柔性版印刷系列讲座4

时间:2006-07-21 15:51:13来源:科印传媒《印刷技术》作者:蔡成基

  17.卫星式柔性版印刷机上配置的冷凝辊有什么特点?
  卫星式柔性版印刷机除了可以印刷各种厚度的纸张外,其最大的应用市场是薄膜印刷。薄膜印刷一般采用溶剂型油墨,主要干燥方式为热风干燥。在卫星式柔性版印刷机上,薄膜在经过各色组印刷之后,还要经过一条长约7.5m的烘道,以使油墨彻底干燥。众所周知,任何一种薄膜都有软化点,比如聚乙烯(PE)薄膜的软化点在90℃左右,聚丙烯(PP)薄膜的软化点略高一些。因此,从烘道中出来的薄膜必然会受热变软,若张力过大薄膜势必会变形。为了控制薄膜的受热变形,在卫星式柔性版印刷机的拱形烘道出口处必须要配置冷凝辊。
  冷凝辊表面镀铬,内部通有7~10℃的冷却水,其作用是使已经受热的薄膜迅速冷却定型,防止发生变形。因此,冷凝辊的直径、薄膜在其上的包角,以及冷凝辊与烘道出口之间的距离这几个参数十分重要。冷凝辊同烘道出口之间的距离越短,对薄膜的冷却定型效果越好。值得说明的是,烘道一般都设在高处,紧靠着烘道出口的位置必然也是比较高的,冷凝辊装在高处,势必提升了机器的重心,要在600m/min的速度下保持稳定,整体机械的设计需要很高的技术含量。美国PCMC设备的特点是将冷凝辊安装在靠近烘道出口处,直径406mm(16英寸),由交流伺服电机通过气动压纸辊驱动,电磁阀自动关断。

  18.卫星式柔性版印刷机的收放卷机构有什么特点?
  卫星式柔性版印刷机的收放卷机构同机组式柔性版印刷机的收放卷机构有很大不同。以放卷机构为例,机组式柔性版印刷机的放卷机构一般采用主电机加上电磁离合器/制动器结构,或者磁粉离合器/制动器结构。这种放卷机构的张力系统比较简单,一般采用浮动辊带动电位器检测放卷张力,将检测到的电信号与设定信号进行比较后,调节控制放卷轴的制动器或离合器,从而达到减缓放卷速度、保持张力恒定的目的。张力检测装置还有采用电容式传感器、电阻应变片传感器等形式的,其经典的控制比较方式是惠斯登电桥。而卫星式柔性版印刷机则不同,其放卷轴由直流电机或交流伺服电机驱动,浮动辊检测机构检测放卷部分的张力,该检测值与设定值的差值经控制器放大后,直接控制电机的转矩和转速。对放卷料卷的牵引由电机执行,当料卷直径不断变化,从放卷初始的最大直径逐步减小直到接近纸芯的最小直径,为了保证该区段内的张力恒定,对电机的转速和转矩也要做相应的调整。
  我们可以看到,在保持张力恒定的前提下,机组式柔性版印刷机使用的是被动的离合器/制动器装置,是利用离合器/制动器结构中的滑差来调节放卷速度的。而卫星式柔性版印刷机采用的是主动结构,直接利用电机的调速功能来调节放卷速度。从调节装置的作用来看,卫星式柔性版印刷机使用的机构更直接,反应更快。这两种机构的差异从国内软包装行业占很大比重的凹印机上也能够得到印证。20世纪80年代从日本引进的凹印机,其不停机收放卷机构基本上采用的就是制动器结构,而90年代末至今从欧洲国家引进的凹印机则大多采用交直流电机直接驱动。
  从这两种机构的控制特性来看,离合器/制动器系统的基本控制特性近似于一阶线性环节,在低速段的变化近似于线性但不是线性,当执行机构根据套印误差进行调整时,很难恰到好处地调整到位,因此在这一阶段的随动性稍差一些。我们在操作机组式柔性版印刷机时发现,在换料改变速度的时候,往往会出现比较大的套印误差,而当速度上升到一定水平,整个系统趋于平稳时,微调就能很容易地控制套印误差。
  卫星式柔性版印刷机的放卷机构使用电机调速,其控制特性是二阶环节,这种控制特性的随动性好,反应快,在数毫秒内就能完成,所以这种放卷机构往往采用不停机放卷,即用2个电机控制2根放卷轴交替放卷,当A轴上的料卷快放完时,B轴上的料卷逐步升速,当两轴的线速度相近时,切换装置快速切换,A轴停转,B轴接替A轴放卷。这种放卷结构对套印的影响极小,这意味着换卷过程中由于套印不良所造成的废品极少。
  收卷机构同放卷机构极为相似,同样为双轴双收、不停机收卷,与机组式柔性版印刷机常用的力矩电机收卷相比,精度提高不少。

