ВЫБИРАЕМ УЗКОрулонную ФЛЕКСОмашину*

В статье объясняются особенности флексографских узкорулонных машин и формулируются критерии выбора с учетом требований производства.

* Окончание. Начало статьи — в Publish ? 2, 2003 г., стр. 48.

Скорость машины и скорость печати

Даже бегло сравнивая технические характеристики узко- и широкорулонных машин, можно заметить, что максимальная скорость первых вдвое меньше (150 м/мин против 300 и более), а реальная и подавно 60-80 м/мин. Что же ее ограничивает?

Отделочные операции Существенно снижается скорость при отделочных операциях. При высечке узкое место — удаление облоя. На скорость влияют тип высекаемого материала и конфигурация высечки. Если расстояния между этикетками малы, а их форма далека от круглой (самый простой для высечки вариант), то высока вероятность обрыва облоя — потеря десятков метров материала и нескольких минут для проводки облоя к шпинделю намотки сводит к нулю эффект от высокой скорости работы.

При печати картонной упаковки «тормозом» служит еще и приемный конвейер. На большой скорости операторы не успевают забирать заготовки и отслеживать брак. А тиснение фольгой снижает скорость до 30-50 м/мин.

Разбрызгивание краски Несовершенная конструкция красочных аппаратов некоторых машин приводит к разбрызгиванию краски на больших скоростях (более 100 м/мин). Закрытые ракельные системы свободны от этого недостатка, но они дороже и их установка возможна не на всех машинах.

Точность приводки Чем легче конструкция машины, тем хуже она держит приводку, особенно на больших скоростях. Класс машины можно оценить по тому, что происходит с приводкой при изменении скорости. В легких машинах приводка «убегает» при уменьшении скорости и требует повторной корректировки после возврата на первоначальный уровень. В среднем классе она после возврата восстанавливается. У высококлассных машин на приводку изменение скорости практически не влияет.

Недостаточная мощность сушек При больших скоростях печати сушки могут не справляться с закреплением краски. Неприятные последствия — перетискивание, слипание оттисков, смазывание и т. п., особенно при использовании маломощных УФ-сушек. Оснащенные ими машины часто не работают на скоростях больше 70 м/мин из-за недостаточного закрепления красок темных цветов.

Человеческий фактор При повышении скорости возрастает не только вероятность сбоев, но и количество ручных операций. Контроль за приводкой, замену рулонов, регулировку параметров печати и др. гораздо спокойнее проводить на небольшой скорости.

Все эти факторы определяют реальную скорость работы машин, печатающих этикетку и картонную упаковку, на уровне 60-80 м/мин независимо от максимальной указанной скорости (90-175 м/мин). Но при печати гибкой упаковки отсутствует высечка, поэтому здесь скорость больше (до 100-130 м/мин).

Дополнительные модули

Перейдем к оборудованию, которым машина комплектуется опционально. Номенклатура насчитывает до 150 позиций — рассмотрим только самые важные.

Модуль тиснения фольгой Тиснение фольгой — второй по популярности способ облагораживания оттиска после лакирования. Тиснение может быть горячее и холодное. Для горячего необходим специальный модуль, состоящий из шпинделя размотки фольги, шпинделя намотки использованной фольги и вала с нагревом, на который устанавливается штамп. Секция монтируется на отдельной станине, устанавливается в секцию высечки либо вместо печатной секции. Последний вариант универсальный — тиснение можно делать после любой секции. Масляный нагрев штампа равномернее распределяет температуру, электрический менее громоздок.

Оптимизатор, регулирующий шаг подачи фольги в штамп, экономит материал при тиснении небольших участков изображения. Иногда оснащается датчиком фотометки для работы с некоторыми видами голографической фольги. Горячее тиснение существенно снижает скорость работы машины.

Холодное тиснение фольгой — новая технология. В печатной секции на поверхность штампа (в этой роли — обычная флексоформа) наносится клей УФ-отверждения. Затем к материалу прикатывается фольга, прилипающая к клею. Окончательное отверждение клея выполняется в УФ-сушке. Технология исключает дорогостоящий металлический штамп, но капризна и пока недостаточно отработана.

