Флексографическая машина

Флексография — это разновидность высокой печати, использующая эластичные (гибкие) печатные формы и низковязкую краску.

Давно устоявшееся мнение о флексографии как жалкой и несчастной родственнице опровергается цифровыми и техническими достижениями в области флексографии, ее успехами на упаковочном рынке, которые доказали, что она и в дальнейшем способна процветать и расширяться.

Эффект превращения флексографии в привлекательный сектор обусловлен рядом технических и рыночных факторов, среди которых, пожалуй, наиболее важными стали изменения в допечатном процессе. Особенно значительным достижением стало создание процесса изготовления цифровых флексографских печатных форм.

Своей популярностью флексопечать во многом обязана многообразию запечатываемых материалов, при этом перспективность того или иного материала почти не зависит от его печатных свойств.

Флексографские машины изначально разрабатывались для печати на упаковочных материалах и практически не имеют ограничений по типу запечатываемого материала. Как правило, материал выбирается исходя только из технологического процесса, который необходим для создания упаковки или иной продукции. Возможно использование бумаги, любого вида картона (мелованный, со специальным покрытием, ламинированный и т.д.), самоклеющихся материалах, металлической фольге, пленочных полимерных материалов любого типа и толщины (современные производители используют специальные средства для печати на ультратонких, чувствительных к нагреву пленках, как, например уникальная система «холодное зеркало»). Кроме того, возможно печатать на нестандартных материалах с грубой фактурой, таких, как, например ткань. Отсутствие увлажняющего аппарата, простой трехваликовый красочный аппарат, использование печатной формы с разнесенными по высоте печатными элементами удешевляет конструкцию машины, повышает ее надежность и ускоряет приладку на тираж.

Виды флексографских машин

Среди флексографских машин можно выделить узкорулонные (с шириной печати до 600 мм) и широкорулонные машины (с большей шириной). Кроме этого существуют специализированные листовые флексографские машины, предназначенные в основном для печати на гофрокартоне и других толстых упаковочных материалах.

Широкорулонные флексографские машины планетарного или ярусного построения могут печатать с высокими скоростями (300 м/мин и более) и используются в основном для печати упаковки и этикетки на пленочной основе. Такой тип флексографских машин имеет низкую оперативность при переходе с тиража на тираж и рассчитан на очень большие тиражи. Обычно это очень большие и сложные в обслуживании флексографские машины, требующие больших капиталовложений.

Для выпуска самоклеящейся этикетки широкое распространение получили узкорулонные флексографские машины линейного построения, не требующие больших вложений и обеспечивающие при этом достаточную производительность и функциональность. Стоимость такой флексографской машины на порядок меньше стоимости широкорулонной флексографской машины или полиграфического комплекса, построенного на базе многокрасочных офсетных машин полного формата, что означает, что ее могут приобрести не только крупные комбинаты, но и средние и даже малые типографии.

Современные технологии флексографской печати обеспечивают высочайший уровень качества печати, а секционный тип построения позволяет формировать конфигурацию, максимально соответствующую нуждам и возможностям конкретного заказчика. Кроме того, такие машины легко комбинируются в одну линию с различными отделочными устройствами, что значительно упрощает и ускоряет технологический процесс. Помимо флексографских печатных секций на них устанавливаются устройства вырубки/высечки, удаления облоя (для самоклейки), горячего тиснения, ламинации, УФ-лакирования, ламинирования, разрезки на листы и разделения на несколько рулонов, секции трафаретной печати и многие другие. Все это дает возможность сосредоточить весь технологический цикл в одном агрегате и получать на выходе готовое изделие, будь то гибкая рулонная упаковка или раскрой коробки.

