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陶瓷網紋輥的創新網型及其應用(上)
時間:2020-10-21
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崔三亮,上海鳴謙印刷器材有限公司總經理。畢業于西南大學包裝工程專業,14年柔版印刷行業從業經驗,尤其對陶瓷網紋輥的生產加工和使用保養有較深入的研究。并在柔印雜志發表過《網紋輥全面管理》等相關技術文章。
本文介紹了柔版市場發展中遇到的陶瓷網紋輥相關問題,以及能夠解決或者改善這些問題的創新網型。
今天的柔印行業和十多年前相比,已不可同日而語。隨著商品市場的供應飽和甚至過剩,年輕一代審美和生活方式的改變,為應對競爭激烈的終端市場,品牌商無不主動或被動推出各種創新的包裝解決方案。與之對應,印刷廠也在主動或被動地參與到各種包裝產品的創新中。
由于國家環保政策日趨嚴格,在環保方面更具優勢的柔版印刷已經被推上了前臺。由膠印和凹印轉向柔印的訂單日趨增多。但是由于柔版印刷的特性,相比之下高光漸變圖案的大批量穩定印刷并不是很理想。為應對這一問題,印前系統供應商推出了各種高解析度高穩定性的加網方案(如圖1,右上角為ProjectBlue 350LPI的印刷效果,左下角為傳統調幅網點150LPI的印刷效果);版材供應商推出了各種能夠提高高光網點還原效果和穩定性的印版;油墨供應商推出了高色強、低粘度的油墨,以便能進一步提升印刷實地密度;設備供應商也在張力控制和壓力控制的穩定性上做足了功夫。
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圖1 ProjecBlue 350LPI與傳統加網的印刷樣對比
如此種種柔印創新技術,對“柔印機的心臟”---網紋輥(如圖2所示)也提出了更高的要求。目前市場上應用較為廣泛的傳統網紋輥網型是正六邊形60° 網型,其在實際生產中表現出諸多局限性,制約了柔印品質、印刷速度和生產穩定性的提高。行業的發展客觀上需要網紋輥生產商為解決這些現實存在的問題而提出新的解決方案。這應該也是過去十多年來市場上各種各樣的創新網型網紋輥如雨后春筍般層出不窮的根本原因。
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圖2 套筒網紋輥
本文希望通過列舉傳統網型網紋輥容易產生的問題、分析背后的原因,以及英國Sandon為解決這些問題而推出的創新網型,為印刷廠和其他同行共同解決這些問題提供新的思路,也希望能夠為未來的柔印市場帶來更多的網紋輥創新解決方案。
網紋輥甩墨問題
70%連通率的傳統60° 網型
網紋輥甩墨問題是現代高速衛星式柔印機比較容易出現的問題之一,對生產效率和印刷質量的影響非常大。其主要是由兩個因素造成:第一種是擋墨塊封墨不良,第二種是上刮刀作為封墨刀的情況下,網紋輥背刮(如圖3所示,網紋輥上一定量的油墨被封墨刀擋在墨腔外面,從而無法再次進入油墨循環系統的現象稱為背刮)產生的油墨沿刮刀和網紋輥接觸點向兩端流動到網紋輥端面從而造成的甩墨。
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圖3 背刮現象示意圖
當然,擋墨塊封墨不良的問題,需要調整封閉腔刮刀系統的設置,或者更換密封性及耐磨性更佳的擋墨塊。但是網紋輥背刮的問題卻和網孔雕刻以及網紋輥表面的粗糙度有直接的關系。2006年7月Sandon和某國際知名衛星式柔印機生產廠商共同發起的測試表明,Sandon設計的70%連通率的傳統60° 網型的網紋輥在高速工況下可以極大減輕背刮現象,從而相應減少網紋輥甩墨問題。
這是因為70%連通率的網孔可使油墨在相鄰網孔之間平穩流動,如圖4所示,網孔排空性能良好,單個網孔中油墨壓力積聚最小化。與之對應傳統的全封閉網墻網孔中油墨的流動如圖5所示,油墨封閉在每一個網孔的孤立網墻之內,容易在網孔內造成壓力積聚;而且,網墻開口比例較差的網紋輥,雕刻太深,為達到要求的載墨量必須過度拋光,如圖6所示。
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圖4 70%連通的網孔中的油墨流動示意圖
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圖5 全封閉網墻網孔油墨流動示意圖
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圖6 過度拋光的網孔油墨流動示意圖
高線數網紋輥不耐磨的問題
Xpro 網型
隨著柔印技術的進步,印版線數在不斷提高,更高線數的網紋輥被生產出來,以印刷精細的高光網點,這就不可避免地造成網孔更精細、更脆弱。不幸的是,盡管網紋輥技術越來越向微觀方向發展,但是相對于網孔被要求實現的任務來說,現在的網紋輥生產并沒有比之前更容易。用以刮去網紋輥表面多余油墨的刮刀質量和硬度通常都不一樣,印刷操作人員也經常用增加刮刀壓力的辦法來解決印刷相關問題。并且,印刷廠也越來越傾向于讓印刷機每周多工作幾個小時,也就是網紋輥多磨損幾個小時,同時減少了預定的網紋輥維護保養時間。所有這些因素都會導致網紋輥更快磨損及增加潛在的損壞風險。
另外由于封閉式刮刀系統的存在,網紋輥劃傷一直都是衛星式柔印很難避免的問題,也是造成網紋輥非正常報廢的主要原因之一。對于高清印刷需要配套的1000-1500 LPI網紋輥而言,如果按照傳統網型正常雕刻,則網墻的厚度為1.5-2.5μm,也就是說一根發絲的直徑70μm會比網墻厚度大30-50倍。盡管陶瓷涂層的硬度通常高達HV1350-1550,但是考慮到其易碎的特征,如果封墨刀和網紋輥之間偶然嵌入的高硬度異物與厚度只有2μm左右的網墻進行每分鐘700轉左右的高速摩擦,則網墻被刮傷也就很容易被理解了。
Xpro網型被設計出來的目的就是為了適應線數越來越高、高清柔印需求越來越多的場合。精密的溝槽型網墻環繞頂點,如圖7所示,在實現高線數雕刻的同時保持堅固的網墻。Xpro網型具有略高于其他區域的頂點。頂點的存在可便于精密拋光,增強網孔對刮刀壓力的韌性,從而使得網孔強度更高。刮刀被數百萬這樣的高點支撐,足以形成均勻的刮墨效果和均一的刮刀磨損。增加拋光之后的網孔耐磨性更好,這就使得高線數的Xpro網型網紋輥更能抵抗網墻磨損變厚, 另外在日常使用中也不太容易出現包括劃傷在內的相關問題。
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Xpro精密溝槽型網墻環繞頂點的結構,非常適合高清印刷所需要的高線數和良好控制因素。這些精密網墻為高光網點提供印刷精度,半通溝型網孔(如圖8所示)為油墨提供良好的轉移性能以形成鮮明的高清色彩。Xpro網型有嚴格定義的三維數據,包括頂點和網墻的寬度等。經驗表明,相對于開放網型,Xpro網型表現出了相當好的印刷清晰度。而開放網型由于對油墨在特定方向上的控制性不良,更容易造成網點搭接和臟版。這個也是為什么Xpro網型是半通溝卻沒有完全連通的原因。Xpro的另一個重要優勢是61° 的雕刻設計非常接近傳統網型的60° ,這樣就基本消除了產生干涉條紋(摩爾紋)的可能性。
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圖8 半通溝型網孔對油墨流動的限制