Модуль коронной обработки Модуль коронной обработки необходим для повышения уровня активации полимерных пленок и фольги, чтобы обеспечить хорошую адгезию краски. Пленки подвергаются обработке коронным разрядом еще на стадии производства, но со временем уровень активации падает и может оказаться недостаточным для хорошей адгезии краски. Тогда надо «освежить» пленку перед печатью. Не все модели коронаторов работают с проводящими материалами (фольгой и металлизированной пленкой), при выборе модели это стоит уточнить.

Самоклеящиеся пленки обычно поставляются с акриловым покрытием (top-coated, или TC), для них дополнительная коронная обработка не нужна.

Устройство очистки полотна При работе с бумагой или картоном может потребоваться очистка полотна контактным или бесконтактным способами. Контактное устройство — обыкновенная щетка или несложная система из ролика со специальным полимерным покрытием, к которому пристает пыль, оседающая затем на съемном клеевом ролике. Один из видов бесконтактной очистки — трехкамерная система: с полотна щетками снимается заряд статики, затем оно встряхивается в камере потоком воздуха, а поднявшаяся пыль высасывается через щель. Бесконтактная очистка весьма эффективна, но недешева.

Переворот полотна, печать на обратной стороне и на клеевом слое Первые две операции встречаются на машинах, работающих с пленками и картонной упаковкой, второй способ по понятным причинам применяется для самоклеящихся материалов.

Самое распространенное устройство переворота полотна — система с перекрестными штангами. Она проста и недорога, основное требование — простая установка после любой секции. Недостаток — сильная деформация полотна при печати на картоне. При необходимости печатать на обороте в одну-две краски альтернативой является схема, при которой печать на обратной стороне производится изменением проводки полотна через печатную секцию. Но для этого нужна модификация печатной секции — установка дополнительных проводящих валиков. Поэтому ими оснащается только одна секция (первая или последняя).

Печать на клеевом слое используется для изготовления этикеток, наклеиваемых на прозрачные поверхности. Сам процесс печати не представляет проблем — нужно только несколько дополнительных валиков. Перед печатной секцией материал и подложка разделяются, а после печати материал с подложкой снова соединяются.

Ламинация Ламинация продукции, производимой на узкорулонных машинах, ныне уже не столь популярна. Чтобы получить глянец, чаще достаточно нанести слой УФ-лака. Но иногда ламинация необходима, и возникает вопрос: как это сделать? Есть два способа ламинации «в линию» — «холодная» и УФ-ламинация.

Для первой используется пленка (ОПП или ПЭТ) с уже нанесенным клеем, она бывает с подложкой и без нее. Для размотки пленки устанавливается отдельный шпиндель, прикатка идет парой валиков. Для пленки с подложкой нужен еще один шпиндель, на который наматывается подложка. Иногда модуль имеет собственную систему контроля натяжения пленки.

При УФ-ламинации в последней секции машины на поверхность материала наносится специальный клей УФ-отверждения. Затем производится прикатка пленки, а клей отверждается после прохождения УФ-сушки. Оба способа дороже обычной, «горячей» ламинации и дают худшее качество. Но стоимость модулей по сравнению с широкорулонным ламинатором относительно невысока.

Контроль печати Самое простое устройство для контроля печати — стробоскоп. Эта лампа дает частые синхронизированные со скоростью машины вспышки, позволяющие видеть полотно застывшим. Сейчас стробоскопы уступили место системам видеоконтроля, состоящим из видеокамеры, блока управления, сенсора и монитора. Сенсор отслеживает скорость вращения шестерни формного цилиндра, полученный сигнал управляет лампой-вспышкой, освещающей полотно, а видеокамера передает изображение на монитор. Перемещается камера в поперечном направлении вручную или с помощью электродвигателя. Модели отличаются программными опциями, большинство из которых используется редко.

Отдельно стоят системы контроля дефектов печати. В память системы заносится контрольный оттиск, а во время печати изображение сканируется и сравнивается с контрольным. В случае превышения заданной степени отклонения от нормы система сигнализирует звуковым, световым сигналом или нанесением метки на полотно. На монитор выводится изображение дефектного участка. Нынешние системы эффективно обнаруживают четыре вида дефектов — структурные (отклонение приводки, забивание формы и т. п.), уход цвета, марашки и полошение. Их стоимость на порядок выше, чем «обычной» системы видеоконтроля.

