在塑料薄膜印刷过程中,套印不准是最常见的印刷故障之一。国家标准GB7707-87对于印刷套准的要求是:实地主要部分在0.5mm以内。层次主要部分在0.3mm以内。市场竞争使得客户对印刷品的要求越来越严格,实际上有许多印刷品尤其是一些知名企业的产品包装,仅达到国家标准是远远不够的。在印刷工序的材料消耗中,由于套印不准引起的消耗占了绝大部分。这既包括因增减速、更换膜卷等过程产生套印超差而造成的消耗,也包括正常印刷过程中其他因素所产生的套印超差消耗。因此,有效减少因套印超差所引起的印刷浪费,是塑料凹印企业一个重要的研究课题。
一、 套准的基本原理
由于印刷薄膜易拉伸及印刷路径较长等原因,在印刷过程中会不断地产生印刷误差。如果不能及时调整,误差逐步积累最终导致印品报废。所以在中高档软包装印机中套印控制变得非常重要。
在套印误差的调整方式上,有补偿辊调整和印版滚筒相位调整两种方式。传统的塑料软包装凹印机上大部分采用补偿辊方式,而新型的独立传动凹印机则省掉了套准补偿辊,采用印版滚筒相位调整方式。
套印误差的起因和大小都是不断变化的,要得到高的套印精度就必须在印刷过程中不断地对这些误差进行监视和校正。对于低速印刷,尚可用人工来控制校正。而对于高速印刷来说,要做到这一点实际上是不可能的,因此要提高产品质量和生产效率就必须采用套印控制装置。
套准控制系统是凹版印刷机的重要组成部分,其主要功能是对印品各色组的套印情况进行实时跟踪、检测和调节。套准控制装置主要由光电扫描器、横向套准调节机构和纵向套准调节机构及对版仪等组成。对套印的跟踪、检测主要由光电扫描器来完成;套印误差的调节则由横向套准调节机构和纵向套准调节机构共同来完成。
驱动电机通过控制纵向套准调节机构、驱动补偿辊来改变印刷路径长度或改变印版的相位,从而实现纵向套准调节。横向套准调节则是根据检测的误差来调节印版滚筒的横向相对位置。
二、 印刷套准的影响因素
在塑料薄膜多色印刷过程中,产生套印误差的因素主要有以下三种:
A、 由于各印刷单元机械的同步误差及印版滚筒加工精度等原因所造成的误差。这类误差是机械本身所固有的,只有通过提高印刷机械的性能和印版滚筒精度的方法来加以解决。
B、 塑料薄膜在印刷过程中受到拉伸、压缩、摩擦、剪切等力的作用,各种外力以各种不同的方式组合作用而使薄膜产生多种多样的力学效应特性。因此,减少这些力对塑料薄膜的影响并使得这种影响在各印刷单元基本相等,对于提高印刷精度具有重要的意义。
C、 第三类误差是由下列因素引起的:薄膜内在性能,如弹性模量等的波动,干燥箱中热风温度、风量、风速等的差异,油墨粘度的变化,生产保险温湿度的变化,印刷薄膜厚薄及松紧度的变化。此类误差随时间连续地变化且偏差量也不一定,是一种时变系统误差。
上述三种误差的影响因素可具体分为设备、套印控制系统、工艺及操作条件、印版滚筒、原辅材料及保险等,分述如下:
1、 设备因素:
印品的套印精度在很大程度上取决于设备本身的机械制造精度(印刷机墙板、牵引辊、导辊等)和所使用的计算机自动控制系统的技术水平,它直接决定了设备运行的平稳性。比如同样一套印版套筒,在一台印刷机上难以实现有效套准,而在另一台印刷机上却可以实现。也正因为如此,一些生产对版仪的企业不愿意把自己的对版仪安装在制造精度较差的印刷机上。
除设备的制造精度外,安装精度对印刷套准的影响也是十分重要的。比如墙板的安装精度,导辊的平行度、水平度等。
对于已服务多年的印刷设备来说,设备因素影响套印精度的例子尤为明显。设备维护保养不足会导致轴承等部件过早磨损、老化或电气元件失灵等,影响套印精度。因此,要做好设备的日常维护保养和定期检测、检修,以保证设备的正常运转。
2、 套准控制装置(自动控制装置):
在凹印生产过程中,只有套准控制装置正常工作,才能保证印刷套准。光电扫描器、横向套准调节机构、纵向套准调节机构或控制电路中的任何一个部分出现故障都会影响印刷套准,这就要求在出现套印不准现象时,必须对套准控制装置的各个组成部分逐一检查、排除。
(1)、开关是否接通?
(2)、电眼位置是否良好?有无沾上杂物?反光板是否清洁?
(3)、套印线是否明确(颜色太浅容易引起电眼捕捉困难)?
(4)、确认磁性传感器和保险丝是否良好?
(5)、后视镜是否污染?
