柔版印刷机

一、柔版印刷的概念及原理 柔版印刷机使用流动性较强的流体油墨，油墨由墨斗胶辊和网纹传墨辊传到印版的图文部分并使其着墨，然后由压滚筒施以印刷压力，将印版上的油墨两转移到承印物上，最后经干燥面完成印刷过程。 二、柔版印刷机的分类 印刷部分是柔版印刷机的核心，印刷部分的排列方式直接影响操作性能、印品质量、印刷速度以及印刷的适用范围。根据印刷部分的排列方式可将柔版印刷机分为层叠式、卫星式和机组式三类。1、层叠式柔版印刷机。 层叠式柔版印刷机有时也称为堆积型柔版印刷机。独立的印刷单元上下层叠，排列在印刷机主墙板的一端或两端，或者在机架上安装各色印刷单元。每个印刷单元由安装在主墙板上的齿轮转动。层叠式油印机可以印刷1-8色，但是通常为6色。层叠式印刷机有4个优点 ①、卷筒纸的纸路可以变换，即利用导向辊改变料带穿行路线，可以一次印刷正、反两面，另外印刷色数变换极为方便。 ②、印刷部件有良好的可接近性，便于调整、更换和清洗。 ③、可以进行360度套准。各色印刷单元可以单独啮合和分开，以便其他印刷单元继续印刷。 ④、适用范围广，可以印刷各种承印物。其主要缺点是间接多个齿轮传动，多色印刷时套印精度不高，只能用于一般印刷品的印刷。 2、卫星式柔版印刷机。卫星式柔版印刷机，有时又成为共用压印滚筒式柔版印刷机。各印刷单元围绕着一个共用压印滚筒安装在两个墙板之间。承印材料围绕在共用压印滚筒上进行套色印刷。因为齿轮直接传动，所以不论是纸张或薄膜，即使没有加装特别的控制装置，仍然可以套印的很准确，而且印刷工艺稳定，常用来印刷彩色产品。其主要缺点是： ①、待料经过印刷机一次，只能完成单面印刷。尽管可以通过导向辊对另一面进行印刷，但是由于料带进行路线过长，其拉伸变形增大且不均匀，实现两面印刷图像套准十分困难。因此，在卫星式柔版印刷机上，一把采用薄膜材料，印刷后经纵向热风密合，制成两面均由图案的包装袋。 ②、各印刷单元之间距离太短，油墨干燥不良时容易蹭脏。近年来研制的UV及UV/EB柔印油墨印刷后经UV或UV/EB光照可以实现瞬间干燥,基本解决了蹭脏问题。 3、机组式柔版印刷机 机组式柔版印刷机由程连线型柔版印刷机、由4-8相互独立且水平排列并通过一根共用的动力轴驱动的印刷单元组成。机组式柔版印刷机每对增版只支撑一个印刷单元，所以机组式柔版印刷机可以适应不同鼓面来设计。其主要优点是： ①、机组的加装组合方便，印后加工容易。 ②、适宜短版活印刷. ③、通过导向辊改变料带的运行路线,可以实现一次印刷双面。 三、柔版印刷机的特点 柔版印刷机之所以发展匀速，除了板材、油墨上的技术突破外，其本身具有的特点是吸引用户的重要原因。 1、机器结构简单，因而操作方便，并便于维修保养。相同功能的柔版印刷机的价格约为胶印机或凹印机的30-50%。 2、成因材料适应性强，从0.22mm的塑料薄膜到10mm后的瓦楞纸板都可以获得满意的印刷效果。 3、压印力小，约为19.6-39.2N/平方厘米 ,特别是和瓦楞纸一类不能承受过大压力的承印物的印刷。 4、印刷成本低，主要原因在于机器价格便宜，制版费用低，印刷过程中损纸率低，生产成本较凹印便宜30-50%。 5、印品质量好。采用网纹传墨辊短墨路输墨系统，不仅简化输墨系统结构，而且可以实现膜层厚度的定量控制。高性能感光树脂版技术上的突破，大大提高了印版的分辨率和网点的再现性（可达1-95%）。