Перфорация Перфорация бывает продольной и поперечной. Классический случай продольной перфорации (почти не встречающийся в России) — бизнес-формы. Выполняется парой цилиндров «мама»/«папа», которые устанавливаются в уже существующий или отдельный модуль высечки. Поперечная перфорация происходит с помощью высекального штампа или специального цилиндра, в котором закрепляются перфорационные линейки.

Печать гибкой упаковки на линейной секционной машине

Рассмотрим основные устройства, которые должна иметь линейная секционная машина для печати на тонких безосновных пленках.

Улучшенная система контроля натяжения полотна У системы контроля натяжения полотна есть два основных параметра — минимальное натяжение, которое поддерживает система, и соотношение минимально и максимально возможного. Величина натяжения зависит от типа материала, его ширины и толщины. В идеале, машина для печати тонких пленок должна поддерживать стабильно минимальное натяжение полотна 15 Н (1,5 кг). Это соответствует ОПП-пленке толщиной 12 мкм и шириной 250 мм. Соотношение min/max натяжения определяет диапазон толщины материалов, которые можно использовать на машине, и должно составлять не менее 1:10.

Для тонких пленок обычно требуется намотка с уменьшающимся натяжением (taper tension). По мере увеличения диаметра рулона натяжение уменьшается на 20-80%. Величина должна задаваться с панели управления.

Охлаждение полотна Ключевая проблема при печати на тонких пленках — нагрев полотна. Если в классической широкорулонной планетарной машине полотно остается неподвижным при прохождении всех секций, то в секционной материал не только ощутимо нагревается после каждой сушки, но и проходит через сложную систему валиков. Пленка, особенно ПЭ и ПВХ, становится мягче и начинает тянуться. Причем нагрев полотна в УФ-сушках даже сильнее, чем при сушке горячим воздухом. Все это негативно сказывается на точности приводки. Для устранения проблемы каждая секция должна быть снабжена охлаждающим цилиндром, имеющим внутренний контур для циркуляции воды. Все цилиндры подключены к системе терморегулирования, их температура задается индивидуально. Лучше, если сушка (горячим воздухом или УФ) установлена непосредственно на цилиндре, это помогает точнее контролировать температуру. Полотно должно обхватывать цилиндр не менее чем на 180°; больший диаметр цилиндра предпочтительнее. Нормально функционирующая система охлаждения полотна поддерживает его температуру практически постоянной от размотки до намотки. В отличие от планетарных машин, в секционных нет мощной туннельной сушки, поэтому дополнительные охлаждающие валы перед намоткой обычно не требуются.

Эффективные сушки Ограниченные габариты секций узкорулонных машин не позволяют вписать в них мощные сушильные устройства или установить длинные сушки, аналогичные применяемым на планетарных машинах. Поэтому конструкция сушек должна быть максимально эффективной. Как правило, стандартные справляются с закреплением краски на скоростях до 150 м/мин. При больших необходимы дополнительные сушильные устройства.

Двухшпиндельный модуль намотки с прижимными валиками

Прижимные ролики на намотке Для предотвращения смятия полотна необходимы валики со спиральными насечками, разглаживающие полотно во время движения через печатные секции. Для того же служат и прижимные валики на модуле намотки (по одному на каждый шпиндель).

Антистатические устройства Как следует из названия, они нужны для борьбы со статическим электричеством, осложняющим работу с некоторыми видами материалов. Антистатические устройства бывают пассивные и активные. Первые — карбоновые щетки, создающие электростатическое поле, ионизирующее воздух и устраняющее статический заряд. Но они помогают не всегда, и приходится устанавливать активные нейтрализаторы. На них подается высокое напряжение (4-8 кВ), создающее противоположно заряженные ионы. Материал притягивает их, и статический заряд нейтрализуется. Обычно при работе с пленками активные нейтрализаторы устанавливают после размотки в середине машины и перед намоткой.

Работа со спиртовыми красками Несмотря на то, что по пленке и фольге можно печатать любыми красками, по соотношению «цена/уровень адгезии» больше подходят спиртовые. Они огнеопасны, поэтому все электрические разъемы в машине должны иметь взрывобезопасное исполнение. Но узкорулонные машины редко отвечают этому требованию.

