浅析凹印质量问题的产生原因

时间:2007-12-22 13:49:41来源:科印传媒《印刷技术》作者:蔡成基

  凹印产品一直以精美、精细著称,从画报、图片、塑料薄膜包装到人民币,都是凹印工艺的杰作。除了单张纸凹印外,凹印一般采用轮转印刷,短墨路,正向单刮刀上墨,从当年的碳素纸腐蚀版、布美兰制版、电子雕刻制版,到今天的激光雕刻制版,凹印走过了一段漫长的发展之路。
  凹印的产品质量问题,从20多年前从国外引进凹印机后,凹印界的同仁就一直在分析并努力寻找解决办法。套印不准、刀丝、色差、飞墨,诸如此类的一系列问题,年年在提出解决方法,然而年年在重复发生相同的问题。凹印的损耗率居高不下,一般在10%左右。多年前,当凹印软包装行业的利润率还在30%左右时,这10%的损耗还没有引起业内的重视,然而如今不少企业已经走到了微利的边缘,红海搏杀异常激烈时,这一损耗就引起了业内的惊觉。因此有必要仔细地分析一下凹印的产品质量问题,探究造成该质量问题的主要原因,进而分析凹印成品率损失的控制点何在。
  套印精度
  轮转凹印套印精确的关键是保证卷料张力稳定。几乎所有的套色跟踪装置,从早期的IC470到DT860,以至后来的DT950,其正常运作的前提都是系统的张力稳定。光电检测装置把印在薄膜边缘的套印标记转换成脉冲信号输入计算机,将此脉冲与计算机内的标准设置相比较,计算出变化量,该变化量与套印误差的大小成正比。计算机将其转换为电压值,经处理后驱动电机及机械执行机构对误差进行修正,并在显示屏上显示误差的大小和方向。由于这种自动调整过程是一种循环的、不间断的动态平衡过程,既要使误差及时、快速得以纠正,又要避免由于纠正时的超调而使系统不稳定,因此检测误差的光电装置的导通角一般是在版辊旋转360°中的5°-7°,即版辊旋转一周的1/6时间内执行操作。纠正误差的机构有两种,一种是卷料纵向的调节辊机构,通过调节该辊的上下位置来改变卷料到达压印位置的前后;另一种是改变版辊相位的伺服机构,直接调节印版。从控制的直接性和快速性来看,伺服机构明显优于调节辊机构,但伺服机构有一定的技术难度,设计调整不当有可能使系统不稳定。由于凹印套准是建立在卷料进料的精确定位上的,因此卷料张力的波动就会影响到套印精度。传统凹印机造成张力波动的因素一般有以下6个方面。
  (1)收放卷料卷直径的变化引起卷料张力的变化。
  (2)加减速时张力的变化。
  (3)印刷基材本身张力的变化,如卷料厚薄不均匀,有荷叶边,纵横向拉伸强度变化太大,或者卷芯不圆造成料卷的跳动。
  (4)卷料在印刷过程中的变化,如薄膜在干燥时受热变形,而牵引张力又比较大,致使薄膜被拉长,或者纸张在上墨时吸水过多,烘干时受热收缩,材料本身发生变化。
  (5)机组式凹印机各主要构件如底座、墙板、导辊等的制造精度和装配精度存在偏差。例如底座组装的平面度和直线度,墙板与底座组装的垂直度,各导辊组装的水平度及它们相互之间的平行度,它们各自的跳动量偏差,质量动静平衡偏差等。若误差超标,当卷料在众多导辊上运行时,张力就会有微小的变化。传动中各齿轮从理论上应做到无间隙精密传动,确保各色组的版辊同步运转,但由于采用的是齿轮传动,尤其是设备在运行3年多后的正常磨损,间隙增大,印刷过程中引起传动同步误差,也势必使各印刷单元的张力发生变化。
  (6)机组式凹印机在印刷过程中每一色组的加压都会影响卷料通过时的运行速度,理论上的同步速度其实会有误差。若各色组加压不同,却采用相同的版辊直径递增的方法来提高各色组的线速度,对整个系统的张力也会有影响。
  伺服型凹印机考虑了上述因素中的大部分,然而在材料变形方面的补偿,以及在各色组加压不同而造成机械同步速度损失上的补偿,由于难于建立数学模型,电脑自动调整的基础不扎实,所以对张力波动的控制还是很有限的。轮转凹印机与单张纸凹印机在套准方面的不同之处在于,后者在前规和侧规的作用下保证纸张定位正确,然后在纸张静止状态下印刷,而前者是将卷筒状的纸张在张力恒定的条件下拖曳到位,在动态情况下印刷,套印精度是不同的。行业标准CY/T 6-91“凹版印刷品质量要求及检验方法”中规定的套印允许误差见表1,国家标准GB7707-87“凹版装潢印刷品”中的套印允许误差见表2。行业标准针对书刊印刷品,国家标准针对薄膜印刷品,比较这两项数据,张力对套印精度的影响可一目了然。

表1 行业标准CY/T 6-91“凹版印刷品质量要求及检验方法”

表2 国家标准GB7707-87“凹版装潢印刷品”中关于套印误差的规定

  那么,有没有卷料的张力基本不影响套印精度的?有,典型的例子是卫星式柔印机。在这种结构的设备上,卷料在一根橡胶压辊的作用下,紧贴在一个直径达2-3米的金属中心压印滚筒表面,包角达85%以上,并同中心压印滚筒同步运行。中心压印滚筒内有恒温的冷却水,保证滚筒表面的温度不超过40℃,以使薄膜不变形。相邻色组的距离很短,一般在0.8米左右。各色组间没有机械同步速度的损失,无须做任何补偿。根据轮转印刷中卷材的张力基本上是前后线速度之差的原理,卫星式柔印机其实是在印刷单元零张力的条件下印刷的,这就避免了薄膜印刷中由于张力的变化引起套印不准,只要依靠版辊传动的准确就能保证套印的精确。10年前采用传统齿轮传动的卫星式柔印机的套印精度就能达到在±0.1mm左右,近几年推出的伺服型卫星式柔印机,其套印误差可以达到≤0.07mm。
  因此,凹印的套印精度受到张力波动和材料形变的影响,有着先天不足的缺陷,如果印刷基材预先定型,如双向拉伸过的BOPET,套印精度就要好一些,若是没有经过定型的PE,套印就困难些;即使对同一种材料,如BOPP,厚一些的不易变形,薄一些的容易变形,其套印的精度也是完全不同的。从目前的凹印机结构来看,要显著减少由于套印误差引起的损耗,尚需时日。

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