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    凹印質量問題的產生原因

    2013/9/25 9:59:38

    (文章來源:網絡文選轉載)。 

             凹印產品一直以精美、精細著稱,從畫報、圖片、塑料薄膜包裝到人民幣,都是凹印工藝的杰作。除了單張紙凹印外,凹印一般采用輪轉印刷,短墨路,正向單刮刀上墨,從當年的碳素紙腐蝕版、布美蘭制版、電子雕刻制版,到今天的激光雕刻制版,凹印走過了一段漫長的發展之路。

       凹印的產品質量問題,從20多年前從國外引進凹印機后,凹印界的同仁就一直在分析并努力尋找解決辦法。套印不準、刀絲、色差、飛墨,諸如此類的一系列問題,年年在提出解決方法,然而年年在重復發生相同的問題。凹印的損耗率居高不下,一般在10%左右。多年前,當凹印軟包裝行業的利潤率還在30%左右時,這10%的損耗還沒有引起業內的重視,然而如今不少企業已經走到了微利的邊緣,紅海搏殺異常激烈時,這一損耗就引起了業內的驚覺。因此有必要仔細地分析一下凹印的產品質量問題,探究造成該質量問題的主要原因,進而分析凹印成品率損失的控制點何在。

      套印精度

      輪轉凹印套印精確的關鍵是保證卷料張力穩定。幾乎所有的套色跟蹤裝置,從早期的IC470DT860,以至后來的DT950,其正常運作的前提都是系統的張力穩定。光電檢測裝置把印在薄膜邊緣的套印標記轉換成脈沖信號輸入計算機,將此脈沖與計算機內的標準設置相比較,計算出變化量,該變化量與套印誤差的大小成正比。計算機將其轉換為電壓值,經處理后驅動電機及機械執行機構對誤差進行修正,并在顯示屏上顯示誤差的大小和方向。由于這種自動調整過程是一種循環的、不間斷的動態平衡過程,既要使誤差及時、快速得以糾正,又要避免由于糾正時的超調而使系統不穩定,因此檢測誤差的光電裝置的導通角一般是在版輥旋轉360°中的,即版輥旋轉一周的1/6時間內執行操作。糾正誤差的機構有兩種,一種是卷料縱向的調節輥機構,通過調節該輥的上下位置來改變卷料到達壓印位置的前后;另一種是改變版輥相位的伺服機構,直接調節印版。從控制的直接性和快速性來看,伺服機構明顯優于調節輥機構,但伺服機構有一定的技術難度,設計調整不當有可能使系統不穩定。由于凹印套準是建立在卷料進料的精確定位上的,因此卷料張力的波動就會影響到套印精度。傳統凹印機造成張力波動的因素一般有以下6個方面。

      (1)收放卷料卷直

      徑的變化引起卷料張力的變化。

      (2)加減速時張力的變化。

      (3)印刷基材本身張力的變化,如卷料厚薄不均勻,有荷葉邊,縱橫向拉伸強度變化太大,或者卷芯不圓造成料卷的跳動。

      (4)卷料在印刷過程中的變化,如薄膜在干燥時受熱變形,而牽引張力又比較大,致使薄膜被拉長,或者紙張在上墨時吸水過多,烘干時受熱收縮,材料本身發生變化。

      (5)機組式凹印機各主要構件如底座、墻板、導輥等的制造精度和裝配精度存在偏差。例如底座組裝的平面度和直線度,墻板與底座組裝的垂直度,各導輥組裝的水平度及它們相互之間的平行度,它們各自的跳動量偏差,質量動靜平衡偏差等。若誤差超標,當卷料在眾多導輥上運行時,張力就會有微小的變化。傳動中各齒輪從理論上應做到無間隙精密傳動,確保各色組的版輥同步運轉,但由于采用的是齒輪傳動,尤其是設備在運行3年多后的正常磨損,間隙增大,印刷過程中引起傳動同步誤差,也勢必使各印刷單元的張力發生變化。