  19.为什么要采用悬臂式收放卷机构?它有什么优点?
  近年来,国外不少卫星式柔性版印刷机都逐步采用了悬臂式收放卷结构,其主要特点是换卷速度快,耗用的人工劳动力相对较少。悬臂式机构的核心部件是气胀芯轴,芯轴靠驱动侧是固定在机架上的,靠操作侧在换卷时是悬空的,便于安装和卸载料卷,而在正常工作时则承载在由门轴连接的可折叠的机架部件上。相对于穿芯式的气胀轴结构,悬臂式结构在换卷时操作比较简便。
  一般地,幅宽1000mm左右的料卷大多采用悬臂式结构。美国PCMC提供的Infiniti无齿轮卫星式柔性版印刷机,在幅宽1650mm(65英寸)、最大卷径1270mm(50英寸)的条件下,仍然采用悬臂式结构,说明悬臂式结构在宽幅、大负载的条件下,其稳定性仍然是可靠的。

  20.卫星式柔性版印刷机的张力系统有什么特点?
  卫星式柔性版印刷机张力系统的最大特点是简单、可靠。同机组式柔性版印刷机一样,卫星式柔性版印刷机的张力系统一般也分为放卷张力区、印刷张力区和收卷张力区3大部分,收放卷部分张力控制的特点如前文所述,具有独立完整的张力检测、反馈与执行机构。
  值得一提的是卫星式柔性版印刷机的印刷张力区,在中央压印滚筒上方有一根橡胶压辊,该辊施加在中央压印滚筒上的压力由两端的气缸控制,所施加压力的大小要视所用承印材料而定,橡胶压辊一般配有平辊或螺旋凹槽、箭尾凹槽等花纹。橡胶压辊的作用是使印刷基材平服地紧贴在中央压印滚筒表面,同时也把整个张力区域分段。此时,印刷张力区基本上处于同收放卷张力完全脱开的境地,也可以说是无张力,由于印刷基材紧贴在恒温的金属压印滚筒表面,在印刷过程中的变形极小,即使印刷速度高达600m/min,也对套印精度完全无碍。
  卫星式柔性版印刷机这种特殊的印刷区张力特点必须要有两个基本条件做保证,一是中央压印滚筒精确的水温控制,二是色组间热风干燥装置进出风量的正确调节,特别在印刷薄膜时,若进出风量调节不当,薄膜在风口处抖动,势必会给套印造成麻烦。色组间干燥装置看起来似乎仅是个热风装置,最多加装两个风门,手动调节即可,然而就是在这些不起眼的细节处,不同档次的卫星式柔性版印刷机提供的却是具有不同特点的装置。美国PCMC在Infiniti和Vision G这两种无齿轮柔性版印刷机上提供的是专利的eXtreme干燥装置,在276kPa(40psi)压力下,色组间干燥装置能可靠地避免薄膜的抖动,为卫星式柔性版印刷机保持这种特殊的印刷区张力特点奠定了坚实的基础。

  21.卫星式柔性版印刷机为什么要采用无齿轮结构?有什么好处?
  传统的柔性版印刷机采用齿轮传递动力、变速和调节,简单实用,但有几个明显的缺点。
  (1)随着齿轮的磨损,精度会明显下降,尤其在担当调节功能时,调节的精确性与随动性大打折扣。
  (2)印版滚筒的齿轮节圆与印版滚筒的外圆(印版滚筒直径、双面胶厚度、印版厚度和印刷基材厚度的总和)必须相等。如果两者不等,操作上的习惯做法是调整齿轮的中心距,齿轮在传动中会发生颤动,必然会引起墨杠,其典型表现是在印刷品上沿印刷方向出现宽度为齿轮节距或节距倍数的深色墨杠。另外,由于卫星式柔性版印刷机一般采用斜齿轮传动,在压力角α的正弦(即sinα)方向会产生一个横向的串动力,如果不对齿轮做特殊处理,同样会引起墨杠。
  (3)由于齿轮节圆的原因,传统柔性版印刷品的印刷重复长度受到限制,因此只能采用纵向多联拼版的做法,尽量缩小实际重复印刷长度同标准长度的误差,但却会使制版费增加,有时增加数额相当惊人。
  (4)传动中的噪声会随着速度的提升而增大。笔者曾操作过各种不同精度的柔性版印刷机,在速度为100~150m/min时,噪声差别不是很大,当速度上升到200~250m/min时,精度差一些的机器噪声就很大了,当速度上升到300~350m/min时,即使名牌机器也会发出啸叫声。
  基于上述原因,先进的柔性版印刷机制造商先后停止或大幅度减少了齿轮型卫星式柔性版印刷机的生产,提供了更先进的无齿轮柔性版印刷机。卫星式柔性版印刷机能够克服上述四大缺陷,并日益显现自身的优势。


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