8 (14). Схема флексографской печати. Основные преимущества флексопечати при использовании упаковки и этикетки. (Флексографская печать как прогрессивный вариант печати.)

Н

Рис. 2.3-2

Флексографская печать (принцип)

а протяжении нескольких последних десятиле­тий был внедрён модифицированный принцип высо­кой печати, а именно флексография (рис. 2.3-2). Ча­ще всего он используется в упаковочной промыш­ленности для печати на различных материалах. Наз­вание «флексографская печать» (флексография) было введено в начале 50-х годов XX века (до этого называлась «анилиновая печать»). В противополож­ность высокой печати флексография работает с жид­кими красками и эластичными, т.е. мягкими и гибки­ми печатными формами (клише), а также с незначи­тельным давлением между формным цилиндром и запечатываемым материалом («kissprinting»). Гибкие печатные формы (ранее их изготавливали исключи­тельно из резины, а в настоящее время в основном из фотополимеризующихся материалов) дают воз­можность запечатывать материалы с очень шерохо­ватой поверхностью и даже ткани.

Флексография является единственным способом печати, которым могут запе­чатываться очень тонкая, гибкая и жёсткая фольга, почти все виды бумаги, толстый картон, упаковочные материалы с шероховатой поверхностью и ткани.

Достигаемое качество флексографской печати ни­же, чем в офсетной печати. Максимальное разреше­ние флексографии соответствует области низколиниатурных структур (линиатура 48 лин/см, в то время как в офсетной печати обычно используют линиатуры от 60 до 120 лин/см). Современные печатные формы, в основном изготовленные способом «Компьютер – пе­чатная форма», улучшают качество печати. Становит­ся возможной печать с линиатурой 60 лин/см (также до 120 лин/см). Новые печатные формы в совокупно­сти с соответствующими печатными красками и раз­витием машинной техники, в особенности в части на­несения красок (красочный аппарат), существенно улучшают качество флексографской печати.

Процессы

Эластичность форм флексографской печати в соче­тании с красками низкой вязкости позволяет печатать на невпитывающих и шероховатых поверхностях, что является типичным в производстве упаковки. Более того, флексографская печать особенно пригодна для запечатывания гибких материалов (например, пленки).

Печатный процесс требует небольшого давле­ния, при этом обеспечивается надежная передача красок с печатной формы на запечатываемый мате­риал. Давление должно быть равномерно распреде­лено по всем печатным элементам как в зоне конта­кта, так и по всей длине печати. Отклонения разме­ров цилиндра и радиальное биение устраняются за счет первоначального небольшого избыточного на­тиска. Предпосылкой для равномерного распреде­ления давления по всему запечатанному изображе­нию является постоянное давление печати при его незначительных колебаниях. Мягкие эластичные пе­чатные формы позволяют получить хороший ре­зультат при незначительном натиске, причём мож­но, например, печатать на гофрокартоне без разру­шения его структуры.

Следует обратить внимание на то, что слишком сильная деформация гибкой печатной формы приво­дит к значительному растискиванию растровых то­чек. В особенности это заметно на светлых участках, где находятся маленькие, тонкие и поэтому легко де­формируемые печатные элементы. Так как при этом речь может идти в основном о случайных ошибках, то корректура градаций на стадии допечатных процессов практически невозможна. Износ печатной формы, который увеличивается с числом отпечатан­ных оттисков, также приводит к увеличению разме­ров растровых точек, т.е. растискиванию.

Печатные формы

Печатные формы, также называемые «клише», из­готавливаются из резины или фотополимеризующихся материалов. Их твёрдость и толщина должны соответствовать используемому в данный момент запечатываемому материалу и сюжету. В качестве запечатываемых материалов широко используются: гофрокартон, бумага, полимерные пленки и фольга и др. К ним могут предъявляться специальные тре­бования (например, к упаковке для промышленных товаров или пищевых продуктов). Поэтому во флек­сографской печати применяются разнообразные ви­ды печатных красок. Это могут быть краски на вод­ной основе, спиртоустойчивые, бензиноустойчивые, устойчивые к эфирам, УФ-краски и т.д. Материал для печатных форм нужно выбирать так, чтобы он не набухал, не становился хрупким, не растворялся под воздействием красок.

Клише имеют либо плоскую форму и закрепля­ются на формном цилиндре с помощью клея или двусторонней липкой ленты, либо уже изготовлены в цилиндрической форме (например, по гильзовой технологии «Компьютер – печатная гильза»).

Резиновые клише.