Упаковка из картона — печать и отделка за один прогон

Традиционный цикл производства картонной коробки длителен и требует множества операций: офсетная печать, лакирование, биговка/тиснение, высечка, удаление облоя. Для каждой нужны отдельное оборудование и персонал. Однако узкорулонная флексографская машина обычно производит все эти операции в линию, имея дело не с листовым, а с более дешевым рулонным материалом. Но для успешной работы с картоном машина должна существенно отличаться от базовой модели.

Усиленная высечка При работе с картоном секция высечки испытывает огромные динамические нагрузки. В первую очередь, это отрицательно сказывается на долговечности работы — секция для высечки самоклейки при работе с картоном может быстро выйти из строя. В идеале секция высечки/биговки/тиснения картона должна иметь отдельную усиленную станину с мощными стенками; для удобства установки цилиндров может быть съемной. В секции намотки облоя полезна дополнительная пара тянущих его валиков.

Многие машины предполагают комплектацию секцией плоской высечки картона. В ней производятся высечка, биговка и выклад на конвейер. Недостатки — ограниченная производительность и более высокая цена.

Снятие деформаций полотна Первейшая проблема при изготовлении картонной упаковки из рулонного материала — деформация полотна. За время хранения в рулоне материал скручивается, а прохождение в машине через множество валиков усугубляет эффект. На выходе картонные заготовки бывают сильно деформированы, что затрудняет работу фальцевально-склеивающей линии. Помочь призваны проводящие валы увеличенного диаметра (130-150 мм) и специальный модуль — разглаживатель, или стретчер: специальные планки при прохождении полотна изгибают картон в направлении, противоположном принятому им за время хранения.

Секция ротационной высечки

Конвейерная приемка Приемный конвейер — одна из важнейших частей машины, работающей с картоном. После последней секции ротационной высечки картонная заготовка «вылетает» на приемные ремни конвейера, движущиеся с небольшой скоростью, за счет чего формируется каскад заготовок. В конце приемного конвейера находится отбойник, формирующий стопу заготовок, которую забирает оператор. Конвейер должен иметь достаточную длину (не менее 1,5-2 м), чтобы своевременно удалять дефектные заготовки. Как правило, конвейер оснащается счетчиком и устройством для программирования количества заготовок. По достижении заданного числа конвейер ускоряется, и между заготовками появляется разрыв.

Развитие этой конструкции — автоматические стеккеры. В них автоматически формируются стопы из заданного количества заготовок.

Увеличенный диаметр рулона на размотке Чем больше диаметр рулона, тем он дешевле и реже требует остановки для смены. Обычно машины для печати на картоне оснащаются усиленным модулем размотки, позволяющим использовать рулоны диаметром 1500 мм и более. Также часто в списке опций для них встречается двухшпиндельная система размотки с автоматической склейкой.

Электрический подъемник Это не роскошь, если учесть, что высекальный цилиндр весит до 250 кг.

Повышение эффективности

Некоторые нижеописанные системы давно известны, другие появились за последние пять лет. Одни применяются на большинстве машин, иные могут так и остаться в качестве опытных образцов. В любом случае, именно они определяют облик узкорулонной флексографской машины начала XXI века.

«Бесшестеренчатые» машины и формные гильзы Прежде всего, необходимо пояснить сам термин. Английские слова shaftless и gearless часто путают. Первое означает машины с индивидуальным приводом каждой секции, второе — машины, у которых отдельный сервопривод вращает формный цилиндр (реже — всю печатную группу) *.

* В принципе, в машине можно ликвидировать почти все шестерни, заменив их серводвигателями, управляемыми общим компьютером, такие модели уже есть на рынке. Но пока это слишком дорого, а главное — не очень надежно.

Преимущества индивидуальных приводов ярче проявляются при больших форматах печати, поэтому сейчас они чаще используются на широкорулонных машинах. Узкорулонные с индивидуальным приводом пока встречаются редко.

