Жёсткие требования к гибким формам

Высокое качество и кратчайшее время исполнения работ — два фактора успеха современного флексографского производства. Одно из условий его достижения — надёжное и высокопроизводительное формное оборудование.

Wity Basis 600	Solutions Graphiques EDF

Pasaflex 30/40 P	Mekrom (Degraf) Concept 501 ETL

Jet Europe IF Wash	Flint Group Printing Plates Nyloflex Combi F I Super

DuPont Cyrel 1000 EC/LF	Toyobo (Crem) Compakta

Сократить время изготовления форм — остро стоящая во флексографии задача. Хотя производители не устают совершенствовать допечатное оборудование, организовать поточное формное производство с высокой степенью автоматизации удаётся не всегда.

Прочно обосновавшиеся во флексографии системы цифрового лазерного экспонирования чёрного масочного слоя (LAMS, Laser Ablative MaSk) решают задачу частично, исключая вывод изображения на фотоплёнку, но сохраняя в неприкосновенности последующие стадии традиционного техпроцесса.

Близкими к совершенству можно признать системы прямого лазерного гравирования (LEP, Laser Engraving Process), в которых изготовление форм состоит лишь из выжигания пробельных элементов мощным лазером. Но широкого распространения они пока не получили в силу ряда экономических и технологических причин, а спрос на традиционное «аналоговое» оборудование для выпуска флексографских форм растёт. На российском рынке его предлагают 11 производителей: AGI, Dantex Graphics, DuPont, Flexo Group, Flint Group Printing Plates (ранее известная как Basf), Jet Europe (Interflex), Mekrom (Degraf), Pasaflex, Toyobo (Crem), Solutions Graphiques, Wity.

Какие они бывают

Различают два типа систем для изготовления флексографских форм — универсальные комбинированные («башенные», или моноблочные), где все операции осуществляются на разных «этажах» одного устройства, и модульные (секционные), в которых за каждый этап (или группу этапов) отвечает отдельная секция. Главные плюсы башенных (характеристики см. табл. 2 — компактность, простота эксплуатации и сравнительно невысокая стоимость.

Функциональное назначение секционных, как правило, легко определяется по их обозначению: E — экспонирование, D — сушка, LF/PX — пост-экспонирование и финишинг.

Перечень комбинаций блоков, формирующих завершённую технологическую цепочку, и их характеристики см. табл. 1. Преимущества — большие форматы, широкие технологические возможности, в т. ч. формирование конвейерных (поточных) систем. Модули могут покупаться вместе или по отдельности.

О формных конвейерах скажем отдельно, ибо они реализуют последовательную обработку форм в одном устройстве, включающую операции вымывания, сушки, пост-экспонирования и финишинга (последнее — только для систем Dantex Graphics). Пока нельзя интегрировать в них секции основного экспонирования.

Выбор формного оборудования определяется специализацией производства, возможностями и требованиями печатных машин. Мало- и среднеформатные комбинированные или модульные системы подойдут для небольших этикеточных типографий, крупноформатные модульные и поточные линии — для репроцентров и гофрокартонных производств.

Свет — всему голова

Предварительное и основное экспонирование тесно связаны, хотя и имеют разные цели: при предварительном экспонировании оборотной стороны за сравнительно короткое время (0,5–3 минуты) формируется донная часть рельефа формы, происходит связывание растворённого в фотополимерном слое молекулярного кислорода, являющегося ингибитором (замедлителем) реакции полимеризации в ходе основного экспонирования. Результат — повышение светочувствительности пластины, сокращение времени основного экспонирования.

В широкоформатных модульных системах Combi F V Flint Group, DuPont Cyrel 2000 E, 3000 ETL, Mekrom Concept 501 ETL, Solutions Graphiques Modulflex 52/80 Exposure и Pasaflex 5280, оснащённых стеклянным столом и двумя группами ламп (сверху и снизу), оборотное и основное экспонирование производится без переворота пластины. Для исключения влияния отражённого света в устройствах двусторонней засветки есть специальная «шторка», «выезжающая» и закрывающая нижние лампы перед основным экспонированием.