Они изготавливаются путем мат­рицирования (тиснением отливных форм) с исполь­зованием сырой резины с последующей ее вулкани­зацией. Равномерность по толщине обеспечивается шлифовкой оборотной стороны клише.

Резиновые, а точнее эластомерные, клише обладают лучшим качеством, если нанести на всю их по­верхность эластомер и вслед за этим лазерным гра­вированием получить на ней печатный рельеф. Печа­тающие элементы (в отличие от фотохимического способа) имеют боковые грани, скошенные к основа­нию, в то время как верхняя поверхность имеет пря­мые вертикальные боковые грани. Это существенно повышает устойчивость клише к износу во время пе­чати тиража и уменьшает связанное с этим растаски­вание растровых точек (рис. 2.3-6).

Гравированные лазером клише ещё мало распро­странены, их линиатура растра составляет 40 лин/см, что существенно ниже, чем у фотополимерных печат­ных форм (где она составляет приблизительно 60 лин/см).

Фотополимерные печатные формы.

Фотополимеризующиеся материалы, из которых изготавливаются флексографские печатные формы, могут быть жид­кими (системы Liquid) или твёрдыми (система Solid), причём твёрдая их форма используется чаще. Сырь­ём для фотополимеризующихся материалов служат эластомерное связующее вещество, ненасыщенные мономеры и УФ-фотоинициаторы. Они растворимы в воде или в органических растворителях. При засвет­ке УФ-лучами происходит реакция полимеризации или «сшивание». Образованные путем этой реакции фотополимеры становятся нерастворимыми. При частичной засветке фотополимеры могут частично задубливаться, в то время как незасвеченные участки можно растворить, т.е. они сохраняют способность к вымыванию. Это свойство используется при изгото­влении рельефных печатных форм.

Твёрдые фотополимеризующиеся пластины по­ставляются в готовом для экспонирования виде такими фирмами, как BASF (например, формные пласти­ны Nyloflex) или DuPont (пластины Cyrel). Они быва­ют одно- и многослойными.

Однослойные пластины состоят из рельефного слоя (не «сшитого» фотополимера), покрытого за­щитной фольгой. Разделительный слой обеспечива­ет лёгкое отделение защитной фольги. Лавсановая основа на оборотной стороне пластины служит для ее стабилизации. На рис. 2.3-7,а представлено строе­ние однослойной печатной формы.

При обработке однослойных формных материа­лов сначала равномерно засвечивается оборотная сторона без копировального оригинала. Засветка оборотной стороны обеспечивает равномерное по всей площади «сшивание» фотополимеризующегося слоя и ограничивает глубину вымывания. Кроме то­го, она повышает светочувствительность слоя, обес­печивает стабильную структуру боковых граней и возможность образования промежуточного рельефа в тонких структурах, например, на растровых площа­дях (рис. 2.3-8).

Основное экспонирование производится под вакуумом после отделения защитной пленки с лицевой стороны пластины и размещения на лицевой поверх­ности пластины негатива (копируемого оригинала). Рельеф образуется путём фотополимеризации. Про­должительность и интенсивность основной экспозиции влияют на образование точек, углов боковых гра­ней и глубину рельефа в тонких структурах (напри­мер, растрированные участки на рис. 2.3-8).

После основного экспонирования производится вымывание. Посредством растворителя неполимеризированные (незасвеченные) участки печатной фор­мы вымываются. При этом используется механическая обработка щеткой. После вымывания печатная форма должна быть основательно высушена для того, чтобы проникший в рельефный слой растворитель полностью испарился. Далее следует равномерная за­светка пластины по всей площади без фотоформы, чтобы все области рельефа были полностью полимеризованы. Флексографская печатная форма в этом состоянии имеет клейкую верхнюю поверхность, к ко­торой прилипают пыль и грязь. При засветке УФ-лучами или при погружении в раствор бро­ма клеящая способность теряется. Клише для флексо­графской печати полностью готово.

Однослойные печатные формы изготавливаются толщиной от 0,76 мм (например, для печати на па­кетах, плёнках, тонком картоне) до 6,35 мм (напри­мер, для печати на гофрокартоне, мешках из бума­ги или пластика). При работе на пластинах толщи­ной до 3,2 мм могут использоваться линиатуры до 60 лин/см. Возможный диапазон градаций соста­вляет при этом от 2 до 95%. Более толстые печат­ные формы (от 4 до 5 мм) используются с линиатурами до 24 лин/см, они обеспечивают градацион­ный диапазон от 3 до 90%.

