塑料薄膜凹版輪轉(zhuǎn)印刷張力的控制
塑料薄膜在包裝行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，從食品到日用商品的包裝，以及牛奶及飲料的軟包裝等，都離不開塑料薄膜。這給包裝印刷更開辟了更廣闊的市場。作為三大印刷方法之一的凹版印刷，由于其印刷的特點，尤其是凹版輪轉(zhuǎn)印刷機印刷，在塑料薄膜印刷中占據(jù)著主要的市場。近年來由于印刷的多樣化及印刷的高速化，特別是下道工序設(shè)備對尺寸精度的要求越來越高，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)，以及為節(jié)約材料，提高成品率等，都對凹版印刷技術(shù)提出更高的要求，因此，在塑料薄膜印刷中，操作人員必須十分熟悉塑料薄膜的特點，充分掌握印刷技巧，尤其是掌握印刷機張力的控制及技術(shù)要求，對保證塑料薄膜的印刷質(zhì)量關(guān)系重大，因此要熟悉凹版印刷中張力的特點及合理控制。
塑料凹版印刷的主要特點
凹版印刷是圖文部分凹下，把版面全部浸入墨盤，然后用刮刀將多余油墨刮掉，將殘留在凹下部分的油墨轉(zhuǎn)移到被印刷物上。凹版印刷的主要特點是，積在版面凹部的油墨能夠轉(zhuǎn)移出充足的油墨，得到有層次的印刷品，印刷品的濃淡是由版的深淺表示的，所以印刷物具有立體感強，能清晰地印刷出細(xì)小的線條，層次分明，圖像逼真，能夠自由廣泛地選擇和使用各種版材。鑒于此，在塑料薄膜印刷中，雖然柔印和網(wǎng)印也占據(jù)了一定的份額，但從目前來看，由于凹版印刷已在包裝印刷中廣泛應(yīng)用，因此，它也就成為塑料薄膜印刷的主要方式，尤其是凹版輪轉(zhuǎn)印刷。歸納起來，塑料凹版印刷主要有如下特點:(1)凹版印刷的著墨量是由印版圖文部分凹下去的深淺來決定，印刷時圖文部分凹下去的深淺是相對固定的，因此，著墨量也是保持相對穩(wěn)定的;(2)凹版印刷的著墨方式是印版滾筒直接浸在墨槽中接受油墨，或由傳墨輥將油墨涂布在印版滾筒上，省去了許多傳墨輥及墨量的調(diào)節(jié)裝置;(3)凹版印刷的油墨轉(zhuǎn)移量比膠版印刷和柔版印刷大，所以產(chǎn)品圖文墨層厚實，立體感強;(4)凹版印刷大多為輪轉(zhuǎn)印刷，速度快，能力強;(5)凹版印刷的承印材料范圍廣，對于塑料薄膜及復(fù)合材料等容易延伸變形的材料有很好的適應(yīng)性;(6)凹版印刷使用揮發(fā)干燥，適合非吸收性的塑料薄膜印刷。
怎樣合理控制凹版印刷的張力
在塑料薄膜凹版印刷中，由于薄膜的收縮可變性大，而張力是影響控制其縮變的最主要因素之一，要保證印刷品質(zhì)量，測試和調(diào)控張力就顯得非常重要。塑料薄膜表面張力(表面能量)的測定是通過測試油墨可用DIN
ISO 8296、ASTM D 2578-99a法，以及達(dá)因試筆。DINISO 8296法和ASTM D 2578-99a都是在待測薄膜上涂刷測試油墨(如Sofial測試墨)，達(dá)因試筆可以用作薄膜電暈處理后表面能的一種快速測試工具，但不適合作為已印好或涂布好表面的系統(tǒng)測試。當(dāng)測試筆在電暈處理過的表面劃出一條線，如果是連續(xù)成線的，說明該材料表面能不低于38mN／m，如斷斷續(xù)續(xù)不連成線，說明該材料表面能不到38mN／m，處理不足或甚至未處理，不符合印刷加工要求。合格的塑料薄膜在凹印輪轉(zhuǎn)印刷中主要應(yīng)控制兩個部分的張力，即從給料軸到給料牽引輥和從收料牽引輥到收料后各部。