柔印以可以实现300线/in的彩色层次稿印刷，印刷效果可与胶印与凹印相比美。 四、柔版印刷机结构 柔版印刷机主要有4各部件组成，即解卷给料部件、印刷部件、干燥部件及复卷收料部件。在现代柔版印刷机上，一般还有张力控制、边位控制、套准控制、印品观察等测控装置及机械状态监测与故障诊断系统。除此之外，为了扩大适用范围，在有的柔版印刷机上还装备了上光、覆膜、烫金、分切、模切、打孔、丝印、及凹印单元等装置，成为柔印联合生产线。 1、解卷给料部件。 柔版印刷机印速一般达到150m/min（甚至更高），在正常运转情况下，为了减少停机换卷次数和卷筒料的浪费，必须安装解卷给料装置。解卷给料装的作用是将成卷的承印材料展开，连续、稳定地将承印材料送入印刷部件，并在成印材料达到第一个印刷部件之前，控制其速度、张力和横向位置。解卷给料部件有一个料卷架和一组导辊组成，料卷架于印刷部件呈直线排列。料卷架有电动或液压元件控制升降，一般由气动元件锁紧卷筒纸轴心，卷筒纸末端装有探测器。 ⑴、张力控制系统。 解卷给料部件还配有数字控制的电磁制动张力系统，解卷给料部件及柔版印刷机的张力控制系统结构如图6所示。他对不同的承印物都可做出最佳的张力控制，并且不受粉尘污垢的影响。其中张力补偿控制采用回路式自我检测系统，当卷筒纸直径不断减小时，让能连续保持纸张（或薄膜）的张力稳定。⑵、驱动辊。 解卷给料部件还安装有驱动辊机构如图5C所示。驱动辊是一个容易调节的可变速进纸辊，它控制着卷筒纸平稳的进入印刷机组的速度，并与料卷制动装置一起产生料带的解卷张力，以适应不同承印物（卡纸、薄纸、塑料薄膜等）的生产，同时确保卷筒纸保持正确的纵向位置。 ⑶、浮动辊。 解卷给料部件的浮动辊机，可以减少解卷张力的波动，同时缩短更换料卷时的停机时间，以提高柔版印刷机的使用效率：大多数柔版印刷机都配备连续换卷装置，在不停机的情况下，把料卷接好，这是浮动辊就显得格外重要。 ⑷、边位控制系统 高档柔版印刷机解卷给料装置还配有边位控制系统，结构简图如图5B处所示，一个边位控制系统安装在印刷单元前面，另一个边位控制系统安装在模切台前面。这样的设计使料卷在整个生产过程都保持在正确位置上。2、印刷部件 印刷部件是柔版印刷机的核心,采用短墨路输墨系统。有两根墨辊，甚至一根墨辊配以刮墨刀，既可以实现油墨由油墨都向印版表面均匀、定量的传递。 网纹传墨辊由墨斗胶辊供墨，墨斗胶辊的作用是向网纹传墨辊（简称网纹辊）传递充足的油墨。刮墨刀鱼网纹辊相配合，使得柔版印刷机可以适应各种黏度的油墨，在更高的因素下获得更好的印刷质量。当印刷速度提高时，虽然网纹辊表面的动压力增大，但是刮墨刀压在网纹辊表面，因此输墨系统的输墨量与油墨的动压力无关，几乎不受黏度影响。 网纹辊所传递墨量主要取决于其储墨系统（网纹辊墨穴的容积）以及网纹辊与印版表面间的油墨分离情况，而与输墨系统的运转速度无关。这种短墨路输墨系统可以在各种速度下保持输墨量的恒定，故柔版印刷机能够胜任高速印刷和高精细彩色网点印刷。 ⑴、柔版印刷机网纹辊 网纹辊是柔版印刷机的传墨辊。其表面制有凹下的墨穴或网状槽线，用于印刷时控制油墨传送量，采用网纹辊不仅简化了输墨系统的结构，而且可以控制墨层厚度，为提高印品质量提供了重要保证。被人们誉为柔版印刷机的心脏。 ①、网纹辊的类型。 早期使用的网纹辊是机械雕刻的铜质辊，并在铜辊上镀铬，以提高耐磨性，增加携墨量。 现代网纹辊采用激光雕刻陶瓷辊技术。