«Использование цифровых пластин с чёрным масочным слоем, запись на котором заменяет аналоговый негатив — один из вариантов повышения эффективности флексографского формного процесса, — продолжает главный технолог “Полифлекс” Константин Зенюков. — Необходимо учитывать рассеивание света: для аналоговых форм оно больше из-за влияния фотоплёнки, тогда как минимальная толщина чёрного масочного слоя (2-4 мкм) в цифровых формах исключает его почти полностью — растровая точка растёт равномерно по всему профилю. Между негативом и пластиной могут просочиться пыль или мелкие частицы, что, вместе с возможными пузырьками воздуха из-за неплотного прижима негатива, часто приводит к браку».

Один из расходных материалов традиционного аналогового процесса — вакуумная плёнка, обеспечивающая плотный прижим негатива к фотополимерной пластине

Именно поэтому в составе экспонирующих устройств для традиционных пластин поставляются столы с шероховатой поверхностью, обеспечивающие высокое качество вакуумирования и отсутствие под негативом воздуха. Дабы расширить функциональность, DuPont стандартно (остальные поставщики — опционально) предлагает столы двух типов — «аналоговые» шероховатые и гладкие «цифровые».

Оригинальный компромисс аналоговой и цифровой технологий представила Kodak GCG — комплексную цифровую систему Flexcel NX Digital для изготовления флексографских печатных форм на базе широко известного офсетного термального CtP Trendsetter. Комплексное решение формирует специальный термочувствительный масочный материал, проходящий лазерное экспонирование в Trendsetter NX Narrow или Trendsetter NX Mid. Обработанное лазером покрытие с помощью входящего в комплект ламинатора плотно прикатывается к формной флексопластине Flexcel NX Digital Plate, подвергаемой традиционному УФ-экспонированию.

Ключевые параметры экспонирования, определяющие его время и качество, — интенсивность и равномерность поверхностного освещения, температура экспонирующего стола. Контролировать интенсивность помогают световые интеграторы (в обиходе — УФ-метры), измеряющие величину светового потока и, в зависимости от его значения, корректирующие время экспонирования (Dantex Graphics Aqua-Flex, DuPont Cyrel 1000 EC/LF, 1000 EC/D/LF, 2000 EC/LF, Solutions Graphiques Moduflex 52/80 E). Другой способ — измерение светового потока внешним прибором.

Повышение температуры ускоряет полимеризацию, заставляет корректировать время экспонирования, затрудняет контроль над процессом. Поэтому в большинстве модульных устройств есть системы термостатирования стола с помощью воздушного охлаждения, в некоторых — водяного (стандартно — в DuPont Cyrel 1000 EC/LF, 1000 EC/D/LF, 2000 EC/LF, Jet Europe IF 12/20, 13/21, Mekrom Concept 500, опционально — в системах EDF Solutions Graphiques). В устройствах с функцией двусторонней засветки возможно лишь воздушное охлаждение.

Известная ещё с 1999 г. технология экспонирования с помощью матрицы точечных источников света получила развитие в новых аппаратах Jet Europe IDI (Interflex Dynamic Imaging), где экспонирование ведётся в две стадии: на первой формируется прямоугольный профиль печатных элементов, на второй — обеспечивается конусный (65-75°) экспонированием через рассеивающий фильтр (диффузную плёнку). Свет от диодов даёт более крутой профиль печатных элементов, гарантирующий устойчивую растровую точку и меньшее растискивание при печати.

Вода или растворитель?

В вымывных процессорах заранее перфорированные пластины обычно монтируются на крепёжную планку со штифтами

Вымывание — удаление неполимеризованных в процессе основного экспонирования участков пластины (пробельных элементов), которые при контакте с вымывающим раствором набухают и вычищаются щётками. Выполняется в вымывных (формных) процессорах, реализуемых в виде самостоятельных устройств или верхних секций в составе комбинированных моноблоков. Состав вымывной жидкости определяет тип обрабатываемых пластин и возможности формного процессора.

Первыми на рынке появились сольвентовымывные устройства, работающие с растворителями на основе органических спиртов (DuPont Cyrel 1000P, 2000P, 3000P, Flexo Group EKO 35, Combitype A4, Flexo, Flint Group, Jet Europe IF, Pasaflex, Mekrom, Solutions Graphiques Linea, Compact FL), в числе обязательных компонентов — воздушная вытяжка, необходимая из-за присутствия паров растворителей.

