukmachine met zes kleuren, uitgerust met een optioneel coronastation dat afhankelijk van het substraat kan worden in- of uitgeschakeld, aanzienlijke operationele flexibiliteit. Zonder deze mogelijkheid zou het schakelen tussen onbehandeld kraftpapier (waarvoor geen corona nodig is) en onbehandeld BOPP (waarvoor dit wel vereist is) vereisen dat films offline worden voor- behandeld of dat inconsistente hechtingsresultaten worden geaccepteerd.
Polyester- en barrièrefilms
Films van polyethyleentereftalaat (PET) en polyamide (PA, nylon) bezetten de betere- kant van de markt voor flexibele verpakkingsfilms. PET is maatvast, bestand tegen uitrekken en tolereert hogere droogtemperaturen dan polyolefinen. Het is in veel opzichten gemakkelijker om op hoge snelheid op een flexopers te draaien dan BOPP of PE.
Nylonfilms introduceren hygroscopische gevoeligheid. Nylon absorbeert omgevingsvocht en die absorptie verandert de afmetingen. Een nylonweefsel dat aan het begin van een dienst goed is geregistreerd, kan uit het register afwijken als de luchtvochtigheid in de loop van de dag verandert. Persen die zijn geconfigureerd voor reguliere nylonproductie zijn vaak voorzien van afgesloten omgevingscontroles rond het baanpad en kunnen gebruik maken van servo-aangedreven compensatierollen die de baanlengte dynamisch aanpassen op basis van sensorfeedback.
Barrièrefilms die ethyleenvinylalcohol (EVOH) of aluminium metallisatielagen bevatten, vereisen aandacht voor het feit dat de barrièrelaag zelf kan worden beschadigd door overmatige spleetdruk of blootstelling aan oplosmiddelen. Hoewel de drukpers de barrière-eigenschappen na het printen niet direct test, moet de operator zich ervan bewust zijn dat agressieve printomstandigheden de zuurstoftransmissiesnelheid, gemeten volgens de ASTM F1927-normen, in gevaar kunnen brengen.
Aluminiumfolie
Aluminiumfolie-doorgaans 6 tot 15 micron dik-wordt op flexopers gedrukt, voornamelijk voor farmaceutische verpakkingen en premium zoetwarenverpakkingen. Folie is niet-poreus, niet-absorberend en dimensionaal stijf. Inkt droogt volledig door verdamping in plaats van door penetratie.
De belangrijkste operationele overweging bij folie is reinheid. Bij de folieproductie blijven er resterende rolsmeermiddelen en anti{1}}statische stoffen achter op het oppervlak. Als deze verontreinigingen achterblijven, verstoren ze de inktbevochtiging. Inline corona- of vlambehandeling direct vóór het eerste kleurstation is standaardpraktijk. Vlambehandeling is bijzonder effectief op folie omdat het tegelijkertijd organische resten reinigt en het metalen oppervlak oxideert.
Folie vereist ook een zorgvuldige behandeling in de afwikkel- en terugspoelsecties. Omdat folie scheurt in plaats van uitrekt, moeten de herstelprocedures voor baanbreuk zachter zijn dan die voor folie. Veel operators configureren langzamere acceleratiehellingen en lagere maximale spanningslimieten bij het overschakelen van film- naar folieruns op dezelfde machine.
Niet-geweven stoffen
Spunbond en meltblown non-wovens van polypropyleen zijn een groeigebied geworden voor flexodruk, gedreven door de vraag naar medische merkverpakkingen en herbruikbare boodschappentassen. Non-wovens gedragen zich anders dan alle andere gangbare flexosubstraten. Ze worden samengedrukt onder knijpdruk, herstellen zich gedeeltelijk nadat ze door de afdruk zijn gegaan en verbruiken aanzienlijk meer inkt dan film of papier met een vergelijkbaar -oppervlak, omdat inkt doordringt in de vezelige massa in plaats van op het oppervlak achter te blijven.
Registercontrole op non-wovens is notoir moeilijk. Onderzoek naar de webverwerking van non-woven materialen in rol-naar-rol-processen, gedocumenteerd in technische procedures van de TAPPI- en AIMCAL-organisaties, beveelt bredere printmarges en lossere tolerantiespecificaties aan bij het printen op non-wovens in vergelijking met films of papier. Een zes-flexopers met niet-geweven substraten werkt doorgaans op een lagere snelheid-vaak 40-60% van het nominale maximum-om een acceptabele registratienauwkeurigheid te behouden.
Overwegingen met betrekking tot het inktsysteem voor alle substraten
De keuze tussen op oplosmiddel-gebaseerde, op water-gebaseerde en UV-uithardbare inkten is onlosmakelijk verbonden met de substraatvraag.