      (6)機組式凹印機在印刷過程中每一色組的加壓都會影響卷料通過時的運行速度,理論上的同步速度其實會有誤差。若各色組加壓不同,卻采用相同的版輥直徑遞增的方法來提高各色組的線速度,對整個系統的張力也會有影響。

      機組式考慮了上述因素中的大部分,然而在材料變形方面的補償,以及在各色組加壓不同而造成機械同步速度損失上的補償,由于難于建立數學模型,電腦自動調整的基礎不扎實,所以對張力波動的控制還是很有限的。輪轉凹印機與單張紙凹印機在套準方面的不同之處在于,后者在前規和側規的作用下保證紙張定位正確,然后在紙張靜止狀態下印刷,而前者是將卷筒狀的紙張在張力恒定的條件下拖曳到位,在動態情況下印刷,套印精度是不同的。行業標準CY/T6-91“凹版印刷品質量要求及檢驗方法中規定的套印允許誤差見表1,國家標準GB7707-87“凹版裝潢印刷品中的套印允許誤差見表2。行業標準針對書刊印刷品,國家標準針對薄膜印刷品,比較這兩項數據,張力對套印精度的影響可一目了然。

      那么,有沒有卷料的張力基本不影響套印精度的?有,典型的例子是衛星式柔印機。在這種結構的設備上,卷料在一根橡膠壓輥的作用下,緊貼在一個直徑達23米的金屬中心壓印滾筒表面,包角達85%以上,并同中心壓印滾筒同步運行。中心壓印滾筒內有恒溫的冷卻水,保證滾筒表面的溫度不超過40℃,以使薄膜不變形。相鄰色組的距離很短,一般在0.8左右。各色組間沒有機械同步速度的損失,無須做任何補償。根據輪轉印刷中卷材的張力基本上是前后線速度之差的原理,衛星式柔印機其實是在印刷單元零張力的條件下印刷的,這就避免了薄膜印刷中由于張力的變化引起套印不準,只要依靠版輥傳動的準確就能保證套印的精確。10年前采用傳統齒輪傳動的衛星式柔印機的套印精度就能達到在±0.1mm左右,近幾年推出的伺服型衛星式柔印機,其套印誤差可以達到0.07mm。

      因此,凹印的套印精度受到張力波動和材料形變的影響,有著先天不足的缺陷,如果印刷基材預先定型,如雙向拉伸過的BOPET,套印精度就要好一些,若是沒有經過定型的PE,套印就困難些;即使對同一種材料,如BOPP,厚一些的不易變形,薄一些的容易變形,其套印的精度也是完全不同的。從目前的凹印機結構來看,要顯著減少由于套印誤差引起的損耗,尚需時日。

     1行業標準CY/T6-91“凹版印刷品質量要求及檢驗方法中關于套印誤差的規定表2國家標準GB7707-87“凹版裝潢印刷品中關于套印誤差的規定:
     

      刀絲

      刀絲是凹印的常見故障,根據刀絲在產品上出現部位的不同,一般可為明刀絲與隱刀絲。國家標準中對刀絲的定義是:刮刀不良引起的順滾筒旋轉方向出現的非正常條狀墨線,英文表述是Doctor blade strakes。這種刀絲出現在凹版圖文的邊緣處,是油墨在凹陷的圖文處拉出的墨線,我們一般稱之為明刀絲。在凹印企業里經常會見到機長耳朵上夾一根竹簽,在巡檢中如發現有刀絲就用竹簽在刮刀上挑掉,這類刀絲就是明刀絲。還有另一種刀絲,國標上的定義是:在網墻上的塵粒、墨刀或紙屑等引起的彗星狀的條紋,英文表述為Comet streak。這種刀絲出現在凹版鍍鉻表面原本不應該有油墨的地方,不限定在版輥軸向的某一點,斷斷續續地出現,時有時無。處理這種刀絲時,操作人員一般把刮刀退下,然后重新壓上去,有時候這種處理會有效,但大部分時候操作人員會無所適從。企業中也有人把這種故障稱為竄墨,意思就是刮刀沒有把油墨刮凈,油墨從刮刀下竄出來。當然,這種刮墨不凈跟由于刮刀角度和壓力沒調整好導致的刮墨不凈不同,后者產生的刮墨不凈故障,從版輥表面上看油墨是刮凈了,但在產品的邊緣能很清楚地看到薄膜被淺淺地染色了。而隱刀絲則不同,刮墨后的版輥表面確實沒有油墨,薄膜兩側絲毫沒有被染色的痕跡,但就是在版輥表面不應該出現油墨的地方,油墨時而呈線狀漏出,印在薄膜上成為刀絲。