(1)從給料軸到給料牽引輥之間的張力控制:這部分張力控制不好會引起套印誤差，即多色印刷的各色間的套印精度差。如果印刷機機構(gòu)位置關(guān)系正確，誤差就是由于材料的伸縮引起的，張力是引起材料伸縮的主要因素，在容許范圍內(nèi)控制一定的伸長量，張力控制是最有效的。由于牽引輥的傳動將塑料薄膜以一定的速度、張力從給料軸拉出并送入印刷部，這部分的張力要大于印刷部的張力，一般用連在給料軸上的制動器來控制張力。在塑料薄膜印刷中，隨著印刷的不斷進行，給料軸上的薄膜卷徑逐漸變小，因此張力也相應(yīng)減小。近年來，由于印刷高速化，承印材料的多樣化，使張力的控制更為復(fù)雜。不同的薄膜材料其收縮率有較大的差異，因此要根據(jù)使用材料來控制張力。例如，PE、CPP等薄膜的伸縮率大，其本身易變形，因此張力要相對小一些，而PET、OPP等伸縮率較小，張力就可相應(yīng)大一些。此外，張力的控制還要根據(jù)薄膜的厚度和內(nèi)在質(zhì)量來調(diào)整，厚度大、薄膜兩邊松緊不一、不整度差的薄膜，張力可大一些，反之可減少其張力。由于薄膜的厚度和平整度等會使卷徑變化大，因此要根據(jù)不同的材料合理調(diào)整張力。給料的張力控制要注意以下因素:由于厚度不均引起的拉伸變化;材料的打滑和偶被掛住變慢;料卷未裝好，材料及軸偏心;翻轉(zhuǎn)裝置在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的周速變化;接料時壓輥和裁刀的反作用力;各個輥的圓度不夠。大部分張力的變化都是在短時間內(nèi)發(fā)生的，其變化全部被傳到印刷部。從機械結(jié)構(gòu)角度，必須注意到處于給料軸與牽引輥之間的導(dǎo)向輥的慣性和制造誤差，這些都是引起張力增加的原因，尤其是幾公斤以下的低張力決不能忽視。
由于不同的薄膜材料所具有彈性和塑性不同，印刷加工時控制張力要根據(jù)彈性定律，在彈性界限內(nèi)進行，因此，要了解不同薄膜材料的彈性和塑性，以便準(zhǔn)確地控制張力。使用中為了得到同樣的伸長度可按材料的寬度與厚度的各種比例決定張力。一般調(diào)整張力可用調(diào)整和修正壓緊輥的方法，如使壓緊輥直徑稍有變化，修正壓緊輥的轉(zhuǎn)數(shù)等，均可得到合適的張力。傳統(tǒng)的張力調(diào)控一般使用手動機械式制動器，它具有價格便宜，操作簡單等特點，但把握力矩值不準(zhǔn)確，無法自動調(diào)整控制張力，因此很難印刷高品質(zhì)印品而逐漸被其它形式所淘汰。還有氣壓制動器，雖在一些印刷機械中使用較多，但它存在力矩特性的非線性及磨損大等不良因素，也逐漸被大容量磁粉制動器所取代。磁粉制動器是利用磁粉作為摩擦介質(zhì)通過電流產(chǎn)生制動力，由于其轉(zhuǎn)矩-電流特性的直線性好，成為廣泛應(yīng)用的制動器。使用張力自動控制方式，特別是使用張力測量表用數(shù)據(jù)管理控制張力，對提高印品質(zhì)量有很大的作用。
(2)從收料牽引輥到收料后各部張力的控制:對于從收料牽引輥到收料后各部，應(yīng)注意對收料卷松緊、齊整、可靠等因素進行張力控制。
從版輥到收料牽引之間為了干燥，通常把距離加大，由于干燥加熱，延伸車發(fā)生變化，引起材料伸縮變化，這些都是引起套印不準(zhǔn)的原因。所以同給料牽引部一樣需要較好較準(zhǔn)的張力控制。還有，極薄低張力的材料也有被干燥器的風(fēng)吹動容易受到靜電的附著，而產(chǎn)生微小變化，這些也必須予以考慮。
