Iedereen die heeft gewinkeld voor een flexopers met smalle-baan, is dezelfde splitsing tegengekomen: centrale afdruk of stapelconfiguratie? De vraag klinkt als een mechanisch detail, maar heeft een trapsgewijs effect op welke substraten u kunt gebruiken, hoe snel u ze kunt gebruiken, welke afdrukkwaliteit u kunt verwachten en hoeveel vloeroppervlak en kapitaal de pers zal verbruiken.
Voor eenHoge snelheid vier kleuren Flexo-drukmachine, is deze keuze bijzonder consequent omdat vier{0}}kleureneenheden een specifieke marktpositie innemen: ze zijn capabeler dan twee- of drie-kleurenlabelpersen, maar minder complex dan zes-, acht- of tien-kleurenverpakkingslijnen. De beslissing tussen CI en stapelarchitectuur op het vier-kleurniveau bepaalt of de machine een werkpaard voor algemene- doeleinden wordt of een gespecialiseerd hulpmiddel dat is geoptimaliseerd voor een bepaalde substraatklasse.
De twee architecturen uitgelegd
Centrale impressie (CI)-configuratie
In een CI-pers zijn alle drukstations gerangschikt rond één enkele cilinder met een grote-diameter-de gemeenschappelijke afdruktrommel. Het web wikkelt zich rond deze trommel terwijl deze van het ene kleurstation naar het volgende reist. Bij elk station wordt een plaatcilinder die de fotopolymeerplaat draagt, tegen de baan gedrukt, die wordt ondersteund door het CI-trommeloppervlak. Rasterwalsen, inktpannen of kamers en afdrukinstellingen zijn radiaal rond de drum gemonteerd.
Het belangrijkste geometrische kenmerk is dat de afstand tussen twee aangrenzende printstations kort is-meestal slechts de booglengte van het CI-trommelsegment ertussen. Het web hoeft niet ver te reizen tussen de kleuren en wordt tijdens zijn hele traject door elk station voortdurend ondersteund door de trommel.
CI-trommels worden vervaardigd uit gietijzer of staal, met diameters variërend van ongeveer 800 mm op compacte modellen tot 1500 mm of meer op machines met hoge- specificaties. Grotere trommels zorgen voor een betere wikkelhoek bij elke kneep, wat de drukverdeling verbetert, maar de voetafdruk en de traagheid van de machine vergroot tijdens snelheidsveranderingen.
Stapelconfiguratie
In een stapelpers- worden de drukstations verticaal boven elkaar gestapeld, zoals vloeren in een gebouw. Elk station bestaat uit een eigen plaatcilinder, rasterwals, inktsysteem en afdrukcilinder. Het web komt het onderste station binnen, drukt de eerste kleur af, gaat naar boven naar het tweede station, dan naar het derde, enzovoort.
Elk station functioneert als een onafhankelijke verticale eenheid. Het web legt een langer totaal pad af dan bij een CI-ontwerp, en het passeert meerdere vrijlooprollen tussen stations om het van het ene niveau naar het volgende te leiden. Dit introduceert cumulatieve spanningseffecten die niet bestaan in een CI-configuratie.
Stapelpersen zijn mechanisch eenvoudiger per-station dan CI-persen. Er is geen massieve gemeenschappelijke trommel die een nauwkeurige uitlijning met zes of acht satellieteenheden vereist. Elk station kan afzonderlijk worden geïsoleerd, uitgeschakeld of zelfs worden vervangen voor onderhoud, zonder dat dit gevolgen heeft voor de andere. Die modulariteit is een van de redenen waarom stapelontwerpen al tientallen jaren naast CI-machines bestaan.
Registercontrole: waar de architecturen het meest uiteenlopen
Het registreren van-de precieze longitudinale en laterale uitlijning van elke kleurlaag ten opzichte van de anderen-is de allerbelangrijkste kwaliteitsmaatstaf bij meer-flexografisch printen in kleur. En het is hier dat CI- en stack-architecturen zich heel anders gedragen.