Конечно, было бы неправильным говорить, что флексографская машина может полностью заменить офсет. Существуют области, в которых невозможно заменить офсетную машину как, впрочем и наоборот. Однако технологии как печатные, так и допечатной подготовки неуклонно развиваются. Современные флексографские машины способны воспроизводить растры с линиатурой 60 линий на см. и выше, что до сих пор во многих случаях считается стандартом при офсетной печати. Специальные средства допечатной подготовки позволяют точно учитывать искажения, возникающие при печати и добиваться прекрасной тонопередачи. Не надо забывать, что модное ныне стохастическое растрирование было разработано специально для низколиниатурной печати, каковой в то время и являлась флексография.

Флексографские печатные машины — это печатные машины, в составе которых преобладающее количество печатных секций работает на базе способа флексографской печати.

Строение флексографской машины

Строение красочного аппарата любой печатной машины связано в первую очередь со свойствами используемой краски. Во флексографии используются жидкие краски, вязкость которых близка к вязкости воды. Это дает возможность отказаться от сложной системы из 10-20 раскатных валиков, которая используется для получения тонкого красочного слоя в офсетных машинах. Флексографский красочный аппарат состоит всего из 3-х валиков. Резиновый валик, вращающийся в красочном резервуаре, передает краску на стальной или керамический передаточный валик, на поверхности которого имеются мельчайшие углубления. Такой валик называется растровым или анилоксовым. Избыток краски с его поверхности удаляется с помощью ракельного ножа. После этого дозированный слой краски с анилоксового вала переходит на печатные элементы формы, установленной на печатном цилиндре, и с нее — на запечатываемый материал.

Печатные и пробельные элементы на форме разнесены физически по высоте. Это приводит к тому, что отпадает необходимость зональной регулировки краски, и, кроме того, нет надобности в аппарате увлажнения. Все это сильно удешевляет конструкцию машины и делает простой и быстрой наладку на тираж.

Помимо относительной простоты строения печатного аппарата, использование жидкой краски дает еще одно преимущество, которое делает флексографию незаменимой в пищевой промышленности. Это возможность использования водорастворимых красок, необходимых при изготовлении упаковки для пищевых продуктов.

На протяжении почти всего XX столетия продолжалось совершенствование как процессов печатания и материалов для изготовления эластичных печатных форм, так и конструкций печатных машин. Все выпускаемые на сегодняшний день флексографские печатные машины (линии, агрегаты) можно разделить:

• по конструкции: секционного и планетарного построения, а также со встраиваемыми печатными секциями;
• по ширине рулона запечатываемого материала: на широко- и узкорулонные (узкоформатные);
• по виду запечатываемого материала: машины для печати на гофрокартоне, газетные флексографские печатные машины и универсальные печатные машины.

В свою очередь агрегаты секционного построения по расположению печатных секций можно разделить на горизонтальные линейные и вертикальные линейные (ярусные).

Другими важными достижениями флексографии, обеспечивающими ее успешное продвижение на рынке, являются бесприводные конструкции печатных машин и возможность производства складных картонных коробок в режиме inline (в линию). Важным преимуществом бесприводной флексографской печати является возможность применения рукавных формных систем, которые могут легко встраиваться в печатные машины. Это позволяет выполнять монтаж и подготовку форм вне печатной машины.

Применение поточных линий на базе флексографских печатных машин для производства складных картонных коробок получает все большее распространение, так как в этом секторе флексография имеет целый ряд преимуществ перед другими видами печати.

Типы ф лексографски х машины

Предшественницами современных встраиваемых секций были анилиновые печатные секции, появившиеся на рубеже веков. Они устанавливались в машинах, предназначенных для изготовления бумажных пакетов, и служили для 1- и 2- красочного запечатывания, или бумажных пакетов и пакетиков. Позже их использовали для печати на листах бумаги и бумажных мешках. Уже к середине нашего века многие тысячи таких секций были установлены в комбинированных машинах, состоящих из бумагообрабатывающих и печатающих устройств, для однопроцессного изготовления и запечатывания за один прогон бумажных пакетов и мешков, а также для печатания на листовой и рулонной бумаге. После появления полиэтиленовой пленки высокого давления тот же принцип был применен и для ее обработки. В последние годы появилось также много вариантов агрегатирования встраиваемых флексографских секций с установками для получения рукава из пленки экструзией с раздувом. Сегодня можно уверенно утверждать, что каждый, кто имеет дело с обработкой бумаги и пленки, в том числе и изготовители изделий из них, должен для эффективной и производительной работы использовать встраиваемые флексографские секции. При этом получается экономия по сравнению с производимыми раздельно печатью и обработкой, так как не требуются ни лишние перевозки полуфабрикатов, ни дополнительные помещения, ни дополнительный обслуживающий персонал, а количество отходов снижается.

