Qualsevol persona que hagi comprat una premsa flexogràfica-estreta s'ha trobat amb la mateixa bifurcació a la carretera: impressió central o configuració de pila? La pregunta sembla un detall mecànic, però té efectes en cascada sobre quins substrats podeu executar, amb quina rapidesa podeu executar-los, quina qualitat d'impressió podeu esperar i quant espai i capital consumirà la premsa.
Per aMàquina d'impressió flexogràfica de quatre colors d'alta velocitat, aquesta elecció és especialment conseqüent perquè les unitats de quatre-colors ocupen una posició de mercat específica: són més capaços que les premses d'etiquetes de dos- o tres-colors, però menys complexes que les línies d'embalatge de sis-, vuit- o deu-colors. La decisió entre CI i l'arquitectura de pila al nivell de quatre-colors determina si la màquina es converteix en un cavall de batalla-de propòsit general o en una eina especialitzada optimitzada per a una classe de substrat concreta.
Les dues arquitectures explicades
Configuració d'impressió central (CI).
En una premsa CI, totes les estacions d'impressió estan disposades al voltant d'un sol -cilindre de gran diàmetre-el tambor d'impressió comú. La xarxa s'embolica al voltant d'aquest tambor mentre viatja d'una estació de color a una altra. A cada estació, un cilindre de placa que porta la placa de fotopolímer es pressiona contra la xarxa, que està recolzada per la superfície del tambor CI. Els rotlles d'anilox, les tintes o les cambres i els paràmetres d'impressió es munten radialment al voltant del tambor.
La característica geomètrica clau és que la distància entre dues estacions d'impressió adjacents és curta-normalment només la longitud de l'arc del segment del tambor CI entre elles. La xarxa no té gaire lluny per viatjar entre colors, i el tambor la sosté contínuament al llarg del seu recorregut per cada estació.
Els tambors CI es fabriquen amb ferro colat o acer, amb diàmetres que van des d'aproximadament 800 mm en models compactes fins a 1500 mm o més en màquines d'alta-especificació. Els tambors més grans proporcionen un millor angle d'embolcall a cada picada, la qual cosa millora la distribució de la pressió, però augmenta la petjada i la inèrcia de la màquina durant els canvis de velocitat.
Configuració de la pila
En una premsa de tipus apilat-, les estacions d'impressió s'apilen verticalment una sobre l'altra, com els pisos d'un edifici. Cada estació consta del seu propi cilindre de plaques, rotlle anilox, sistema de tinta i cilindre d'impressió. El web entra a l'estació inferior, imprimeix el primer color, surt cap amunt a la segona estació, després a la tercera, i així successivament.
Cada estació funciona com una unitat vertical independent. El web recorre un recorregut total més llarg que en un disseny CI i passa per diversos rodets de rodatge entre estacions per encaminar-lo d'un nivell a un altre. Això introdueix efectes de tensió acumulats que no existeixen en una configuració CI.
Les premses de pila són mecànicament més senzilles per-estació que les premses CI. No hi ha cap tambor comú massiu que requereixi una alineació de precisió amb sis o vuit unitats de satèl·lit. Cada estació es pot aïllar, desconnectar o fins i tot canviar per manteniment sense afectar les altres. Aquesta modularitat és una de les raons per les quals els dissenys de pila han persistit al costat de les màquines CI durant dècades.
Control de registre: on les arquitectures divergeixen més
Registre-l'alineació longitudinal i lateral precisa de cada capa de color en relació amb les altres-és la mètrica de qualitat més important en la impressió flexogràfica multi-color. I és aquí on les arquitectures de CI i de pila es comporten de manera molt diferent.
En una premsa CI, la banda s'enganxa contra el tambor d'impressió comú a cada punt d'impressió. La distància entre estacions es fixa per la geometria del tambor, i la banda no pot estirar-se ni lliscar entre les puntes perquè el tambor proporciona suport de suport continu. Recerca publicada aEnginyeria i ciència de polímersL'examen del comportament de la tensió de la bobina en sistemes de rotlle-a-mostra que les configuracions CI produeixen una variació d'error de registre un 30-50% més baixa que les configuracions de pila equivalents quan s'executen substrats extensibles com ara pel·lícules de PE o teixits prims no teixits.