Bij een CI-pers wordt de baan bij elke drukkneep tegen de gemeenschappelijke afdruktrommel geklemd. De afstand tussen de stations wordt bepaald door de trommelgeometrie, en het web kan niet uitrekken of wegglijden tussen de knepen, omdat de trommel een continue ondersteuning biedt. Onderzoek gepubliceerd inPolymeertechniek en wetenschapOnderzoek naar het baanspanningsgedrag in rol-naar-systemen laat zien dat CI-configuraties een registerfoutvariantie produceren die 30-50% lager is dan vergelijkbare stapelconfiguraties bij gebruik van rekbare substraten zoals PE-films of dunne non-wovens.
Dit voordeel komt voort uit de natuurkunde, niet uit betere techniek. Een ondersteund web is bestand tegen verlenging; een niet-ondersteund web tussen rollen rekt zich uit onder spanning. Bij een stapelpers overspant de baan een opening tussen de uitgangsrol van het ene station en de invoerrol van het volgende. Tijdens die overspanning werkt er spanning op de volledige niet-ondersteunde lengte. Als het substraat elastisch of visco-elastisch is-wat de meeste plastic films zijn-, wordt de overspanning iets langer, waardoor de positie verschuift waar de volgende kleur terechtkomt.
Moderne stapelpersen lossen dit probleem op door gebruik te maken van gesloten-lusregistratiesystemen met videosensoren of fotodiode-arrays die gedrukte markeringen detecteren en de fasering van de plaatcilinders in realtime aanpassen. IEEE-conferentieverslagen over industriële elektronica documenteren adaptieve besturingsstrategieën-inclusief model-voorspellende controllers en op verstoring-waarnemers-gebaseerde compensatie-die de registerdrift bij stapelpersen aanzienlijk verminderen in vergelijking met oudere open-loop-ontwerpen. Maar zelfs met geavanceerde bedieningselementen zal een stapelpers die rekbare film verwerkt doorgaans een grotere registervariatie vertonen dan een CI-pers die hetzelfde materiaal met dezelfde snelheid verwerkt.
Voor een procestaak met vier-kleuren waarbij een strakke uitlijning van punt--punt van belang is-halftoonafbeeldingen, fijne lijnen, kleine tekst-is dit verschil bij nadere inspectie met het blote oog zichtbaar. Voor minder veeleisende toepassingen zoals effen-bloklogo's of steunkleurdekking kan het verschil verwaarloosbaar zijn.
Substraatcompatibiliteit
Films en dunne webs
BOPP, LDPE, LLDPE, PET en films met een dikte van minder dan ongeveer 30-40 micron presteren over het algemeen beter op CI-persen. De doorlopende trommelrug voorkomt het fladderen van de baan, vermindert de cumulatieve rek en handhaaft een consistente spleetdruk over de baanbreedte. AHoge snelheid vier kleuren Flexo-drukmachinegebouwd op een CI-platform is de standaardaanbeveling voor converters waarvan het primaire substraat flexibele film is.
Stapelpersen kunnen films draaien, maar ze vereisen een zorgvuldigere spanningsinstelling, lagere maximale snelheden en vaak bredere printmarges om een grotere potentiële registerdrift op te vangen. Sommige operators compenseren dit door films met lagere spanning te laten draaien en een lagere doorvoer te accepteren,-een afweging-die alleen economisch zinvol is als de pers ook substraten verwerkt waarbij het stapelontwerp compenserende voordelen biedt.
Papier en karton
Hier is het beeld omgekeerd. Papier en karton zijn onder productiespanning maatvast. Ze strekken zich niet merkbaar uit tussen stations, dus het web-voordeel van de CI-drum is minder waardevol. Ondertussen profiteert papier van het vermogen van de stapelpers om dikkere materialen gemakkelijker te verwerken.
Waarom? Omdat bij een CI-pers dik karton zich moet aanpassen aan de kromming van de gewone afdruktrommel. Als het bord stijf genoeg is, is het bestand tegen aanpassing, waardoor een ongelijkmatige drukverdeling over de baanbreedte ontstaat-meer druk aan de randen waar het bord van de trommel loskomt, minder in het midden. Dit effect, gedocumenteerd in de technische documenten van TAPPI over de uniformiteit van de afdrukcilinderdruk, veroorzaakt een inconsistente inktoverdracht en zichtbare strepen op de voltooide afdruk.
Een stapelpers, met zijn kleinere individuele afdrukcilinders, heeft bij elke kneep een vlakkere lokale geometrie. Dik karton past zich gemakkelijker aan een afdrukcilinder met een kleine- diameter dan aan een grote gebogen trommel. Voor verwerkers die voornamelijk papieren etiketten, vouwkarton of gegolfde voor-printliners van meer dan 200 g/m² gebruiken, levert een stapel-geconfigureerde vier- kleurenpers vaak een consistentere kwaliteit.