(6)、对版仪是否使用正确?对版仪是否工作正常?
(7)、套印系统是否存在机械故障?
3、 工艺及操作条件:
(1)、薄膜张力:
在印刷过程中,张力变化范围小,套印精度就容易控制。相反,张力变化频繁、毫无规律,则会影响套印精度。因为张力的变化直接影响薄膜的伸长率,因此也就不同程度地改变着印刷路径的长度。
印刷机的张力控制系统一般由五部分组成:放卷部分、进给部分、印刷部分、出给部分、收卷部分。这样做对于提高印刷套准精度具有良好影响。
A、使各印刷单元薄膜的受力情况基本一致,薄膜两侧所受张力基本平衡。
B、吸收某些微小的变量,减少放卷、收卷部分张力波动对薄膜印刷单元张力的影响,使印刷单元的张力保持稳定。
C、在进给部分可以对薄膜进行预处理如预热等,使得进入各印刷单元的薄膜的表面状态基本一致。
在印刷塑料薄膜时,张力的设定对套印质量的影响是十分明显的,不同材质、规格的薄膜需要设定不同的张力,更换品种时要及时调整各部分的张力。张力太小易导致横向套印不准,张力过大则易引起成品尺寸缩短等问题。
在设定合理的张力后,应保持最小限度的张力变化。张力不稳定主要是由于自动张力控制系统的控制部件失灵、损坏或气压不稳定等原因引起的。除此以外,造成张力变化的因素如下:
A、温度、湿度的变化(保管保险的变化)。
B、基材的厚薄变化。
C、运行中速度的变化(增减速过程、马达运转不稳、负荷不稳定变化等引起的)。
D、薄膜与相关导辊的接触面的摩擦系数变化。
另外,在新旧膜卷换卷过程中,因放卷部分的张力发生波动会造成一定长度的套印损失。不过随着换卷张力控制技术的不断进步,这种损失会变得越来越少。
(2)、印刷压力:
在印刷压力的作用下,印版滚筒网穴中的油墨转移到承印薄膜上。压力过大易引起印刷折皱、印墨斜纹及由此带来的套准问题;印刷压力过小,则易造成脱墨、缺墨及由此产生的套准问题。印刷压力是通过压印胶辊与印版滚筒的相互挤压产生的。而具体实现这个压力却有着不同的方式。大部分印刷机采用印版滚筒相对固定、压印胶辊对印版滚筒施加压力的形式。当然,也有的采用压印胶辊相对固定、印版滚筒对压印胶辊施加压力的方式。两种方式各有各的特点。不管采用那种方式,应注意以下问题:
A、调节时应使压印胶辊两端的压力值相等并保持不变,在印版滚筒相对固定方式中,压印胶辊的升落由两个气缸控制,印刷压力的大小通过气压阀来调节。印刷压力的稳定就必须保证气源的稳定。气缸供气不足或气压不稳定都会造成压印胶辊两端的压力不一致,导致压印胶辊运转不平稳,压印压力分布不均匀,从而使套印不准确。
而且测压引起的不平衡状态也会称为套印不良的原因,所以印版滚筒安装后检查水平是必要的。为了利于这种操作,可安装单侧压力调整手柄。不过在印刷中使用单侧压力调整手柄就容易出现横向套印不稳定、薄膜起皱等情况,对获得良好精度的印品是不利的。
B、用于塑料薄膜印刷的压辊,其结构多为轻压型,同时考虑到作业的方便而缺乏耐压性,所以如果加上500KG以上的压力的话,压辊就会发生弯曲,只要两端受到强压,中央部位就容易出现脱色现象。当然也就会造成套印失准。
C、压辊经长时间使用(300小时左右)后,由于油墨溶剂的影响,压辊的两端会发生膨胀。如果继续使用,那么该单元的印刷图案与其他单元的印刷图案相比宽度就会缩小,就会产生与过加压时相同的弓形状态。
压辊表面为合成橡胶,由于溶剂的作用而发生溶胀变形、划伤等,就需要经常研磨。研磨加工时必须注意防止压辊产生锥度,并使多色印刷时圆周长能够保持相同。如果有锥度,薄膜就容易起皱,横向套印就容易产生不稳定。另外,如果圆周长不一致,则纵向套印就容易产生不稳定。
(3)、导辊:
凹印机上使用大量的导辊来定位和传送薄膜。如果导辊运动精度差,就会导致薄膜张力的无规律变化,从而造成套印不准。印刷设备长时间运行时,由于自身及外界因素的影响,导辊可能会松动、变形及运转阻力发生变化(含轴承损坏),从而改变机组间的印刷路径长度或张力,并由此产生套印误差。另外,部分导辊直接与印品正面接触,可能会因为冷却不好致使导辊粘墨,同样也会轻微地改变印刷路径长度。因此在印刷过程中操作人员一定要定期检查导辊的运动状态,出现问题应及时排除。