Aquest avantatge prové de la física, no de la millor enginyeria. Una xarxa suportada resisteix l'allargament; una xarxa sense suport entre els rodets s'estén sota tensió. En una premsa de pila, la banda abasta un buit entre el corró de sortida d'una estació i el corró d'entrada de la següent. Durant aquest període, la tensió actua sobre tota la longitud no suportada. Si el substrat és elàstic o viscoelàstic-que són la majoria de les pel·lícules de plàstic-, aquest allargament s'allarga lleugerament, canviant la posició on aterra el següent color.
Les premses de pila modernes mitiguen aquest problema mitjançant sistemes de registre-de bucle tancat amb sensors de vídeo o matrius de fotodíodes que detecten marques impreses i ajusten la fase del cilindre de la placa en temps real. Els actes de la conferència de l'IEEE sobre electrònica industrial documenten estratègies de control adaptatiu-inclosos els controladors predictius de models{-i la compensació-observador-basada en pertorbacions-que redueixen significativament la deriva del registre a les premses de pila en comparació amb els dissenys antics-de bucle obert. Però fins i tot amb controls avançats, una premsa de pila que executa una pel·lícula elàstica normalment mostrarà una variació de registre més gran que una premsa CI que executa el mateix material a la mateixa velocitat.
Per a un treball de procés de quatre-colors on l'alineació ajustada de punt-a-importa-imatges de mitges tintes, treballs de línies fines, text petit-aquesta diferència és visible a simple vista a inspecció. Per a aplicacions menys exigents, com ara logotips-de blocs sòlids o cobertura de colors puntuals, la diferència pot ser insignificant.
Compatibilitat de substrats
Pel·lícules i webs fines
BOPP, LDPE, LLDPE, PET i pel·lícules per sota d'aproximadament 30-40 micres de gruix generalment funcionen millor a les premses CI. El suport continu del tambor impedeix l'aleteig de la banda, redueix l'estirament acumulat i manté una pressió constant de tall a tota l'amplada de la banda. AMàquina d'impressió flexogràfica de quatre colors d'alta velocitatconstruït en una plataforma CI és la recomanació predeterminada per als convertidors el substrat principal dels quals és una pel·lícula flexible.
Les premses apilades poden executar pel·lícules, però requereixen una configuració de tensió més acurada, velocitats màximes més baixes i, sovint, marges d'impressió més amplis per adaptar-se a una major deriva potencial del registre. Alguns operadors compensen tirant pel·lícules a tensió reduïda i acceptant un rendiment més baix-una compensació-que només té sentit econòmic si la premsa també maneja substrats on el disseny de la pila ofereix avantatges compensadors.
Paper i Cartró
Aquí la imatge s'inverteix. El paper i el cartró són dimensionalment estables sota tensió de producció. No s'estenen de manera apreciable entre les estacions, de manera que l'avantatge d'assistència web-del tambor CI és menys valuós. Mentrestant, el paper es beneficia de la capacitat de la premsa de pila per acomodar materials més gruixuts amb més facilitat.
Per què? Perquè en una premsa CI, el tauler gruixut s'ha d'ajustar a la curvatura del tambor d'impressió comú. Si el tauler és prou rígid, resisteix la conformació, creant una distribució desigual de la pressió a l'amplada de la banda-més pressió a les vores on el tauler s'aixeca del tambor, menys al centre. Aquest efecte, documentat als documents tècnics de TAPPI sobre la uniformitat de la pressió del cilindre d'impressió, produeix una transferència de tinta inconsistent i bandes visibles a la impressió acabada.
Una premsa de pila, amb els seus cilindres d'impressió individuals més petits, presenta una geometria local més plana a cada picadura. El tauler gruixut s'adapta més fàcilment a un cilindre d'impressió de -diàmetre petit que a un tambor corbat gran. Per als convertidors que fan servir principalment etiquetes de paper, cartró plegable o cartró ondulat pre-per a la impressió de més de 200 g/m², una premsa de quatre-colors configurada per pila-configurada a pila-acostuma a oferir una qualitat més consistent.