Система фильтров для очистки воды в составе формного процессора Toyobo

Рост экологических требований привёл к появлению флексопластин, вымываемых водой с добавлением щёлочи, соответственно, процессоров для их обработки. Основное технологическое преимущество технологии — сокращение времени сушки до 20-30 минут. Среди водовымывных систем — аппараты Dantex Graphics, Flexo Group Combitype, Jet Europe Jet Line и Waterflex, Solutions Graphiques Aqua и Compact FLW. Процессоры AGI, Flexo Group EKO и Combitype, Jet Europe Polyflex, Toyobo, Wity могут быть равным образом оснащены для работы с сольвентными или водными вымывными растворами (вытяжной вентилятор для первых и система фильтрации для вторых).

Липкое покрытие для крепления форм может быть изготовлено самостоятельно — с его ролью справится не прошедшая финишинг засвеченная флексопластина

Исторически ассортимент сольвентных флексопластин значительно шире и по номенклатуре, и по толщине (0,6–7 мм); водовымывные (1,14–2,84 мм) выпускает меньше производителей (Flint Group, Jet Europe, Toray, Toyobo).

Принцип работы сольвентовымывных аппаратов — циркуляция постепенно насыщаемого полимером растворителя между питающим баком и вымывной секцией. Поскольку по мере роста концентрации полимера вымывающая способность снижается, максимальный уровень содержания полимера в нём не должен превышать 5%. Встроенные вискозиметры подают соответствующий сигнал в систему управления, отвечающую за сброс части растворителя в ёмкость для отходов и заправки в бак свежей порции раствора.

В сольвентных процессорах IF от Jet Europe при загрузке-выгрузке пластина находится в вертикальном положении, в процессе вымывания — в горизонтальном, над щётками. Стоящие на выходе щётки ополаскивают и обтирают пластину, исключая образование потёков невысохшего раствора

В сольвентных производствах необходимо продумать судьбу отработанного растворителя и учесть все затраты: производить его регенерацию самим или отдавать кому-то для переработки. Приобретение системы регенерации позволит экономить раствор, за счёт восстановления отработанного (до 90-93% объёма). Подобные установки предлагают поставщики флексографских формных устройств и сторонние производители (IST, ORFU и др.).

По-иному устроены водовымывные процессоры: в большинстве насыщение водного раствора полимером определяется визуально, а затем он вручную или автоматически (Jet Europe Jet Line, Toyobo On-line, Solutions Graphiques Aqua) сливается из бака, предварительно пройдя очистку. Не оснащаются системами очистки воды лишь аппараты Jet Europe, т. к. полимерные композиции водовымывных пластин Jet полностью растворимы и имеют европейский экологический сертификат.

Вымывные устройства Dantex Graphics работают по незамкнутому циклу (т. н. «полной потери воды»): питающий бак отсутствует, поступающая в аппарат извне вода сразу сбрасывается в канализацию после предварительной фильтрации.

Вымывные комбинации

Универсальные комбинированные устройства компактны, отличаются невысокой стоимостью и минимальной автоматизацией. Пластина монтируется на стол с липкой поверхностью (двухсторонний скотч или спец. покрытие), поднимаемый вместе с крышкой вымывного отсека. Вымывание — круговыми перемещениями стола над поверхностью щёток (или движениями самих щёток), погружённых в раствор лишь основанием, что предотвращает его излишнее впитывание в пластину, сокращает время её последующей сушки.

Продолжительность вымывания зависит от состава и температуры раствора, конструкции и давления щёток вымывного устройства, определяется опытным путём. Важный момент — постоянная температура раствора в процессоре. Среди комбинированных подобным сервисом могут похвастаться аппараты Jet Europe, Toyobo, Mekrom Concept 201, Wity и Mekrom Combine (опционально).

Комбинированное устройство Mekrom Concept 201 схоже по принципу работы вымывной секции с модульными системами: загрузка-выгрузка пластин со стола, вымывание — осевым вращением продольных щёток.

Для качественного вымывания форм и получения заданной глубины рельефа необходимо регулировать давление щеток, изменяя величину зазора между ними и опорной поверхностью в зависимости от толщины обрабатываемой пластины. В универсальных комбинированных устройствах величина зазора измеряется и выставляется вручную. Приятное исключение — автоматизация в аппаратах Dantex Graphics, Solutions Graphiques.