Non-wovens en speciale materialen
Spunbond en meltblown non-wovens vormen extreme uitdagingen voor elke flexo-architectuur. Ze worden samengedrukt onder knijpdruk, herstellen gedeeltelijk nadat ze er doorheen zijn gegaan, vertonen zeer variabele dikteprofielen en verbruiken overtollige inkt. Noch CI- noch stapelontwerpen gaan op elegante wijze om met deze materialen, maar CI-persen presteren doorgaans marginaal beter omdat kortere inter{2}}paden de kans op dimensionale verandering verkleinen voordat de volgende kleur landt.
Metaalfolies, gemetalliseerde films en gelamineerde barrièrestructuren zijn over het algemeen goed -geschikt voor CI-persen vanwege hun dimensionale stabiliteit in combinatie met gevoeligheid voor krassen door niet-rollende rollen,-een factor die de voorkeur geeft aan het CI-baanpad met minder rollen-.
Snelheids- en doorvoeroverwegingen
"Hoge snelheid" betekent verschillende dingen, afhankelijk van de context. Bij het afdrukken van smalle- weblabels (baanbreedten van minder dan 500 mm) worden snelheden van 100–150 meter per minuut als snel beschouwd. In brede- flexibele verpakkingen (1000+ mm) zijn snelheden van 250–350 meter per minuut routine.
CI-persen bereiken over het algemeen hogere maximale snelheden dan gelijkwaardige stapelpersen bij het draaien van films. De reden heeft opnieuw te maken met de registerstabiliteit-bij hogere baansnelheden worden dynamische effecten (trillingen, spanningstransiënten, aërodynamische flutter) duidelijker en wordt het stabiliserende effect van de CI-trommel verhoudingsgewijs waardevoller. Uit technische specificaties gepubliceerd door apparatuurfabrikanten blijkt consistent dat CI-persen 15-25% sneller presteren dan vergelijkbare stapelconfiguraties op filmsubstraten.
Op papier en bord, waar de registerdynamiek minder beperkend is, wordt het snelheidsverschil kleiner. Een goed-afgestemde stapelpers die etiketten van kraftpapier verwerkt, kan de doorvoersnelheid van een gelijkwaardige CI-machine op hetzelfde substraat evenaren of benaderen.
Voor kopers die eenHoge snelheid vier kleuren Flexo-drukmachine, is de praktische vraag niet welke architectuur in absolute termen sneller is-maar welke architectuur sneller ishunoverheersende substraatmix, gezien hun typische taaklengte en wisselfrequentie.
Implicaties van het droogsysteem
De droogcapaciteit heeft een sterke wisselwerking met de architectuurkeuze. In een CI-pers moeten droogmodules (heteluchtmondstukken, IR-panelen of UV-lampsamenstellen) passen in de beperkte boogsegmenten tussen printstations rond de trommel. De ruimte is beperkt. De droogeffectiviteit hangt af van de efficiëntie van het mondstukontwerp en de luchtsnelheid en niet van de tunnellengte.
Bij een stapelpers is er meer verticale ruimte tussen de stations. Er kunnen langere droogtunnels worden geïnstalleerd, of er kunnen grotere IR/UV-uithardingsmodules worden geplaatst. Voor inkten op water-basis op poreuze substraten (papier, karton), waarbij het drogen deels door absorptie en deels door verdamping plaatsvindt, kan de extra droogruimte in een stapelontwerp voordelig zijn. Voor op oplosmiddel-gebaseerde of UV--uithardbare inkten op films waarbij het drogen/uitharden snel moet gebeuren binnen een kort tijdsbestek, kan de geforceerde nabijheid van de droger tot de drukkneep door de CI-pers daadwerkelijk helpen door ervoor te zorgen dat de inktfilm onmiddellijk na het overbrengen wordt behandeld voordat deze kan uitharden of migreren. Kopers die eenHoge snelheid vier kleuren Flexo-drukmachinemoet de beoogde inkt-substraat-droogcombinatie evalueren voordat de architectuurkeuze wordt afgerond.