Teixits no teixits i materials especials
Els teixits no teixits Spunbond i Meltblown presenten reptes extrems per a qualsevol arquitectura flexogràfica. Es comprimeixen sota la pressió de la pinça, es recuperen parcialment després de passar, presenten perfils de gruix molt variables i consumeixen l'excés de tinta. Ni els dissenys CI ni els de pila manegen aquests materials amb elegància, però les premses CI tendeixen a tenir un rendiment marginalment millor perquè els camins entre estacions més curts redueixen l'oportunitat de canvis dimensionals abans que arribi el color següent.
Les làmines metàl·liques, les pel·lícules metal·litzades i les estructures de barrera laminades s'adapten-generalment a les premses CI a causa de la seva estabilitat dimensional combinada amb la sensibilitat a les marques de rascades dels rodets de rodatge-un factor que afavoreix el menor nombre de trajectes web CI de contacte-del rodet.
Consideracions de velocitat i rendiment
"Alta velocitat" significa coses diferents segons el context. En la impressió d'etiquetes-estretes (amples de la web inferiors a 500 mm), les velocitats de 100 a 150 metres per minut es consideren ràpides. En els envasos flexibles de-web ampla (1000+ mm), les velocitats de 250 a 350 metres per minut són habituals.
Les premses CI generalment aconsegueixen velocitats màximes més altes que les premses de pila equivalents quan es fan pel·lícules. El motiu torna a estar relacionat amb l'estabilitat del registre-a velocitats web més altes, els efectes dinàmics (vibracions, transitoris de tensió, aleteig aerodinàmic) es fan més pronunciats i l'efecte estabilitzador del tambor CI es torna proporcionalment més valuós. Les especificacions tècniques publicades pels fabricants d'equips mostren constantment les premses CI amb una puntuació del 15 al 25% més ràpida que les configuracions de pila comparables en substrats de pel·lícula.
En paper i cartró, on la dinàmica del registre és menys limitant, el diferencial de velocitat s'estreny. Una premsa de pila-ben ajustada amb etiquetes de paper kraft pot coincidir o aproximar-se al rendiment d'una màquina CI equivalent al mateix substrat.
Per als compradors que avaluen aMàquina d'impressió flexogràfica de quatre colors d'alta velocitat, la qüestió pràctica no és quina arquitectura és més ràpida en termes absoluts-és quina arquitectura és més ràpidaels seusbarreja de substrat predominant, donada la durada de treball i la freqüència de canvi típiques.
Implicacions del sistema d'assecat
La capacitat d'assecat interacciona fortament amb l'elecció de l'arquitectura. En una premsa CI, els mòduls d'assecat (broquets d'aire calent, panells IR o conjunts de làmpades UV) han d'encaixar als segments d'arc confinats entre estacions d'impressió al voltant del tambor. L'espai és limitat. L'eficàcia de l'assecat depèn de l'eficiència del disseny del broquet i de la velocitat de l'aire en lloc de la longitud del túnel.
En una premsa de pila, hi ha més espai vertical entre estacions. Es poden instal·lar túnels d'assecat més llargs o es poden allotjar mòduls de cura IR/UV més grans. Per a les tintes a base d'aigua sobre substrats porosos (paper, cartró), on l'assecat es produeix en part per absorció i en part per evaporació, l'espai d'assecat addicional en un disseny de pila pot ser avantatjós. Per a les tintes basades en dissolvents-o curables- UV en pel·lícules on l'assecat/curat s'ha de produir ràpidament dins d'una finestra de residència curta, la proximitat forçada de l'assecador de la premsa CI a l'empremta d'impressió pot ajudar, ja que assegura que la pel·lícula de tinta es tracta immediatament després de la transferència abans que es pugui fixar o migrar. Compradors que especifiquen aMàquina d'impressió flexogràfica de quatre colors d'alta velocitathauria d'avaluar la combinació d'assecat-substrat-de tinta prevista abans de finalitzar l'elecció de l'arquitectura.