Конвейерная обработка

Благодаря объединению в конвейер всех технологических операций изготовления экспонированной водовымывной пластины, из устройства выходит готовая печатная форма

К более серьёзным и дорогим устройствам относятся модульные и конвейерные вымывные системы, в них автоматически регулируется температура раствора, постоянное контактное давление на пластины обеспечивают «плавающие» щётки на пружинном креплении. Сравнительно небольшое время сушки водовымывных пластин позволяет формировать конвейерные решения на базе модульных систем Dantex Graphics, Solutions Graphiques Aqua, Jet Europe Jet Line и Toyobo On-line.

Во всех модульных и поточных системах пластины устанавливаются по ширине монтажной планки со штифтами или листа с липким покрытием и транспортируются в секцию вымывания с помощью червячной или цепной передачи. По мере их продвижения и освобождения загрузочного стола оператор монтирует одну следующую или несколько рядом расположенных аналогичных пластин. Интересный способ загрузки в конвейерных аппаратах Dantex Graphics Aqua-Flex 480 и 900 — с помощью непрерывно движущегося по замкнутому контуру полотна с липким покрытием.

В конце вымывного тракта — завершающая чистка продольными вращающимися щётками, омывающими форму чистым раствором (с одной или двух сторон). На выходе пластина обтирается ворсистыми валиками или впитывающей материей и транспортируется в следующую секцию. Датчик контроля пластин на загрузочном столе конвейерных линий автоматически запускает механизм транспортировки, приводит в движение вымывные щётки.

Для сокращения времени вымывания и сушки производители формных процессоров экспериментально определяют минимальное время контакта пластины со щётками. При слишком затянутом вымывании или неправильном выборе растворителя рельеф пластины может быть повреждён.

Сушка

Для приобретения исходных размеров набухшая после вымывания форма помещается в сушильный шкаф, где под действием горячего воздуха из неё удаляется оставшийся растворитель.

Сушка — самая длительная часть флексографского формного процесса, занимающая 0,5–3 ч, в зависимости от толщины полимера и типа растворителя. Осуществляется в отдельных сушильных блоках модульных систем DuPont Cyrel, Flint Group F V, Jet Europe IF, Mekrom 500, Solution Graphiques Moduflex (маркируются буквой D) и комбинированных секциях, совмещающих операции сушки, пост-экспонирования, финишинга (модели DuPont Cyrel 2000D/LF , Mekrom 501 D/LF, Pasaflex 5280 D/LF) и основного экспонирования (DuPont Cyrel 1000 EC/D/LF, Mekrom Concept 302 EDLF, Pasaflex 3040 EDF, 3647 EDF, Solution Graphiques EDF 30/40, EDF 35/47, EDF 42/60).

Обычно в сушильных устройствах несколько сушильных полок (макс. 5-7 в крупноформатных системах DuPont, Flint Group Printing Plate, Jet Europe, Mekrom, Solution Graphiques), оснащённых калориферами и вентиляторами для подачи горячего воздуха заданной температуры. Важный момент — равномерность обдува воздухом, точное удержание температурного режима и автономность работы каждой секции: при превышении рекомендованных значений форма может дать сильную усадку.

В комбинированных башенных устройствах секции сушки обычно находятся под секциями пост-экспонирования и финишинга и отделены от них плотным теплоизоляционным материалом, исключающим попадание горячего воздуха в соседние отсеки.

Критерий окончания сушки — состояние растровых участков с тоновой градацией ниже 10%, которые при вымывании набухают сильнее теневых и плашечных растровых областей.

Наращивая обороты

Сокращают время технологического формного процесса не только рассмотренные конвейерные системы. EskoArtwork встроила в свои CtFP систему основного экспонирования, объединив две операции в одном устройстве (технология InLine UV Main Exposure).

По пути совершенствования процесса удаления неполимеризованного слоя пошли DuPont и MacDermid Printing Solutions, разработавшие системы термальной обработки экспонированных пластин. Принцип основан на разности температур плавления полимера до и после его экспонирования. Под воздействием ИК-лампы неполимеризованные участки расплавляются и удаляются специальным полотном. Режимы обработки «прошиты» в памяти устройства. Как отметил Дмитрий Змиевский, начальник формного участка «Полиграфф», где больше года успешно функционирует термальный процессор DuPont Cyrel Fast TD 1000: «Приобретя Cyrel Fast, мы сократили время получения готового комплекта форм до 40-50 минут: из техпроцесса исключены стадии изготовления фотоформ, вымывания и сушки, больше не надо решать проблемы с вакуумом в процессе экспонирования, регенерации вымывного раствора. Нашими расходными материалами стали цифровые фотополимерные пластины и нетканое полотно Fast».