Встраиваемые секции делаются для ширины запечатываемого материала от 250 до 3200 мм. В зависимости от производительности обрабатывающих устройств скорость движения материала достигает 400 м/мин. На рынке чаще всего встречается 3- и 4- красочные секции, однако строятся и 1-красочные секции, а наибольшая красочность одной секции — 6. За малым исключением, встраиваемые секции имеют ярусное построение, при котором в каждой печатной секции устанавливается индивидуальный печатный цилиндр (рис. 1). Привод встраиваемой секции обычно осуществляется от главного привода всей машины с помощью механических связующих звеньев. Имеются и такие агрегаты, в которых для встраиваемой секции устанавливается отдельный электропривод. В быстроходных машинах между отдельными печатными секциями требуется сушка теплым воздухом, так как иначе произойдет отмарывание краски при последующей обработке оттисков.

Рис.1красочная встраиваемая секция.

Простые встраиваемые секции нельзя использовать для печатания всех видов многокрасочных изображений и поэтому важно четко представлять себе технические возможности и границы применения каждого из их устройств. На простых встраиваемых секциях удачно получаются изображения в виде штриховых рисунков, плашек и литер. Бесмысленно печатать на них многокрасочные плашки с наложением красок, тонкие растровые изображения и надеяться получить при этом высококачественные оттиски.

Персонал, обслуживающий обрабатывающую машину, чаще всего не имеет специальных знаний в области флексографской печати. Необходимо четко усвоить, что качественная флексографская печать возможна только на рулонных печатных машинах.

Первая флексографская печатная машина, работающая по принципу , имела секционное ярусное построение, и в основе ее была встраиваемая секция. Обычно в составе многокрасочной печатной секции бывает 4 или 6 самостоятельных печатно-красочных аппаратов, расположенных зеркально и симметрично по 2 или по 3 аппарата по обеим сторонам станины. Все машиностроители придерживаются примерно одной и той же схемы построения машины, и схему, используемую в последние годы, можно считать стандартной (рис. 2). Лента запечатываемого материала движется от рулонной установки той или иной степени сложности через стабилизатор натяжения к печатной секции. В ней происходит запечатывание ленты несколькими красками, при этом после получения каждого оттиска его запечатанная поверхность подвергается сушке. После получения последнего оттиска лента проходит через общую туннельную сушилку, где все нанесенные краски должны окончательно закрепиться. Ярусные машины используются для печатания на различных, но обычно нерастягивающихся материалах. Точность продольной приводки в таких машинах достигает в настоящее время +0,2 мм. Для печатания на растягивающихся материалах и для получения более точной приводки на нерастягивающихся материалах применяются планетарные машины. В ярусной секционной машине может печататься или 6 красок на одной стороне ленты, или 5 красок на лицевой стороне и 1 краска на обороте, или соответственно может печататься 4+2 или 3+3 красок. Скорость печати в машинах ярусного типа достигает 400 м/мин, ширина материала составляет от 250 до 2500 мм. Такие машины активно раскупались около 25 лет назад, а теперь они все более вытесняются планетарными машинами.