ASTM F1942, waarin de prestatie van UV--inkt op flexibele substraten wordt besproken, merkt op dat de uithardingsdiepte en hechtingssterkte gedeeltelijk afhankelijk zijn van het interval tussen inktoverdracht en blootstelling. Kortere intervallen verminderen de zuurstofremmende effecten op het inktoppervlak. Deze subtiele factor geeft CI-persen soms een voorsprong bij UV-uithardingstoepassingen, hoewel het verschil vooral meetbaar is in laboratoriumomstandigheden en niet duidelijk zichtbaar is in de dagelijkse productie.
Omschakeling en operationele flexibiliteit
Stapelpersen bieden operationele voordelen die niets te maken hebben met drukmechanismen:
Toegang tot individuele stations:Elk station bevindt zich op een andere hoogte, waardoor het verwisselen van platen, het verwisselen van rasterwalsen en het schoonmaken eenvoudiger wordt voor operators die staand werken. Op een CI-pers moeten lagere stations dichtbij de vloer worden gebogen of gehurkt.
Stationsisolatie:Een station kan worden uitgeschakeld of omzeild zonder dat dit gevolgen heeft voor de rest van de pers. Het uitvoeren van een twee-kleurentaak op een vier-stapelpers betekent eenvoudigweg dat de bovenste twee stations inactief blijven.
Modulaire uitbreiding:Bij sommige stapelontwerpen is het mogelijk om later een vijfde of zesde station toe te voegen door een andere module bovenop de bestaande stapel te installeren. CI-persen kunnen niet verder worden uitgebreid dan het aantal satellietposities dat oorspronkelijk rond de trommel was ontworpen.
CI-persen bieden hun eigen voordelen:
Snellere voorbereiding:Omdat alle stations een gemeenschappelijk referentiepunt (de CI-drum) delen, verloopt het instellen van de afdruk en het register voor alle kleuren sneller zodra de initiële instellingsparameters zijn vastgesteld.
Minder afval tijdens het opstarten:Een korter webpad betekent dat er minder materiaal wordt verbruikt voordat de eerste verkoopbare afdruk uit het eindstation komt. Op dure substraten-gemetalliseerde films en barrièrelaminaten-heeft deze vermindering van opstartafval een reële kostenbetekenis.
Vloeroppervlak en installatie
CI-persen zijn breder en dieper dan gelijkwaardige stapelpersen. De gewone afdruktrommel heeft een bepaalde minimale diameter nodig om goed te kunnen functioneren, en de radiale opstelling van de stations eromheen creëert een voetafdruk die zich in alle richtingen naar buiten uitstrekt. Voor een vier-CI-kleurenpers is doorgaans een rechthoekig installatieoppervlak nodig van ongeveer 4–6 meter bij 3–5 meter, afhankelijk van de baanbreedte en de accessoireconfiguratie.
Stapelpersen zijn smaller maar groter. Het verticaal stapelen van stations verkleint het vloeroppervlak, maar verhoogt de eisen aan de plafondhoogte. Voor faciliteiten met beperkte horizontale ruimte maar voldoende vrije ruimte boven het hoofd, kan een stapelpers passen waar een CI-pers niet zou passen.
De vereisten voor de fundering verschillen ook. CI-trommels zijn zware roterende massa's-vaak enkele duizenden kilo's-die tijdens bedrijf trillingen overbrengen naar de machinebasis. Een goede isolatiemontage en een fundering van gewapend beton zijn standaardaanbevelingen volgens de ISO 10816-normen voor mechanische trillingsmeting en -evaluatie. Stapelpersen verdelen het gewicht gelijkmatiger over een kleinere voetafdruk, maar vereisen nog steeds trillingsisolatie, vooral bij hoge rotatiesnelheden.
Eigendomskosten
De kapitaalkosten zijn in het voordeel van stapelpersen op vier-kleurniveau. Minder nauwkeurig-bewerkte componenten, geen CI-trommel met een grote-diameter en een eenvoudigere montage vertalen zich in een lagere aanschafprijs-doorgaans 20-35% minder dan een CI-machine met vergelijkbare- capaciteit.
De bedrijfskosten liggen genuanceerder. CI-persen genereren minder afval op moeilijke substraten, waardoor de materiaalverspillingskosten afnemen. Ze hebben ook de neiging om de registratie consistenter bij te houden, waardoor het aantal herbewerkingen afneemt. Over een eigendomsperiode van vijf- jaar met zware filmproductie kunnen deze operationele besparingen de hogere initiële kapitaalinvestering compenseren.