卷取部(從收料牽引輥到收料軸之間)這部位的張力控制也是一個重要課題。這部分是把被印刷的材料作為最終制品，送到復(fù)合、分切、制袋等下道工序。同時要注意使均勻卷取的制品避免刮傷、起皺。值得注意的是在塑料薄膜材料中，要注意防止厚度的變化。這不僅是要用多大的張力卷取的問題，重要的是在卷徑增大的同時調(diào)整張力，塑料薄膜在運行過程中，要求收卷張力平穩(wěn)，隨著收卷直徑的逐步增大，收卷張力也應(yīng)相應(yīng)增大。同時要注意收卷的抖動范圍，因為收卷張力是靠收卷軸端摩擦滾動軸承上的摩擦片來調(diào)整的，若抖動范圍大，薄膜收縮，張力值便增大。一般控制張力值可通過磁粉制動器或手動調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。另要注意，料卷越長，越易拉伸，張力值應(yīng)相應(yīng)變動，恒定平穩(wěn)的張力十分重要。收料部和給料部相比，收料部要注意錐度張力和慣性補償誤差。
所謂錐度張力，就是在一般情況下采用定張力卷取收料時，隨著料卷的增大相對于內(nèi)側(cè)材料的力矩變大，產(chǎn)生打滑即卷取收縮。還有由于材料的收縮及空氣的放出指向中心的壓力加大材料被擠壞或被橫向擠出，產(chǎn)生所謂竹筍現(xiàn)象?？拷硇镜牡胤疆a(chǎn)生縐紋，使表面凹凸不平。要解決這些問題，就是卷徑逐漸變大時張力應(yīng)逐漸減小，即采用錐度張力。卷取時的初始張力決定了卷取終末時的張力。其減少的程度叫錐度。一般使用10%～50%的錐度。例如用30%錐度;即以10kg張力開始，則從7kg張力結(jié)束，這時的變化比率根據(jù)材料和機構(gòu)的性能是不同的，廠家一般用試驗做出各種類型的試驗曲線，以供生產(chǎn)中對照調(diào)整。所謂慣性補償就是為了吸收機器起動和作業(yè)當(dāng)中，速度改變時或者由靜止達(dá)到預(yù)定速度時，由于料卷的慣性引起的張力變化而進行的補償。實踐中慣性矩與直徑成非線性關(guān)系與材料密度和材料寬度之間成比例，印刷廠家應(yīng)用公式計算求出平均值，精確計算補償曲線指導(dǎo)生產(chǎn)。
目前，目前國外對張力控制的利用上已非常成熟，有著一套良好的技術(shù)方法，使用非常普遍。但在國內(nèi)，印刷機行業(yè)對先進的張力控制裝置的應(yīng)用還不廣泛，隨著改革開放形勢的發(fā)展，各種印刷機械，包裝機械將會更多的采用張力控制這一方法來提高產(chǎn)品質(zhì)量。
與張力有關(guān)的故障的排除
塑料薄膜張力直接影響著印刷質(zhì)量，如果控制不當(dāng)，就會給印刷品帶來質(zhì)量問題，甚至造成廢品。歸納起來，張力影響印刷品質(zhì)量和造成的故障主要有以下幾點。
(1)套印不準(zhǔn)。套印質(zhì)量是印刷品最直觀的指標(biāo)，塑料薄膜套印不準(zhǔn)的影響因素很多，既包括機械設(shè)備、油墨適性、環(huán)境溫度等客觀因素的影響，也包括操作人員的質(zhì)量意識等主觀因素的影響。即除了薄膜材料的厚薄均勻度不好;壓印壓輥變形;版輥設(shè)計不合理，加工精度差;印刷速度改變;干燥溫度過高;導(dǎo)輥粘污等因素外，操作過程中印刷張力變化也是其中主要的影響因素。要注意觀察分析套印不準(zhǔn)現(xiàn)象而采取相應(yīng)的措施。