Многослойные пластины, предназначенные для качественной растровой печати, имеют строение, по­казанное на рис. 2.3-7,б. Они комбинируют в своей структуре принцип относительно твёрдых тонкослой­ных пластин со сжимаемой основой. Подложка сама образует сжимаемую основу для рельефного слоя и принимает на себя деформацию при печати. При этом сохраняется печатный рельеф (рис. 2.3-9). Ста­билизирующий слой обеспечивает почти полное от­сутствие продольной деформации вследствие изгиба плоской печатной формы при монтаже на формный цилиндр. Достигаемый эффект повышения качества печати имеет место в том случае, когда тонкие одно­слойные печатные формы со сжимаемым пористым слоем приклеиваются на формный цилиндр.

Структура формной пластины для системы «Компьютер - печатная форма» схематично пред­ставлена на рис. 2.3-7,в (например, цифровые флексографские формные пластины фирмы BASF). При удалении защитной фольги освобождается «чёрный» слой, на который, например, с помощью луча лазера (с длиной волны 1064 нм) можно осу­ществлять запись путем разрушения слоя (абля­ции). Лазерный луч разрушает чёрный абсорбирую­щий энергию слой. При этом на формной пластине осуществляется запись точка за точкой. Чёрный слой выполняет задачу копируемого оригинала (не­гатива). После завершения записи пластина засве­чивается по всей ее площади (предварительная и основная экспозиции) и дальше обрабатывается так же, как однослойная формная пластина для по­лучения рельефа (здесь нет никакого «лазерного гравирования», как пояснялось в случае изготовле­ния резиновых клише).

Монтаж печатных форм.

Плоские клише фиксируют­ся на формном цилиндре двусторонней липкой лен­той. Увеличение размеров печатающих элементов, обнаруживаемое в направлении печати, следует ком­пенсировать на допечатной стадии методом про­дольного сжатия.

Печатный аппарат

Печатные аппараты состоят, как представлено на рис. 2.3-2, из красочного аппарата, формного цилин­дра и печатного цилиндра. В настоящее время при­меняется два различных типа красочных аппаратов:

• система с дозировкой краски через зону контакта (рис. 2.3-11) между растрированным валиком и дукторным цилиндром;

• к расочный ракельный аппарат с растрированным валиком и с камерным ракелем (рис. 2.3-12).

Красочный аппарат с дукторным цилиндром (трёхваликовый красочный аппарат) является исходной, простой, приемлемой по цене системой, которая, од­нако, сегодня редко применяется на новых машинах. Дозировка краски с точки зрения ее подачи имеет ограничения. Если подаётся слишком много краски, то при больших тиражах промежутки между растро­выми точками на печатных формах залипают и пе­чатное изображение смазывается. При незначитель­ной подаче краски не обеспечивается полный ее пе­ренос на формную пластину и на печатном изобра­жении возникают непропечатанные места. Такая система дозирования красок, однако, находит частое применение совместно с лакировальными устройст­вами в офсетной печати при сплошном и выбороч­ном лакировании.

При возрастании требований к качеству печати становится необходимым улучшение красочных сис­тем. На современных флексографских печатных ма­шинах устанавливаются красочные аппараты с растрированными валиками и закрытой камерной ра­кельной системой.

Растрированные валики являются ключевым эле­ментом красочного аппарата. Геометрические параме­тры ячейки (углубления и распределение ячеек) опре­деляют в значительной степени объём (см³/м²) захвата краски растрированным валиком (рис. 2.3-13). В зави­симости от требования к толщине красочного слоя следует использовать валики с различными объёмами захвата краски.

Ракельное устройство обеспечивает заполнение углублений краской, т.е. заданный объем ее перено­са на клише.

О

Таблица 2.3-1

Свойства и способы изготовления хромированных и керамических растрированных валиков

бъем захвата краски ячейками валика и извле­чение ее из углублений, реологические свойства кра­сок, а также рабочие характеристики процесса и сог­ласование поверхностных свойств печатной формы и запечатываемого материала влияют на качество печати (равномерность, толщина красочного слоя, муарообразование и т.д.).