ASTM F1942, que aborda el rendiment de la tinta curable UV-en substrats flexibles, assenyala que la profunditat de curat i la força d'adhesió depenen parcialment de l'interval entre la transferència de tinta i l'exposició. Intervals més curts redueixen els efectes d'inhibició de l'oxigen a la superfície de la tinta. Aquest factor subtil de vegades dóna a les premses CI un avantatge en aplicacions de curat UV, tot i que la diferència es mesura principalment en condicions de laboratori més que no pas òbvia en la producció diària.
Canvi i flexibilitat operativa
Les premses de pila ofereixen avantatges operatius que no tenen res a veure amb la mecànica d'impressió:
Accés individual a l'estació:Cada estació es troba a una alçada diferent, cosa que facilita els canvis de plaques, els canvis d'anilox i la neteja per als operadors que treballen dempeus. En una premsa CI, les estacions inferiors a prop del terra requereixen doblegar-se o ajupir-se.
Aïllament de l'estació:Una estació es pot desactivar o ignorar sense afectar la resta de la premsa. Executar un treball de dos-colors en una premsa de pila de quatre-colors significa simplement deixar les dues estacions superiors inactives.
Expansió modular:Alguns dissenys de pila permeten afegir una cinquena o sisena estació més tard instal·lant un altre mòdul a la part superior de la pila existent. Les premses CI no es poden ampliar més enllà del nombre de posicions de satèl·lit dissenyades originalment al voltant del tambor.
Comptador de premses CI amb avantatges propis:
Preparació més ràpida:Com que totes les estacions comparteixen un punt de referència comú (el tambor CI), la configuració d'impressió i registre en tots els colors tendeix a procedir més ràpidament un cop establerts els paràmetres de configuració inicials.
Reduir els residus durant l'inici:Un camí web més curt significa que es consumeix menys material abans que la primera impressió comercialitzable surti de l'estació final. En substrats cars-pel·lícules metal·litzades, laminats de barrera-aquesta reducció de residus d'inici té un cost real important.
Superfície i instal·lació
Les premses CI són més amples i profundes que les premses de pila equivalents. El tambor d'impressió comú requereix un cert diàmetre mínim per funcionar correctament, i la disposició radial de les estacions al seu voltant crea una petjada que s'estén cap a fora en totes direccions. Una premsa CI de quatre-colors normalment requereix una àrea d'instal·lació rectangular d'uns 4-6 metres per 3-5 metres, depenent de l'amplada de la web i la configuració dels accessoris.
Les premses de pila són més estretes però més altes. L'apilament vertical de les estacions redueix la superfície del sòl però augmenta els requisits d'alçada del sostre. Per a instal·lacions amb espai horitzontal limitat però amb un espai lliure adequat, una premsa de pila pot cabre on no ho faria una premsa CI.
Els requisits de la fundació també difereixen. Els tambors CI són masses giratòries pesades-sovint milers de quilograms-que transmeten vibracions a la base de la màquina durant el funcionament. El muntatge adequat d'aïllament i una base de formigó armat són recomanacions estàndard segons les normes ISO 10816 per a la mesura i l'avaluació de vibracions mecàniques. Les premses de pila distribueixen el pes de manera més uniforme en una empremta més petita, però encara requereixen aïllament de vibracions, especialment a altes velocitats de rotació.
Cost de propietat
El cost de capital afavoreix les premses de pila al nivell de quatre-colors. Menys components mecanitzats de precisió-, cap tambor CI de gran-diàmetre i un muntatge més senzill es tradueixen en un preu de compra més baix-normalment un 20-35% menys que una màquina CI de-capacitat equivalent.
El cost d'explotació és més matisat. Les premses CI generen menys ferralla en substrats difícils, la qual cosa redueix el cost de residus de material. També tendeixen a mantenir el registre de manera més coherent, la qual cosa redueix les taxes de retreball. Durant un període de propietat de cinc-anys amb una gran producció de pel·lícules, aquests estalvis operatius poden compensar la major inversió de capital inicial.