Рис.2 6-красочная ярусная

Ярусные секционные машины с общим приводным колесом

Некоторое время назад на рынке появилась новая секционная ярусная машина (рис.3) с особым приводом печатных секций. Четыре или шесть печатно-красочных аппаратов, установленных в 2 или 3 яруса, приводились от одного центрального колеса. В этой машине соединилось одно из достоинств планетарного построения (одно общее приводное зубчатое колесо), а именно, точность привода и, следовательно, меньшая ошибка продольной приводки, с достоинством ярусного расположения печатно-красочных аппаратов со своим печатным цилиндром в каждом аппарате, а именно, малая ширина зоны печатного контакта между печатным и формным цилиндрами, что особенно существенно при большой длине оттиска.

Рис.3 6-красочная ярусная секционная машина с общим приводным колесом.

Подобное построение секции с многими печатными цилиндрами соответствует обычной схеме секционной ярусной машины. На таких машинах также возможно запечатывание лишь нерастягивающихся материалов. Точность продольной приводки лежит в пределах + 0,1 мм.

Запечатывание оборотной стороны ленты в отдельных секциях невозможно.

Первая планетарная, или одноцилиндровая, машина, в которой вокруг центрального печатного цилиндра большого размера подобно сателлитам располагались формные цилиндры с красочными аппаратами, появилась в 1953-1954 годах. Потребность в таких машинах возникла в промышленности, занимающейся обработкой синтетических пленочных материалов, так как такой способ построения обеспечивает наилучшие условия приводки ленты в процессе печатания. Здесь лента разматывается с рулона стабилизатором натяжения, затем попадает на общий печатный цилиндр, уже первым формным цилиндром прижимается к печатному, далее движется в состоянии, без смещения относительно общего печатного цилиндра, от которого она отрывается уже только после прохода через последнюю печатную пару. Еще раз подчеркнем, что лента при этом не сдвигается относительно печатного цилиндра, а значит, во время печатания не происходит нарушения приводки красок. При соответствующей системе привода точность продольной приводки составляет 0,1 мм. Для ротационной печатной машины это самая высокая точность, и здесь она достигается без каких-либо дополнительных механических или электронных устройств приводки красок.

Сердцевиной планетарной машины является общий печатный цилиндр, радиальная точность которого должна быть очень велика, а его температура — строго постоянной во время печатания всего тиража.

На рынке известны 4-красочные планетарные машины, но наиболее распространены 6-красочные машины, на которых возможно получать и 4-, и 6-красочные оттиски с линиатурой растра 48 лин/см, 60 лин/см и выше (рис 4). Для этого нужны безупречные формные пластины, подходящие краски и прецизионные узлы машины. Тогда возможно на различных материалах, в том числе и на растягивающихся, получать флексографские оттиски, приближающиеся по качеству к оттискам офсетной и глубокой печати. Конечно, нужно учитывать все особенности способа печати.

Рис.4 6-красочная планетарная машина.

По названным выше причинам спрос на планетарные машины в последнее время сильно возрос, машины стали весьма популярны, и сейчас строится и продается больше планетарных машин, чем секционных ярусных. Планетарные машины более дорогие и металлоемкие, и тем не менее они применяются для печатания не только на растягивающихся пленках и фольге, но и для печатания на нерастяжимых материалах, многослойных материалах и бумаге, если требуется большая точность приводки красок. Применяются эти машины и для печатания обоев, и для печатания на гофрокартоне. Самые большие машины строятся с диаметром печатного цилиндра более 2000 мм для печатания на материале шириной до 2500 мм. На этих машинах достигнута скорость печати до 250 м/мин, в то время как на стандартных машинах — до 400 м/мин.

На основании тех требований, которые были предъявлены машиностроителям типографиями, в 1985-1986 годах были построены первые 8-красочные планетарные машины. На этих современных флексографских печатных машинах, где общий печатный цилиндр имеет диаметр от 2000 до 2500 мм, можно получить многокрасочные оттиски, близкие по качеству к оттискам офсетной и глубокой печати. Можно также печатать основными и дополнительными красками без их наложения друг на друга, наносить лак или печатать числом красок менее восьми, а остальные формные цилиндры и красочные аппараты в это время готовить к печатанию следующего тиража. Таким образом уменьшается время простоев машины.