И снова свет

Блок финишинга в целях экономии площади может устанавливаться сверху сушильного устройства

Завершающие этапы изготовления флексоформ осуществляются в устройствах пост-экспонирования и финишинга, придающих форме требуемые поверхностные свойства. В зависимости от конструкции устройства, проводятся одновременно или по отдельности, в соответствующих блоках.

В линейках Flexo Group и Jet Europe IF секции финишинга представляют собой отдельные блоки. Поскольку некоторое количество вымывного раствора остаётся в толще полимера даже после сушки, форма остаётся липкой и восприимчива к загрязнениям. Решает проблему коротковолновое излучение УФ-С в процессе финишинга, занимающего 70-90% времени основного экспонирования. Качественный финишинг — залог успешной печати: как подчеркнул технолог типографии «ГлобалФлекс» Cергей Кузовлев, липкая форма уже через несколько сотен метров печатного полотна станет набирать краску и «заливать» пробельные элементы.

Упрочняющая структуру фотополимера стадия дополнительного экспонирования помогает избежать деформаций формы во время печати. Продолжительность этапа равна или несколько меньше основного экспонирования.

О чём стоит помнить

Современное формное оборудование отличается не только быстротой функционирования, но и «сообразительностью». Для работы с разными типами пластин — электронная система программирования, запоминающая настройки, что особенно удобно в случае повторяющихся работ — достаточно выбрать номер программы. В памяти модульных вымывных процессоров, в среднем, хранится 9–30 рабочих режимов (рекордсмен в группе Nyloflex F V Exposure от Flint Group Printing Plates с 99-ю программами), учитывающих тип обрабатываемой пластины, её толщину, глубину рельефа, скорость вымывания. Комбинированные башенные устройства запоминают 9–15 технологических последовательностей (высшие результаты у Toyobo Compakta — 99, Mekrom Combine 200 — 20), определяющих время стадий экспонирования, вымывания, сушки и дополнительной обработки. Необходимое количество программ определяется числом используемых типов пластин. Поскольку на редком производстве встречается более 2-3-х типов, обычно достаточно 5-6-ти программных режимов.

Стабильность производственных показателей оборудования (режим выработки ламп, оценка освещённости, поддержание температуры экспонирующего стола, вымывающего, раствора, сушки и пр.) в большинстве систем контролирует электроника и во многом определяет удобство эксплуатации.

Главным же участником производственного процесса по-прежнему остаётся человек. Как подчеркнул Кузовлев, в основе любого успешного формного производства — постоянный контроль чёткости линий изображения, размера растровой точки, глубины рельефа по пробельным элементам с помощью микрометра и эмпирических вычислений.

Автор выражает признательность специалистам компаний B2Print, DuPont, Pasaflex, Supply Land, «Вариант», «ГлобалФлекс», «Итрако», «Новая лаковая компания», «Полиграфспектр», «Полиграфф», «Полифлекс», «Рексам», «Россита», «Тампомеханика», «Формат Принт» и «ЯМ Интернэшнл» за помощь при подготовке статьи.

Коротко о главном

Традиционное изготовление флексографских фотополимерных печатных форм — совокупность физико-химических и электрофотографических процессов:

• предварительного экспонирования оборотной стороны фотополимерной пластины излучением УФ-А (~360 нм), формирующим основание печатных элементов;
• основного экспонирования через негатив (или чёрный масочный слой цифровой пластины) излучением того же диапазона, формирующим профиль печатных элементов;
• вымывания неполимеризованных участков специальными растворами (водными или сольвентными);
• сушки;
• завершающего экспонирования (финишинга) коротковолновым излучением УФ-С (~250 нм) для устранения остаточной липкости поверхностного слоя формы;
• дополнительного экспонирования (пост-экспонирования) всей поверхности фотополимерной формы излучением УФ-А для упрочнения формы по всему объёму.