Op oplosmiddel-gebaseerde inkten drogen snel en zien er zeer glanzend uit op niet-poreuze oppervlakken zoals films en folie. Maar op veel plaatsen hebben ze systemen nodig voor de terugwinning of bestrijding van oplosmiddelen vanwege de VOS-emissieregels. Deze regels omvatten de Clean Air Act van de EPA en de Industriële Emissierichtlijn (IED) van de Europese Unie. De systemen kunnen regeneratieve thermische oxidatiemiddelen of koolstofadsorptie-eenheden zijn. Dus voor een machine die op veel verschillende materialen moet werken, kunnen oplosmiddelinkten op bijna allemaal werken. Maar ze voegen ook meer werk toe om de regels te volgen.
Inkten op water-basis worden steeds dominanter, vooral in regio's met strikte VOS-regelgeving. Ze drogen goed op poreuze ondergronden (papier, karton) en voldoende op behandelde films. Hun beperking is de snelheid: water verdampt langzamer dan organische oplosmiddelen, wat de productiecapaciteit op niet-poreuze substraten kan beperken, tenzij uitgebreide droogtunnels of luchtmessen met een hogere- temperatuur worden geïnstalleerd.
UV-inkten harden onmiddellijk uit na blootstelling aan ultraviolette lampen. Ze drogen helemaal niet door verdamping-ze polymeriseren. Dit betekent dat UV-inkten precies op het substraatoppervlak zitten zoals ze zijn afgezet, wat een uitzonderlijke puntscherpte en slijtvastheid biedt. Niet alle substraten accepteren UV-inkten in gelijke mate. Sterk absorberend papier kan de UV-inktdrager met lage{5}} viscositeit absorberen voordat het uithardt, wat leidt tot slechte vorming van een inktfilm. Sommige plastic films bevatten additieven (UV-stabilisatoren, glijmiddelen) die naar het oppervlak migreren en de UV-uithardingschemie verstoren. ASTM F1942 biedt richtlijnen voor de prestatie-evaluatie van UV-uithardbare inkt op flexibele substraten.
Selectie van rasterwalsen en substraatmatching
Rasterwalsen bepalen hoeveel inkt er op de plaat en uiteindelijk op het substraat wordt overgebracht. Celvolume (uitgedrukt in miljard kubieke micrometer per vierkante inch, BCM) en schermuitdrukking (lijnen per inch, LPI) zijn de twee belangrijkste specificatieparameters.
Hogere BCM-rasterwalsen brengen meer inkt over, waardoor een zwaardere dekking ontstaat die geschikt is voor ondoorzichtige witte achtergronden of effen kleurblokken. Lagere BCM-rollen produceren dunnere films die geschikt zijn voor fijn halftoonwerk en proceskleurreproductie. De relatie tussen rasterselectie en substraat is direct: absorberend papier is geschikt voor grotere inktvolumes omdat een deel van de inkt in het vel doordringt. Films vereisen een strakkere controle van het inktvolume omdat overtollige inkt zich op het oppervlak verzamelt en niet uithardt of droogt binnen de beschikbare tunnelverblijftijd.
Wanneer een hogesnelheidszeskleurenflexodrukmachine wordt ingesteld voor een nieuw substraat, is de selectie van rasterwalsen doorgaans de eerste parameter die wordt aangepast na plaatmontage. Ervaren operators houden rasterinventarissen bij die een reeks LPI/BCM-combinaties bestrijken en matchen deze met het substraattype met behulp van empirische gegevens die zijn verzameld tijdens eerdere banen. Er bestaat momenteel geen universeel voorspellend model dat op betrouwbare wijze de rastergeometrie koppelt aan het printresultaat voor alle substraat{2}}inktcombinaties, hoewel onderzoek gepubliceerd in Progress in Organic Coatings geavanceerde theoretische raamwerken heeft opgeleverd voor de inktoverdrachtsmechanica in diepdruk- en flexografische systemen.
Configuratie droogtunnel
Het droogsysteem is misschien wel het belangrijkste subsysteem om te bepalen welke substraten een bepaalde pers op commerciële snelheden kan verwerken.
Droogtunnels met hete-lucht vormen de basisconfiguratie. Verwarmde lucht wordt op de vers bedrukte baan geleid via spuitmonden die tussen de printstations zijn geplaatst. De luchttemperatuur, snelheid en vochtigheidsregeling variëren sterk tussen machines. Persen op instap-niveau kunnen ventilatoren met vaste-snelheid en eenvoudige thermostatische temperatuurregeling bieden. Machines met hogere-specificaties zijn voorzien van variabele-frequentieaandrijvingen op ventilatormotoren, zone-geregelde verwarmingselementen en uitlaatvochtigheidssensoren die de luchtstroom moduleren om condensatie in de tunnel te voorkomen.