Эти 8-красочные машины близки по своему построению к описанным выше 6- красочным машинам, но у них чаще применяется ракель в красочном аппарате, и обычно степень автоматизации выше.

Но все пожелания рынка эти машины не смогли удовлетворить, поэтому потребовались и другие типы машин.

Линейные секционные машины

Эти машины строятся по тому же типу построения, что и машины глубокой печати. В каждой печатной секции запечатывается одна краска. Печатные секции располагаются на одном уровне, одна за другой последовательно и связываются между собой карданным валом либо другим подобным образом (рис.5). Эти машины занимают большую площадь и требуют значительных капиталовложений. Поэтому имеет смысл использовать их для печатания больших тиражей на высокой скорости. Вначале эти машины использовались для печатания на алюминиевой фольге, а впоследствии — и для печатания на бумаге и картоне. Большим достоинством этих машин является длинный путь ленты в сушильном устройстве между соседними печатными секциями, благодаря чему можно на большой скорости печатать с наложением красок. (С другой стороны, большой путь ленты между печатными аппаратами приводит к трудностям с приводкой красок (примеч. ред.)).

Рис.5 Линейная секционная машина с двумя 1-красочными печатными секциями.

Скорость движения запечатываемого материала достигает в современных высокопроизводительных машинах 600 м/мин (10 м/с) — такая скорость не всегда достигается даже в газетной печати. Из-за этого в таких машинах между печатными секциями устанавливаются регистровые валики (чтобы корректировать ошибки продольной приводки красок).

В быстроходных машинах этого типа необходимы электронные устройства, автоматически контролирующие и регулирующие продольную приводку красок или печать с лица и оборота ленты. В этих машинах, безусловно, могут применяться поворотные штанги и использоваться различные варианты проводки ленты для запечатывания ленты с лица и оборота нужным числом красок. Этой возможности лишены флексографские машины вышерассмотренных типов построения.Ранее такие машины строились для запечатывания материала шириной 600 или 800 мм. В настоящее время их рабочая ширина доведена до 1600 мм.

Теперь встречаются конструкции секций, в которых можно отставлять формный цилиндр вместе с красочным аппаратам, чтобы при смене тиража сократить время простоя машины. В последнее время на рынке машин появились модели, в которых некоторые из печатных секций могут переоборудоваться с флексографской печати на глубокую. На основе этого можно получить комбинированную машину или агрегат.Следует упомянуть и о таком варианте построения машин, когда каждая печатная секция является 2-красочной, и во время работы одной половины секции производится переналадка второй половины на печатание следующего тиража. Тогда для перехода к печатанию нового тиража требуется всего лишь несколько минут. Устройства с компьютерным управлением помогают быстро наладить точную установку всех систем при смене формата по длине оттиска.

Эти машины имеют высокую производительность.В 2-красочных печатных секциях на общей станине устанавливается общий печатный цилиндр, и справа от него — формные цилиндры, каждый со своим красочным аппаратом; эта сменная часть, вместе с формным цилиндром, может быть трех- или двухцилиндровой, в зависимости от числа вращающихся элементов красочного аппарата. Благодаря наличию специальных соединительных устройств в приводе можно печатать с помощью одной из сменных частей печатной секции, а вторую в это время готовить к печатанию нового тиража. Формный цилиндр может беспрепятственно отставляться и приставляться, а растрированный цилиндр имеет специальный привод.Последним этапом развития этого типа машин явилось такое построение печатной секции, когда смена форм для нового тиража может производиться без остановки машины, на ходу. Тогда при работе на полной скорости от печатного цилиндра отодвигается одна их сменных частей печатной секции полностью, включая и формный, и растрированный цилиндры, вследствие чего можно переходить на новый тираж вообще без остановки машины и почти без потерь в макулатуру. Эти машины особенно выгодны при печатании малых тиражей.После такой 2-красочной секции запечатанная лента попадает в сушильное устройство, далее огибает охлаждающие цилиндры и регистровый валик перед следующей печатной секцией. Вместо регистрового валика печатный аппарат может иметь и дифференциальный привод фазового смещения цилиндров по окружности для выполнения операции продольной приводки красок между печатными секциями.Если не использовать преимущество экономии времени при переходе на новый тираж, такую планетарную секцию или несколько секций можно использовать и для печатания удвоенным числом красок, но тогда нужно учесть, что сушка между двумя красками в пределах одной секции практически трудновыполнима.