Les premses de pila tenen menor complexitat de manteniment per-estació. Substituir un cilindre d'impressió gastat en una estació no requereix re-alinear tota la màquina al voltant d'un tambor comú. L'inventari de peces de recanvi també és més senzill perquè els components de l'estació idèntics es poden compartir a les quatre posicions.
Marc de decisió
Escollir entre CI i apilar per a una premsa flexogràfica de quatre-colors es redueix finalment a ponderar tres factors:
Perfil del substrat.Si més del 60% del volum de producció és pel·lícula (BOPP, PE, PET, niló), inclineu-vos cap a CI. Si més del 60% és paper o cartró, inclineu-vos cap a la pila. Si la divisió és més propera al 50/50, tingueu en compte si els treballs de pel·lícula requereixen toleràncies més estrictes (color del procés, detalls fins) o si són majoritàriament sòlids-un treball puntual on la tolerància del registre és més fluixa.
Durada del treball i freqüència de canvi.Les tirades llargues sobre substrats coherents afavoreixen el CI (un millor rendiment en estat estacionari-). Els canvis freqüents entre substrats mixts afavoreixen la pila (accés més fàcil a l'estació, configuració de l'estació individual més ràpida).
Trajectòria de creixement.Si hi ha una possibilitat realista d'expandir més enllà dels quatre colors dins de la vida útil de la màquina, comproveu si el disseny de pila candidat admet l'addició modular d'estacions. Les premses CI estan bloquejades al seu recompte d'estacions original.
A Màquina d'impressió flexogràfica de quatre colors d'alta velocitat-si CI o stack-és un compromís de capital important. Cap de les dues arquitectures és universalment superior. L'elecció correcta és la que coincideix amb la combinació específica de substrats, productes, volums i limitacions operatives que defineixen el negoci del comprador avui i en el futur previsible.
Referències
- Associació Tècnica de la Indústria de la Celulosa i Paperera (TAPPI).Documents d'informació tècnica de TAPPI: uniformitat de pressió del cilindre d'impressió en impressió-a-de rotlle. TAPPI Press, Atlanta, GA.
- ASTM Internacional.ASTM F1942: Guia estàndard per determinar el rendiment de les tintes i recobriments curables UV sobre substrats flexibles. ASTM, West Conshohocken, PA.
- ASTM Internacional.Sèrie ISO 10816: Vibració mecànica - Avaluació de la vibració de la màquina mitjançant mesures en peces giratòries. ISO, Ginebra. (Adoptat conjuntament per ASTM.)
- Comitè Tècnic ISO 130.ISO 12647-6: Tecnologia gràfica - Control de processos per a la producció de semi-separacions de color, proves i impressions de producció - Part 6: Impressió flexogràfica. ISO, Ginebra, 2017.
- Choi, J. i K. Im. "Control de tensió de la web i registre en sistemes d'impressió de múltiples capes-a-rodillo-".Enginyeria i ciència de polímers, Vol. 55, número 9, 2015, pp. 2010–2020.
- Yoshida, F., et al. "Model de control de registre predictiu dels sistemes de manipulació de web roll-to-roll".Actes de la Conferència Internacional d'IEEE sobre Electrònica i Aplicacions Industrials, 2017.
- Verhoef, H., et al. "Mecanisme de transferència de tinta a la impressió flexogràfica: efecte de la geometria del rotllo anilox i la rugositat del substrat".Avenços en recobriments orgànics, Vol. 139, 2020, 105234.
- Associació de Metal·litzadors, Revestidors i Laminadors Industrials (AIMCAL).Manual tècnic: Fonaments de manipulació web per a la conversió de processos. AIMCAL, Atlanta, GA.
- Agència de Protecció del Medi Ambient dels EUA.Directrius de tècniques de control per a operacions d'impressió flexible. EPA-453/R-09-001. Washington, DC, 2009.
- Comitè Europeu de Normalització.EN 13432: Requisits per a envasos recuperables mitjançant compostatge i biodegradació. CEN, Brussel·les, 2000.