Сегодня широко распространены валики с хроми­рованной или керамической поверхностью (данные табл. 2.3-1). Рабочие значения линиатуры растров составляют от 150 до 300 лин/см при объеме ячеек 10 см³/м². Для выбора растрированных валиков име­ют значение следующие практические правила:

1. При толщине наносимого красочного слоя 2 мкм на запечатываемый материал (что соответствует величи­не 2 см³/м²) объём ячеек растрированного валика дол­жен аккумулировать 4 см³/м² (во флексографии, как и в офсетной печати, в первом приближении перено­сится на запечатываемый материал половина краски). Линиатура растра на валике в отличие от растрового клише должна в среднем быть в 5,5 раз больше (при растре 48 лин/см на форме линиатура растрированного валика в среднем - 260 лин/см). Клише с низкими линиатурами должны заменяться клише с более высокой линиатурой. Если линиатура растрированного валика незначительно отличается от линиатуры печатной формы, то возможна непропе­чатка элементов и образование муара.

2. Угол гравирования в 60° при шестиугольной форме растровой ячейки предпочтителен во многих случа­ях (но это не обязательное требование).

Концепции построения машин для многокрасочной печати

Для флексографской печати изготавливаются преи­мущественно рулонные машины по следующим схе­мам построения:

• планетарная система (рис. 2.3-14,а);

• секционная система горизонтального построения (рис. 2.3-14,б);

• секционная система вертикального построения (рис. 2.3-14,в).

Машины планетарного построения имеют по сравне­нию с секционными машинами преимущества в точно­сти продольной приводки, что обусловлено большим углом охвата запечатываемого материала (особенно при печати на гибких синтетических материалах). Ма­шины секционного построения очень распространены и обладают гибкостью относительно количества уста­навливаемых печатных секций, а также применения способов печати (комбинации различных способов). Планетарная система, напротив, накладывает ограни­чения на количество печатных секций и возможности использования различных способов печати.

Применение флексографского способа в листо­вой печати возможно обычно с использованием его в лакировальных устройствах листовой офсетной ма­шины.

Для специализированного применения (например, высококачественная печать металлизированными крас­ками на упаковочном материале, запечатывание синте­тических материалов) используются многокрасочные листовые флексографские машины.

Планетарные машины.

Они были разработаны перво­начально для того, чтобы можно было выполнять пе­чать с точным совмещением красок на эластичном ма­териале (рис. 2.3-14,а). Запечатываемый материал ле­жит во время печатного процесса на печатном цилин­дре и обеспечивает, таким образом, высокие возмож­ности стабильности положения. От 4 до 10 красочных аппаратов могут располагаться вокруг центрального печатного цилиндра (диаметром от 2 м и шириной от 300 до 3000 мм). Для того чтобы достичь необходимо­сти равномерности давления печати, печатный ци­линдр должен быть изготовлен с высокой точностью с минимальным биением по окружности цилиндра в пределах 5 мкм. Он должен быть оборудован систе­мой термостатирования с отклонениями ±1 °С (разни­ца в 1 °С у стального цилиндра диаметром от 1,80 м дает изменение радиуса около 10 мкм).

Печатные аппараты обслуживаются двигателями с винтовой регулировкой или вручную. Современные машины работают с использованием цифрового NC­управления (NC-Numerical Control), которое, учиты­вая такие параметры заказа, как толщина клише, длина и свойства запечатываемого материала, уста­навливает печатные аппараты относительно печатно­го цилиндра с допуском в 1мкм, что обеспечивает высокую точность совмещения красок. Стандартные печатные машины имеют ширину печати от 1300 мм, длину печати до 1000 мм при производственной ско­рости до 6,7 м/с.

Машины секционного построения.

У таких машин оди­наковые печатные аппараты расположены один за другим в ряд (рис. 2.3-14,6). Рулон с материалом обычно проходит через печатные аппараты таким об­разом, чтобы в соответствующем сушильном устрой­стве размещались механизмы натяжения полотна и проводки. Расположение аппаратов в ряд использова­лось первоначально в узкорулонных машинах (шири­на полотна около 500 мм) для печати этикеток. Между тем тенденция на рынке направлена в сторону увели­чения ширины полотна вплоть до 1500 мм. Производ­ственные скорости составляют до 4 м/с. Индивидуаль­ные приводы отдельных печатных секций обеспечива­ют многосекционное построение агрегатов и высокую точность совмещения красок в сочетании с высокока­чественным контролем движения полотна.

Флексографские печатные аппараты могут и ком­бинироваться, например, с печатными аппаратами для офсетной и глубокой печати, образуя гибридные печатные системы.

Секционные машины вертикального построения.

Из-за плохого совмещения они используются только для печати простых печатных изделий (продольное несовмещение составляет приблизительно ±0,2 мм), например, для изготовления сумок (рис. 2.3-14,в). Преимущество такого построения в отличие от пла­нетарного заключается в том, что в подобранных ма­шинах могут запечатываться две стороны.