如塑料薄膜縱向(運動方向)套色不準(zhǔn)，則可能是膜牽引時張力變動引起縱向印刷套準(zhǔn)變動而造成的，其原因有:開卷裝置的卷筒制動器的調(diào)制不當(dāng);卷筒料過多，或成筒料直徑過大;三根輥速度設(shè)置不當(dāng);三根輥表面的表面摩擦力下降;復(fù)卷機的張力變動等，這時就應(yīng)注意檢查調(diào)整各控制裝置，保證牽引時張力均衡穩(wěn)定。 而在印刷時縱向圖案尺寸收縮移位，其主要原因是收縮余量不足，印刷時由于塑料薄膜張力與加熱干燥的影響，薄膜的縱向尺寸比印刷圖文的收縮量大，從而使印刷時圖文不能印在確定的位置。解決的方法是制版時要適當(dāng)?shù)牧粲惺湛s量的尺寸;充分降低薄膜張力?？傊?，套印不準(zhǔn)與張力有非常密切的關(guān)系，因此，在印刷中要時刻注意張力的變化，調(diào)整控制好張力，保證在整個印刷張力的穩(wěn)定。為了避免或減少套印不準(zhǔn)造成的損失，既要保證承印物的放卷與收卷張力一致，還應(yīng)注意套印不準(zhǔn)的走向，進而采取相應(yīng)的解決措施。
(2)印刷油墨牢度不良。塑料薄膜印刷牢度不良的原因除了里印油墨與被印材料親和性不良、混合溶劑配比不符合要求而應(yīng)調(diào)換油墨和調(diào)整溶劑配比;印刷環(huán)境溫度和相對濕度達(dá)不到要求而產(chǎn)生靜電，應(yīng)盡量將車間的室溫控制在18～23℃，相對濕度控制在50%～60%之間而防止靜電影響，并保持環(huán)境清潔，空氣流通外，主要的原因就是塑料薄膜表面張力達(dá)不到要求，包括薄膜本身印刷適性不好，和電暈處理不良，使其表面張力達(dá)不到印刷要求。薄膜表面張力、表面濕力對于準(zhǔn)確測定印刷油墨和其他材料在表面的粘結(jié)狀況是非常明確的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實踐經(jīng)驗，塑料薄膜表面張力控制在39～42mN/m即能達(dá)到粘度要求，而表面張力在37mN/m以下時會造成許多白頁(無印刷內(nèi)容)，在35mN/m以下時粘度就不好了，這時就要對塑料薄膜再進行電暈處理后檢測其表面張力是否達(dá)到要求，若處理后仍不合要求，就要更換薄膜材料。此外，在印刷中要注意張力的調(diào)整控制，保證其穩(wěn)定在符合印刷要求的范圍內(nèi)。
(3)粘連和背面蹭臟。主要表現(xiàn)在收卷的上下兩層薄膜間印刷面粘附于另一層的背面，使印刷面的油墨轉(zhuǎn)移到另一層背面。這個故障可能原因是收卷張力過大引起，應(yīng)注意調(diào)整降低收卷張力。此外，也可能是由于油墨干燥速度太慢及有溶劑殘留等引起，則應(yīng)調(diào)整控制干燥裝置，確認(rèn)干燥器的溫度及其他控制因素，在油墨中添加蹭臟防止劑或改用合適的油墨配方，提高油墨的干燥速度，注意溶劑的適性和用量，或改用相適宜的速干性溶劑。
(4)收卷錯位。即薄膜收卷對印刷機中心有橫向偏離。這個故障有可能是橫向卷紙對位裝置失靈，可先檢查這個裝置。此外，引起這個故障除了材料厚度不均勻應(yīng)更換材料，對薄膜加熱過度應(yīng)降低卷紙溫度，印刷機和滾筒中心找得不準(zhǔn)應(yīng)檢查印刷機中心和各滾筒同的對準(zhǔn)情況，滾筒上粘附有較多的油墨、塑料殘片或異物應(yīng)清除滾筒上粘附的這些臟物和異物之外，收卷的卷紙張力太低也是引起故障的主要因素，因此要注意調(diào)整控制收卷張力。
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