Главное достоинство бесшестеренчатого привода формных цилиндров — бесступенчатое изменение шага печати (как отмечалось выше, в обычных узкорулонных машинах — 1/8 дюйма). В сочетании с формными гильзами это дает новые возможности (разумеется, тогда серводвигатель приводит во вращение не формный цилиндр, а пневмошпиндель, на котором крепится гильза). Гильза стоит ощутимо дешевле, чем комплект из формного цилиндра и шестерни, она легче, занимает меньше места. Сервопривод может вращать формный цилиндр со скоростью, на 1-2% отличной от печатного цилиндра, что обеспечит оттиски на тянущихся материалах с очень точно выдержанной длиной.

Компьютерные системы контроля Компьютерная система контроля может выполнять следующие функции:

• ведение статистики работы (длина тиража, продолжительность печати, количество остановок и т. п.);
• контроль натяжения полотна (автоматическое поддержание и вывод текущих параметров на дисплей);
• контроль натиска и краскоподачи;
• автоматический контроль приводки (см. ниже);
• удаленный контроль и диагностику через модем или сетевое соединение;
• сохранение всех параметров работы машины с возможностью повторного использования и др.

Все функции управления системой обычно выносятся на отдельный пульт с сенсорным дисплеем.

Автоматический контроль приводки Системы автоматической приводки применяются только в машинах с моторизованной приводкой (продольной и поперечной или только продольной). Существует два типа систем — «метка-метка» и «метка-цилиндр».

В первых, сенсор считывает последовательно расположенные на полотне метки и при обнаружении отклонения дает сигнал на корректировку положения формного цилиндра. Сенсоров может быть несколько (по одному на секцию, за исключением первой) или один, в конце машины, что дешевле, но менее эффективно.

В системах «метка-цилиндр» преобразователь считывает скорость вращения цилиндра, а сенсор — метку на цилиндре. Результат сравнивается, разница определяет величину отклонения приводки. Система сложнее, но может использоваться и для приводки высекальных секций. При выборе стоит обратить внимание на паспортную точность. Она должна быть меньше, чем 0,1 мм.

Замена формного цилиндра

Помимо приводки на ходу, во многих машинах есть система автоматической предварительной приводки. После установки формного цилиндра (гильзы) в печатную секцию он автоматически переходит в позицию для точной регулировки приводки (±3-5 мм), которая производится вручную или автоматически.

«Быстрые» смены заказа Система «быстрой» смены заказа — неотъемлемая часть большинства современных машин. Несмотря на отличия в конструктивных схемах, общая цель проста — свести к минимуму время перехода на другой тираж. Полная смена заказа состоит из смены рулона, красочных аппаратов (включая красочный ящик, дуктор, анилоксовый вал и ракель) и формных цилиндров.

Выдвижной красочный ящик

Самый простой красочный аппарат для «быстрой» смены заказа имеет выдвижную конструкцию. После остановки машины аппарат выдвигается, обеспечивая удобный доступ, и все части последовательно заменяются на новые.

Вариант сложнее — съемный красочный аппарат, переставляемый на специальную тележку. На его место с этой же тележки устанавливается другой, в котором уже находятся новый красочный ящик и анилоксовый вал. Далее заменяется формный цилиндр, и секция готова к работе. Операции по очистке старых аппаратов выполняет помощник печатника уже во время печати нового тиража. Смена тиража происходит быстрее, но придется купить запасной комплект красочных аппаратов и тележки для их перевозки.

Таким образом, перед покупкой следует выяснить, какой именно системой оснащена машина, какие операции входят в 5-15 минут, заявленные производителем.

Логическое продолжение систем быстрой смены заказа — уже упоминавшийся платформенный принцип построения машины, при котором заменяются целиком печатные секции. На их место устанавливаются секции другого вида печати, отделочные секции и др. Такие машины стремительно набирают популярность, но стоят на 15-40% дороже.

Заключение

При описании всех составляющих узкорулонной флексографской машины намеренно не делалась привязка к конкретной марке или модели. Зная основные моменты, на которые стоит обратить внимание, при сравнении машин можно составить собственное представление об уровне конструктивных решений.

Выбор машины начинается с технических характеристик, но отнюдь ими не ограничивается. Важную роль в принятии решения играют экономика (рассрочка, лизинг, скидки и др.), срок гарантии и эффективность сервисного обслуживания, отзывы владельцев машин и многое, многое другое. Сравнивайте, оценивайте, спрашивайте — и делайте правильный выбор!

Об авторе: Денис Кузнецов (market@aqualon.ru), эксперт компании «Аквалон».