两种网纹辊都有较好的传墨性能，但陶瓷网纹辊价格偏高。在印刷高精度的网线版，印刷速度达到200m\min时，陶瓷网纹辊更能显示出其耐磨，耐热的优势，但实践证明：陶瓷辊的墨穴易堵塞，应用时必须注意清洗及保养。金属网纹辊由于有镀层，墨穴不易堵塞，但使用寿命不如陶瓷辊。 大部分用户认为，尽管陶瓷辊初期投资大，但是这种网纹辊使用寿命长（特别是在使用刮墨刀的输墨装置场合），性能优异（激光雕刻可以得到更精致的网线），足以补偿与一般网纹辊相比的额外支出。②、决定网纹辊传墨性能的参数 网纹辊的传墨性能与网纹辊的墨穴雕刻角度、墨穴容积、墨穴深度、网线数、清洗情况等因素有关。 A、墨穴雕刻角度 网纹辊的表面是由无数大小一致，分布均匀的细小凹孔组成的，称为墨穴。墨穴作为油墨载体，具有储墨和匀墨的作用，在高速运转的情况下能有效地克服飞墨现象。最新发展的激光雕刻网纹辊技术，墨穴角度a主要有30度，45 度，60度，和90度，墨穴排列可相互交错或相互平行。由于雕刻过程有计算机控制，因此网纹辊及其墨穴可以反复复制。国外有人建议，网纹辊墨穴的雕刻角度为60度。 B、墨穴雕刻形状 墨穴一般有斜齿形，棱锥形，棱台形等。如图10所示。斜齿形网纹辊供墨量较大，一般用于涂抹。现代激光雕刻网纹辊多采用正六边形开口。实践证明，这种正六边形的开口供墨方式可以有效的避免莫尔条纹的产生（印版加网角度不当可产生龟纹）。注意，不要采用对称的墨穴圆形开口，因为圆形墨穴开口的墨穴之间的网墙面积增大（网纹辊上凸的部分称为网墙），不仅降低了供墨量，而且传墨的均匀性下降。 C．墨穴深度与宽度 油墨从墨穴中向印版上转移的墨量除了与油墨的性能、印刷速度等因素有关外，还与墨穴的深度与宽度的比值有关，如图11所示。显然，如果墨层开口窄而深，那么墨穴底部的油墨就无法转移，逼近降低了墨穴中的油墨向印版上的转移率，而且也不利于网纹辊的清洗，由此造成墨穴的永久堵塞。实践证明：墨穴开口宽度b与深度h得比值R约等于0．28时,油墨转移较流畅。 现代网纹辊一般用激光雕刻陶瓷辊制成，一般而言，网线数越高，墨穴深度越浅，墨穴深度及宽度以微米计量。 D、网纹辊网线数与网线角度 网纹辊的传墨量一般以网线数来衡量。网线数是指在每厘米范围内所雕刻的墨穴数量。一般讲，网纹辊的供墨量随网线数的增加而降低。实践证明：要获得品质优良的印品，网纹辊的网线数应与印版加网线数保持一定的比例关系，即网纹辊的网线数一般应与印版加网线数的4倍左右。对于实地印刷，如果网纹辊的网线数过低，则供墨量太大，印版边缘因积墨而造成印品边缘重影；如果网线数过高，供墨量不足，实地密度不够而发花。实际工作中，必须根据供墨量合理选择线数。 网纹辊的网线角度目前尚无统一规定，实际工作表明，较为理想的网线较为30度和60度，但是，目前应用较多的是45度，确定网线角度是应以减轻莫尔条纹（龟纹）为基本原则。 E、墨穴体积 墨穴角度、网线数、墨穴形状及墨穴深度和宽度决定了墨穴的体积，网纹辊正是靠这些凹下的墨穴来传墨。墨穴体积一般用于理论分析，实际工作中很难测量出其精确度。目前，测量墨穴尺寸的方法是用墨穴的平均数量来表示，墨穴数=D×π×L×M×M，式中 D为网纹辊直径，L为网纹辊长度，M为网线数。 不同的墨穴形状，不同的网线及不同的网线角度可组合成不同墨穴容积的网纹辊，表2表示不同网线网纹辊的容量及其相应的适用印刷产品。由于网纹辊的磨损和堵塞，实际传墨量为理论值的70-80%。 ③、网纹辊的清洗 网纹辊回转时转移到印版上的墨量实际是一个变量，受到多因素的影响。在正常情况下，墨穴内所填充的油墨量能转移到印版上大约在70-80%范围内。即使油墨本身的稳定性及分散均匀性均符合质量要求，且网纹辊的制造精度也很高，但是，他转移到印版上的墨量也是很有限的。当印品质量的稳定性受到严重破坏时，其根本原因不在于油墨本身的性能，也不在于网纹辊的精度，而是由于网纹辊在工作过程中其墨穴被干固的油墨堵塞所致。墨穴底端的干墨，尤其是水基油墨干燥后较难溶解于新墨，除非溶解时间很长。阻塞故障将减少墨穴的有效传墨量。 因其阻塞的基本原因有3个：a、更换印件时，网纹辊清洗不彻底；b、长时间停机，没有清洗网纹辊；c、油墨干燥性能过快。“工欲善其事，必先利其器”。所以，要保持墨量的精确传递，必须对网纹辊进行合理的清洗。 目前，又以下5种清洗方法：A、化学溶剂刷洗法 将化学溶剂喷洒在网纹辊表面，根据网纹辊材料选用适宜的细密刷子（陶瓷网纹辊用不锈钢刷，金属网纹辊用铜丝刷子），用刷子反复刷洗。这种方法只适于清洗粗网线的网纹辊。优点是成本低、清洗方便、不污染环境；缺点是无法深入到墨穴中刷洗，所以清洗不彻底。很难清洗墨穴底部的污垢及积墨。因此，不能恢复墨穴容积。 B、化学溶剂浸泡法 将网纹辊全部或部分侵入高PH值得强腐蚀性清洗剂槽内，让溶剂溶解软化干固的油墨，最后用清水洗去腐蚀性清洗液和经充分腐蚀且软化的油墨，这种方法虽然较为有效，但长期使用，腐蚀性溶剂会渗透保护层，腐蚀钢体，也不利于环保。 C、超声波清洗法 将网纹辊浸放在一个充满化学清洗溶液的超声波清洗系统的槽内，槽内变频装置发送高频声波，是溶液震动并产生气泡，墨穴内的干油墨、树脂、涂布料在溶液震动及气泡定向爆炸面产生的内向爆炸力的共同作用下，从墨穴中一处并随清洗液流走。清洗时间根据辊的大小基油墨阻塞情况而定，一般需要0．5-24h。在这个时间内，网纹辊长期处在高频超声波震动下，会破坏陶瓷层，对网纹辊的墨层，墨穴内必会造成一定的损害 。另外，这种方法占地面积大，投资成本高，工艺复杂，虽然有一定清洗效果，但是这种方法是否完善，尚需实际检验。 D、低压喷洗法 用二碳酸钠、小苏打、作为清洗粉，在低压下喷洗网纹辊，可以彻底清洗残留在墨穴中的干油墨、树脂、涂布料等，但要注意喷射压力不宜过高，否则有可能把陶瓷土层从网纹辊体脱离，一般压力不得超过0.1MPa。由于二碳酸钠、碳酸氢钠是一种软化性清洗介质，易溶、无毒无害，符合当今全球性的环保要求。实践证明：这种方法清洗效果好，即可恢复墨穴容积，又可以现场直接进行清洗，还包括墨斗、油脂、墨迹等。这种方法尽管近年来才发展，但很有潜力，值得推广。 E、塑料细珠喷射清洗法 原理同低压喷洗法类似，不过清洗粉用的是塑料细珠。这种清洗方法可使网纹辊的清洗速度提高30%，并能在提高印品质量的同时，还可以延长网纹辊的使用寿命。这种方法塑料细珠的耗量少，清洗过程没有任何有害物质的排放和化学物品的沉淀，有利于环保，高效安全。 油墨阻塞墨穴是柔印中令人头疼的问题，用10倍或20倍放大镜可以清楚地观察墨穴阻塞的情况。 从印刷工艺角度考虑，柔印墨量一般要求为每平方米1.2克（UV油墨则更少），如果采用60度的墨穴角度，网纹辊的网线数为300线/in时，墨穴体积则为每平方米3.5立方厘米。使用这样的网纹辊，墨穴所能转移的墨量达40%。