      造成第一種刀絲的原因一般是:油墨中的超常顆粒(沉淀或析出);無機雜質的存在;不良生產環境的影響;油墨黏度過高;刮刀有缺損;刮刀的安裝角度不正確;版輥的表面光潔度和網穴的光潔度不夠;油墨表面張力同版輥的配合不合理。

      造成第二種刀絲的原因主要是:版輥不正常的徑向跳動凹印行業標準CY/T9的數據是0.03mm,筆者認為單張紙出版凹印的標準用在輪轉凹印上,該數據應該略高一些;版輥的表面光潔度,CY/T9的相關數據是Ra≤0.4;固定的刮刀架與刮刀的剛性;從刮刀下漏出的墨線。

      業內對刀絲的產生還有一種活性粒子假設,認為:油墨在加工和使用過程中,樹脂和顏料在研磨、撞擊和攪拌等外力作用下使分子鏈斷裂,產生帶極性的離子或基團,即活性粒子;刮刀和版輥的摩擦使版輥的鍍鉻表面產生較多的鉻離子;活性粒子在印刷過程中不斷產生和結合,并黏附在版輥上,積聚到一定量時會竄出;2/3的活性粒子轉移出去,剩余部分繼續結合、累積;當有外來粒子成為吸附劑或成核劑時,反應加快,造成更密的刀絲出現。

      因此,這種假設的結論就是:這種情況產生的刀絲不是由刮刀產生的,而是印刷過程中內部化學反應的產物。活性粒子假設其實是認為這種故障的產生無法用物理方法測定,要徹底解決它是困難的。

      筆者認為凹印刀絲的產生原因是可以測量也可以檢查出來的。對于第一種刀絲,不管是油墨中的灰塵或雜質,還是沉淀析出物,均可用一定目數的篩網過濾而檢出。這種檢測方法也適用由于靜電過大而使灰塵吸附、凝結成過大的顆粒,卡在刮刀與印版之間形成的刀絲。油墨黏度是否合適,用黏度杯測一下就可以判斷。至于刮刀的安裝情況,依靠目測和手動調整都可解決,不是難事。印版的質量問題,只要按照制版廠的出廠數據復測,也完全能把握住質量關。至于油墨張力同版輥的配合,主要靠歷史數據的積累和分析,油墨的表面張力主要同所用溶劑有關,一般而言,油墨與溶劑的參數沒有改變,張力配合不會出問題,若出現問題,一般是在油墨方面。應該注意的是,油墨和溶劑都是化工產品,印刷企業可能對其不很熟悉,因此在采購或領用時有時可能會出錯,所以企業質管部門應該制定相應的檢測方法和檢測數據,以保證該類材料的準確性;若發現有問題,簡單的辦法是換用,當然也可以添加一些助劑來加以改變。所以,上述尋找刀絲產生原因的結論是:只要查出不正常的數據,也就有了相應的解決辦法。

      對第二種刀絲,更要強調查數據,要查印刷機與版輥的相關數據。根據筆者多年來對凹印一線的了解,一線員工一般不會去測量這些數據,因此當相關數據出問題時,也拿不出相應的解決辦法。其實這種刀絲的產生,正是版輥的跳動與刮刀的跳動不同步,如果我們利用刮刀的彈性或版輥的粗糙度,使刮刀做到隨著版輥跳動,從而達到不使油墨從刮刀下漏出的目的,從而堵住了墨線從刮刀下竄出的漏洞。至于活性粒子假設,筆者只想提一個問題:同樣使用溶劑型油墨的柔印,為什么從來沒有遇到過刀絲這個問題呢?

     

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