另外,如果由于EPC边缘控制装置调整不当,则会因薄膜的蛇行传送直接造成套印误差。
(4)、干燥条件及冷却条件:
干燥箱温度、风量、风速等会直接影响承印薄膜的物理状态,尤其是干燥箱温度过高或不稳定可直接导致套印不良。当发现干燥温度等条件偏离正常条件时,要及时检查风机、电磁阀等控制装置是否正常。有时通过调节各干燥箱不同温度来对其他误差进行补偿,应该慎用。
印刷薄膜从干燥箱中出来后,本身还带有较高的热量,需要通过冷却辊加以冷却。冷却辊冷却状态不良则会造成各单元状况(如薄膜伸长率等)不一,也是造成套印误差的重要原因之一。
4、 印版滚筒:
人们常说“七分制版、三分印刷”,无疑是说印版滚筒的质量好坏对凹版印刷来说至关重要。其中,印版滚筒的加工精度对套印的影响尤为重要。
印版滚筒机械加工精度主要指标有:印版滚筒的圆跳动、同轴度、圆度、锥孔的锥度等。其中,印版滚筒的圆跳动对套印的影响最为直接和关键,其他因素都可不同程度地表现为印版滚筒运转时的圆跳动。
(1)、圆跳动对套印的影响:
印版滚筒的圆跳动误差较大,会导致薄膜张力变化无规律,并不同程度地改变整个印刷路径的长度,从而导致套印不准。
另外,印版滚筒是通过其两端(带键槽)的锥孔来定位和传递转矩的。而印版滚筒两端的锥孔又分别与机架上的两个固版(带键)锥头紧密配合,两个固版锥头与其上的键对印版滚筒分别起着轴向定位和径向定位的作用,并由锥头带动印版滚筒运动。如果印版滚筒两端的锥孔偏差较大,则会使固版锥头和锥孔不能实现紧密配合,印刷时就会影响印版滚筒的运行精度,从而影响印刷套准。
另外印版滚筒两端锥孔与印版滚筒的同心度也直接影响着印刷滚筒的平稳运转。如果印版滚筒在安装(焊接)锥孔时不能达到较好的同心度,必然会对套印带来不利影响。
(2)、印版滚筒直径必须按规定呈递增状态:
用于OPP薄膜、PET薄膜印刷时印版滚筒直径递增值一般为0. 03mm,而用于PE薄膜印刷时则为0. 05mm。如果印版滚筒直径偏差超差,就会给印刷带来很大的困难。所以,在加工凹印版滚筒时,必须严格地将印版滚筒的直径误差控制在允许的尺寸范围内。同时装版时应严格按照设计版序装版,否则就会引起套印偏差。
(3)、套印标记:
套印标记是套准系统的信息来源,它记录着套准(包括横向套准和纵向套准)的有关数据信息。在印刷过程中,套准系统是根据套印标记位移的变化量对印品的套印进行调节的。因此,必须保证印版滚筒上套印标记的位置准确,若超出了可调节的误差范围,必将会影响系统的自动跟踪系统,从而达不到准确套印的目的。
有时候由于制版误差的影响,从套印线来看是套准了,但实际上图文部分并没有套准,这时就需要进行套准补偿。
(4)、印刷滚筒的安装精度:
装版时,必须确保印版滚筒两端锥孔和固版锥头清洁,不能粘附油墨或其他杂质,否则会影响安装精度。装版完毕后,应用手试转,检查印版滚筒转动是否灵活、是否有松动现象。印刷前还可用分度表或径向跳动仪检测印版滚筒是否存在圆跳动,以便及时调整,保证印刷质量。
(5)、原材料因素:
A、承印薄膜:印刷薄膜荷叶边、厚薄不均、边缘不整齐等都会直接造成边缘控制不稳、张力变化,进而影响套准精度。另外,在印刷过程中,印刷基材、卷内接头、内在性能变化及膜卷偏心现象等均会引起一定的张力和印刷路径长度变化,因而在一定程度上也会影响印刷精度。
B、印刷油墨:油墨颜色会影响自动套准系统的跟踪灵敏度,套印标记颜色不同,光电扫描器接受到的反射光线的强度也就不同,相应的脉冲高度也就不同、墨色深则脉冲峰值大,墨色浅则脉冲峰值小。因此,对于浅色油墨,雕刻套印线时应予以注意。如黄色油墨颜色浅,反射光线强,形成的脉冲峰值较小,在实际中较难跟踪。
(6)、保险因素:
温度的急剧变化引起薄膜伸长率改变从而影响套印质量。湿度变化主要对一些易吸收水分的薄膜产生影响,对于尼龙等吸湿性薄膜来说,若储存环境的湿度较高,就会致使薄膜变形、起皱最终影响套准。
一般来说,印刷车间的温度应控制在18~25℃,相对湿度控制在55%~65%。若薄膜在印刷前已受潮变形,通过印刷设备的预加热装置可将影响因素降至最低。