印版图文部分的墨层厚度约为1.5微米，这是网点扩大率最低。 2、刮墨刀装置 刮墨刀的作用是从网纹辊表面刮去多余的油墨，更好的控制向印版滚筒转移的墨量。 油墨固化不良（过快或过慢），油墨化学成分配比不当，匀墨不均等故障，都会影响刮墨效果。柔印油墨中有机颜料的颗粒直径一般为2-5微米，这种小的颗粒一般不会造成过墨刀的磨损。但是，由于颜料颗粒在油墨中的粘结而使其颗粒变大，有的颜料颗粒直径达10-25微米，此时颜料分散的不均匀性将会加快刮墨刀的磨损，影响刮墨性能，所以油墨在使用前必须充分均匀分散。 刮墨刀鱼网纹辊配合使用，可对输墨量定量控制。如前分析，这可以是柔版印刷机适应各种黏度的柔印油墨，在高速印刷下获得高品质印品。 刮墨刀装置的两种类型 ⑴、简单刮墨刀装置，即一片刮墨刀相切在网纹辊表面。这种简单刮墨刀装置有正向式和逆向式两种刮墨方式，如图12所示。正向式刮刀一般采用在与网纹辊接点处切线成45度-70度的角度刮墨。正向式刮刀，与墨由刀内流去，由于液压会使刮刀浮起，所以必须对刮刀施加压力，这就增加了网纹的磨损。由于液压会使刮刀浮起，所以有可能使油墨中的异物、纸毛等通过，会擦伤版面从而影响印品质量。这时，就需要刮刀横向不断往复窜动机构，使墨刀装置复杂。 逆向式刮刀一般采用在与网纹辊接点处切成140-150度的钝角刮墨。逆向式刮刀，余墨由外流出，不必施加额外压力，不伤害纹辊。 ⑵、密封式逆向双刮刀装置。这种装置由墨室（又称刮刀座）、两片刮刀、墨式两段有耐磨软材料制造的侧面密封板与网纹辊构成一个封闭的墨腔。墨室由进墨口与出墨口，油泵经进墨口将柔印油墨喷到网纹辊表面并储存在墨室中，着墨后经刮到刮墨，挂下的油墨可继续循环使用。因为封闭式供墨，所以具有良好的封闭性，可以有效的减少油墨的挥发以及气味的外泄，对卫生和环保有很大好处。这种封闭式装置还可以通过加热或冷却手段调节油墨黏度，同时还可增设清洗装置，方便的将网纹辊墨穴内的积墨及时清洗干净，以保证稳定的输墨性能。需要补充说明的是两片刮刀作用各不相同，一片为反向式，成逆向刮刀，其挂吊网纹辊上多余油墨的作用；另一片为正向式，成为正向密封刀片，起密封作用。 3、干燥部分 柔版印刷机上两印刷部件（单元）之间的走带长度为250-400mm，而柔印速度一般达到150m/min，这意味着料卷上某点经过干燥装置的时间仅为几分之一到十几分之一秒，因此，要求柔版印刷机的干燥装置有良好的干燥效率。 柔版印刷机的干燥装置分为两级：一级是间色干燥，即在进入下一印刷单元之前，使前色墨层尽可能完全干燥，另一级是最终干燥，即在各色油墨全部印刷完毕后，要彻底排除墨层中的溶剂，以免复卷或堆叠时造成蹭脏故障。 ⑴、采用水基或溶剂型油墨的柔版印刷机干燥部件 这类干燥部件采用加热烘干方式干燥油墨，加热元件是热风管和红外线发光管。经过加热烘干之后，墨层中的溶剂得以挥发，但是由于墨层在烘干时被加热，油墨的连接料中的油脂可能还处于胶粘状态，必须安装冷却装置冷却之，以免在复卷或后续加工时为固化的树脂及柔版印刷机印刷速度和干燥加热温度都很高，必须安装冷却滚或其他冷却装置高热效率的同时，也保证干燥热风不从风罩中逸出，以免对印版上的油墨造成不良影响。 加热烘干装置的安装方式有两种：一种是安装在柔版印刷机组的下部。这种方式结构稳固。可以减少机器所占的空间；另一种是安装在柔版印刷机组的上部，显然加热烘干时产生的热量向上方逸散，不会对其他构件产生不良影响，这是目前的主流。 