浅析影响印刷机热风干燥效果的因素

时间:2008-03-22 11:30:51来源:科印传媒《印刷技术》作者:张海燕、孙龙

  当前,我国对印品溶剂残留量的控制日益严格。国内目前大量使用的凹印机、宽幅卫星式柔印机,主要采用溶剂型油墨。而决定溶剂残留量的关键是印刷机的干燥系统,因此加强干燥系统的研发有着重要的意义。
  热风干燥系统的工作原理
  印刷机热风干燥系统是一个完整的流体场,空气从进入系统到排出,整个过程是在一个封闭的系统中完成的。常见的热风干燥系统的结构如图1所示,干燥系统各组成部分如下。


图1 常见热风干燥系统原理图

  (1)风机。用于提供热风能量,以此克服管路各部件的流动阻力;烘箱处形成的高速热风动能也是从风机中获得的。现在的热风干燥系统通常采用离心式高压风机。
  (2)加热器。用于提供干燥印品油墨所必须的热量。在实际应用中,根据用户的需求,可以设计为电加热、蒸汽加热、油加热以及燃气加热等方式。在温度要求不高的情况下(120℃以下),一般选择蒸汽加热方式;对于温度要求稍高一些的,可以选择电加热方式。根据电加热器功率的大小,加热温度可以到100~200℃。如果要求的温度更高,就要选择油加热等方法。
  (3)风箱。用于对热风进行引导和分配,保证热风均匀有效地吹到承印物表面。热风不均匀会导致承印物两边受热不均匀,易发生变形,从而影响套印精度。风箱的内部结构(如风箱进风口的结构和尺寸设计、喷风嘴形状的设计等)也非常重要,都将对风速和风量产生很大的影响。
  (4)加热管道。用于将热风从风机出口输送至风箱入口。好的管道设计,会降低对热风的阻力,提高风机能量的利用,防止过多的能量消耗在管道上。
  (5)排风系统。用于将干燥后带有溶剂蒸汽的废气排出,如不及时将废气排出,会使风箱内溶剂分压太大,影响溶剂正常的蒸发气化。
  热风干燥系统对油墨干燥效果影响
  影响油墨干燥效果的因素主要有以下两个方面。
  (1)热量的传递和吸收。即油墨表面有热风吹入,将热量通过导热方式传递给油墨,油墨获得热量,其中的溶剂受热渐渐挥发,随之成膜。
  (2)墨膜表面负压的大小。这与承印物和热风两者的速度差,以及烘箱喷嘴接触承印物的角度密切相关。
  由此可见,热风温度和热风风速是热风干燥系统的两个主要性能参数。
  1.热风温度
  就热风温度而言,需要从以下几点来考虑。
  (1)根据油墨中不同的溶剂来考虑热风温度的设定。不同的溶剂有着不同的比蒸发速度、蒸汽压以及沸点。溶剂型油墨中的溶剂主要有甲苯、二甲苯、乙醇、丁醇、乙酸乙酯等。沸点低、蒸汽压高的溶剂,很容易从油墨表面蒸发,只须用较高速度的热风将油墨表面蒸发出来的溶剂吹开即可。如在窄幅凹印机中,温度达到50~60℃,风箱吹风区域一般在400~500mm就可以了。
  水溶性油墨中的溶剂是水和醇类的混合物,蒸发温度在50~70℃,主要取决于水和醇的比例。热风干燥系统的热风温度一般在40~110℃。对于使用水溶性油墨的印刷机,其热风干燥箱的吹风区域要长一些,可以达到1000~1200mm。
  (2)从承印物受热时的拉伸强度考虑热风温度的设定。PE、CPP的软化点较低,受热时易伸长,故干燥温度不宜过高,一般控制在40℃左右;BOPP的干燥温度一般在45~55℃;PET、NY的耐热性较好,干燥温度一般在55~65℃。在能干燥的前提干燥温度下不宜太高,否则容易出现“假干”现象,造成残留溶剂增加。
  (3)从加热温度与印刷速度的关系考虑热风温度的设定。印刷速度高,干燥时间短,干燥温度也要相应提高。归根结底,就是要溶剂分子获取足够的能量,使之能够克服树脂分子间的作用力,从墨层中逸出。
  (4)从墨层的厚度、面积来设定热风温度。由于凹印油墨层厚度要比柔印厚一些,因此相同规格的凹印机的烘箱无论在长度、风速、温度上都要比柔印机高一些。凹印的里印方式,一般在前边的色组中印刷图案、文字等油墨面积比较小的部分,在最后一色中则为满版印刷,由于印刷面积大,此时所用干燥箱几乎为前边色组烘箱的一倍多。

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