Комбинированные линейные секционные машины и агрегаты

Около 30 лет тому назад появились первые линейные агрегаты — флексографские печатные машины, агрегатированные с различными обрабатывающим устройствами и работающие с рулона на рулон. Рационализаторские идеи и хозяйственные предпосылки привели к появлению новых вариантов использования принципа такого агрегатирования. Довольно рано стали появляться машины для каширования [припрессовки] и запечатывания шестью красками алюминиевой фольги с последующим тиснением и перфорацией и с coблюдением необходимой продольной приводки всех технологических операций. Появилась возможность изготовлять подходящие материалы для автоматической упаковки масла и маргарина. Затем появились комбинированные машины, объединяющие флексографскую и глубокую печать. В первых машинах поддержание точной приводки между оттисками, полученными этими двумя способами печати, было невозможно из-за отсутствия в них средств автоматики. После некоторого застоя в этой области приблизительно 10 лет назад — под влиянием значительного расширения печатания обоев флексографским способом — начался новый подъем. В этой области работы требуются агрегаты линейного типа для печатания флексографским и глубоким способами (с высокой точностью приводки красок) с последующим лакированием. Поэтому были усовершенствованы механические приводы и их соединения и установлены новые электрические и электронные устройства автоматического регулирования приводки красок и других технологических операций. Созданы поточные линии, в которых бумажная лента разматывается с рулона, на ней выполняется многокрасочная печать с тиснением, а на приемном устройстве получаются готовые маленькие рулончики обоев. Созданы также флексографские печатные машины, оснащенные дополнительным рулонным приемным устройством, позволяющим путем небольших изменений присоединить к флексографской печатной машине устройство для каширования и сушки. Такие агрегаты могут служить для создания упаковочных материалов, используемых для продуктов питания.Благодаря разработке процесса каширования без выделения паров растворителей в области изготовления упаковочной продукции возникла возможность получить за один прогон многослойную пленку с изображением на одном из внутренних слоев, отпечатанным флексографским способом, при сравнительно небольших затратах. Все названные выше линейные секционные агрегаты позволяют экономить время и сокращать потребность в транспортировке полуфабрикатов. Чтобы работа на агрегатах была экономически более эффективна (это, к сожалению, сегодня не всегда возможно) строят и испытывают все новые разновидности агрегатов. Один из часто встречающихся вариантов агрегатов построен на основе планетарной флексографской печатной машины, к которой добавлены одна или две секции глубокой печати, служащие для запечатывания ленты и, непосредственно за этим, нанесения на ее оборотную сторону ПВДХ [поливинилденхлоридного] покрытия или клеевого слоя с соблюдением хорошей приводки (рис.6).

Рис.6 6-красочная планетарная машина, агрегатированная с секцией глубокой печати, служащей для нанесения ПВХД-покрытия или клеевого слоя с обратной стороны ленты с соблюдением приводки лица и оборота.

В печатной секции глубокой печати при соответствующем ее оснащении возможно нанесение покрытия в горячем состоянии. Такие секции включаются в состав поточных линий по изготовлению специальных упаковочных материалов, применяемых в кондитерской и пищевой промышленности.Постоянное повышение стоимости сырья и рост зарплаты обслуживающего машины персонала заставляет машиностроителей проектировать и изготовлять все новые и более совершенные разновидности агрегатов. Флексографские печатные машины находят в их составе самое широкое применение.