这里还需补充说明两点：①、由于柔版印刷机印刷速度和干燥加热温度都很高，必须安装冷却辊或其他冷却装置对承印材料（料卷）降温，以免料卷（特别是PVC塑料薄膜、薄纸等）在加热烘干过程中产生收缩、翘曲火热膨胀等不良现象;②、为了减少溶剂型油墨在加热烘干过程中逸散的挥发性有机物（VOCS），应配以VOCS后处理设备。后处理方法主要有两种，催化氧化法和冷却回收法。 ⑵、采用UV或UV/EB柔印油墨的柔版印刷机干燥部分 这两种新型柔印油墨已有取代水基型及溶剂型柔印油墨的趋势。UV或UV/EB柔印油墨100% 固态含量，这两种柔印油墨采用化学固化方法，几乎没有物理性的蒸发，因而不存在环境污染问题；又由于它们具有无毒、瞬间干燥、油墨颗粒微细、浓度高、稳定性好等优点，目前在欧美已广泛应用。UV或UV/EB柔印油墨的使用，使得墨斗及干燥系统发生相应的变化。 由于UV或UV/EB柔印油墨不需要溶剂稀释，故可以省去热烘道、烘箱积挥发性有机物（VOCS）后处理设备。由于不利于加热烘干方式干燥油墨，故机构及电子元件不会受到因加热而产生高温的干扰，也不会因高温而引起料卷收缩、热膨胀或翘曲变形。因此，印刷实行大大提高。有资料表明，UV或UV/EB柔印油墨性能价格比高，当前其用量以10-20%的速度增长。 UV或UV/EB柔印油墨干燥系统的光源，大多以中压水银灯为主流，实际使用过程中要注意下面5个问题： A、干燥系统的加热管理。尽管UV或UV/EB柔印油墨的干燥固化原理是利用UV（紫外线）光线或EB（电子束）照射油墨瞬间干燥固化，但是在水银灯发射的光能中，UV光线所占的能量仅占20%。IR（红外线）光线却占60%，可见光占20%。所以必须去除IR光纤产生的能量，因为水银灯光照下可产生800度高温。 UV油墨中的光引发剂和颜料都吸收UV光的能量。研究表明：油墨中的不同颜料吸收UV光的能力也不同，乳黄色和品红色柔印颜料吸收少量UV光就可固化，所以其干燥性能好；而青色和黑色柔印颜料却要吸收较多的UV光才能干燥固化并节省能源。 另外，用UV及UV/EB柔印油墨切忌光照过度。因为UV柔印油墨在UV光照后，剩余的（未充分反应的）光引发剂还要继续反应6-24小时，即所谓后聚合反应。若一开始光照过度，UV墨膜会越来越硬，直至脆裂，应向印品质量的同时也无法再后续加工。 B、保持干燥系统清洁。国外实践证明，采用UV柔印油墨的柔印工艺对工作环境要求严格。如果工作环境条件差，特别工作空间情节性较低，再好的干燥装置也不会获得满意的干燥效果。 C、及时更换UV灯管。UV灯的使用寿命应该按照生产厂家规定的额定寿命使用。当超出其额定寿命1000-2000小时时，即使灯管仍然发光，也应更换灯管，因为这时UV灯发射UV灯的能力已远远不能满足要求。 D、反射光装置必须保持清洁，反射镜应经高度抛光以提高反射能力。因此，保持反射装置清洁是保证反射的前提条件。 E、使用UV柔印油墨时，必须注意防辐射，UV光辐射对人体有一定危害。其实，UV光能量相对较小，用一层薄膜的铅皮等材料将UV等进行适当的封闭或遮盖即可。 4、复卷收料部件 印刷且干燥后的卷筒料要复卷，以便储存或后续加工。为了保证印刷套准精度，获得松紧均匀、端面整齐、外援轮廓规矩的印刷料卷，复卷部件都配备有张力调节和控制装置，见图6所示柔版印刷机张力控制系统简图。为了缩短停机时间，有的柔版印刷机设有多个复卷部件用以不停机换卷。