Stapelpersen hebben een lagere onderhoudscomplexiteit per-station. Voor het vervangen van een versleten afdrukcilinder in één station is het niet nodig om de hele machine opnieuw uit te lijnen- rond een gemeenschappelijke trommel. De inventaris van reserveonderdelen is ook eenvoudiger omdat identieke stationcomponenten over alle vier de posities kunnen worden gedeeld.
Beslissingskader
De keuze tussen CI en stapel voor een vier-kleurenflexopers komt uiteindelijk neer op het afwegen van drie factoren:
Substraat profiel.Als meer dan 60% van het productievolume uit film bestaat (BOPP, PE, PET, nylon), neig dan naar CI. Als meer dan 60% uit papier of karton bestaat, leun dan richting de stapel. Als de verdeling dichter bij 50/50 ligt, overweeg dan of filmopdrachten nauwere toleranties vereisen (proceskleur, fijne details) of dat ze grotendeels solide zijn-spotwerk waarbij de registertolerantie losser is.
Taaklengte en wisselfrequentie.Lange runs op consistente substraten bevorderen CI (betere stabiele- prestaties). Frequente wisselingen tussen gemengde substraten bevorderen de stapeling (gemakkelijkere stationtoegang, snellere individuele stationconfiguratie).
Groei traject.Als er een realistische mogelijkheid bestaat om binnen de levensduur van de machine verder uit te breiden dan vier kleuren, controleer dan of het kandidaat-stapelontwerp de modulaire toevoeging van stations ondersteunt. CI-persen zijn vergrendeld op hun oorspronkelijke stationtelling.
A Hoge snelheid vier kleuren Flexo-drukmachine-Of CI of stack- een aanzienlijke kapitaalinvestering is. Geen van beide architectuur is universeel superieur. De juiste keuze is de keuze die past bij de specifieke combinatie van substraten, producten, volumes en operationele beperkingen die de activiteiten van de koper vandaag en in de nabije toekomst bepalen.
Referenties
- Technische Vereniging van de Pulp- en Papierindustrie (TAPPI).TAPPI technische informatiepapieren: drukuniformiteit van afdrukcilinders bij het afdrukken van rollen- tot- rollen. TAPPI Press, Atlanta, GA.
- ASTM Internationaal.ASTM F1942: Standaardgids voor het bepalen van de prestaties van UV-uithardbare inkten en coatings op flexibele substraten. ASTM, West Conshohocken, PA.
- ASTM Internationaal.ISO 10816-serie: Mechanische trillingen - Evaluatie van machinetrillingen door metingen aan roterende onderdelen. ISO, Genève. (Gezamenlijk overgenomen door ASTM.)
- ISO Technische Commissie 130.ISO 12647-6: Grafische technologie - Procesbeheersing voor de productie van half-Toonkleurscheidingen, proefdrukken en productieafdrukken - Deel 6: Flexografisch printen. ISO, Genève, 2017.
- Choi, J., en K. Im. "Baanspanning en registercontrole in meerlaagse printsystemen van rol-naar-rol."Polymeertechniek en wetenschap, Vol. 55, nummer 9, 2015, pp. 2010–2020.
- Yoshida, F., et al. "Model voorspellende registercontrole van rol-naar-rol webverwerkingssystemen."Proceedings van de IEEE Internationale Conferentie over Industriële Elektronica en Toepassingen, 2017.
- Verhoef, H., et al. "Inktoverdrachtsmechanisme bij flexografisch printen: effect van rasterwalsgeometrie en substraatruwheid."Vooruitgang in organische coatings, Vol. 139, 2020, 105234.
- Vereniging van industriële metalliseerders, coaters en laminatoren (AIMCAL).Technisch handboek: Basisprincipes van webbeheer voor conversieprocessen. AIMCAL, Atlanta, GA.
- Amerikaanse Environmental Protection Agency.Richtlijnen voor controletechnieken voor flexibele afdrukbewerkingen. EPA-453/R-09-001. Washington, DC, 2009.
- Europees Comité voor Normalisatie.EN 13432: Vereisten voor verpakkingen die kunnen worden hergebruikt door compostering en biologische afbraak. CEN, Brussel, 2000.
