Флексография

Штанцевание этикеток

Згикеточнсе производство, наряду с изготовлением упаковоч­ной продукции, япляется в настоящее время одним из наиболее бы - сгроразвивающихся секторов полигр іфического производства. Од­
ной из важнейших операций в процессе изгот овления этикеток явля­ется штанцевание отпечатанной продукции. В этикеточном произ­водстве широкое применение нашли два вида штанцевальных уст­ройств* ротационные и плоскостные.

Основные достоинства ротационных штанцевальных уст­ройств:

• небольшие объемы инвестиций в оборудование;

• высокие скорости штанцевания;

• постоянная скорость разрезки и би говки;

• небольшой выход макулатуры.

Плоскостное шіанцевание имеет следующие достоинства:

• невысокая стоимость штанцевальпых инструментов;

• очень высокая геометрическая точность штанцевания;

• возможность наладить собственное производство штаниеваль - ных инструментов и тем самым сократить сроки выполнения зака­зов.

При ротационном штаниевании используются дорогие круглые штампы, что ощутимо повышает стоимость продукции при малых тиражах. Инвестиции в ротационное штанцева пьное устройство меньше, чем в плоскостное, но из-за дороговизны ротационных штанцевальных штампов их применение целесообразно только при высоких тиражах Ротационное штанцевание является идеальным решением для производства высокотиражной продукции по схеме «с рулона на рулон», гак как скорости обработки при этом состав­ляют до 300 м/мин и более. Тиражестойкосгь металлических рота­ционных штанцевальных штампов может достигать 30 млн. циклов

При незначительных тиражах целесообразно использовать пло­скостные устройства, изготоьление штампов для которых можно ор - танизовать на полиграфическом предприятии. Производительность плоских штанцевальных устройств обычно в 2-3 раза ниже, чем ро­тационных. Штанцевание при использовании плоскостных уст- ройств отличается очень высокой точностью. Тиражестойкосгь ме­таллических плоских штанцевальных штампов достигает 5 млн. циклов.

В случае использования ротационных штанцевальных устройств проиесс настройки печатной машины обычно занимает меньше вре­мени, чем при применении плоскостных устройств. Это обусловле­но тем, что плоский штамп требует приправки в машине, по крайней мере, при первой его установке. Ротационные штампы предвари­тельно устанавливаются на цилиндры вне машины во время печати предыдущего заказа.

Штанцевание может выполняться как в режиме off line, (авто­номный режим) так и in line, непосредственно после печатания. Обе схемы процесса штанцевания предполагают использование как ро­тационных, так и плоскоегных устройств. При штанцевании in line визуальный контроль печатных листов достаточно сложен и воз­можность отбраковки дефектных листов перед высечкой отсутству­ет. В этом случае требуются соответствующие меры для контроля качества, в частности, рекомендуется использовать видеосистемы наблюдения за качеством печати. При работе могут происходить пе­риодические остановки линии из-за неполадок при штанцевании, поэтому, используя печатно-отделочные линии очень важно обеспе­чить высокую надежность штанцевальных устройств.

Плоскостные устройства при штанцевании in line могут сущест­венно снижать скорость работы машины. Из-за циклического харак­тера работы э^их устройств полотно движется через секцию высечки с переменной скоростью, образуя перед ней петлю

В зависимости от характера продукции может использоваться как рулонное, так и листовое выводное устройство Рулонный вывод применяется, главным образом, при работе с самоклеящимися мате­риалами, листовой— стапельный или каскадный— при высечке картонной упаковки,

Штанцевание является сложным технологическим процессом, на качество которого влияет множество факторов. При штанцевании in line неправильный выбор параметров может стать препятствием для повышения скорости работы печатной машины.

Повышение скорости печати, как правило, приводит к необхо­димости увеличения усилия штанцевания. Надо отметить, что это усилие должі ю быть значительно больше, чем для резки материала. Штанцевание как физический процесс— это, в отличие от резки продукции, прессование и уплотнение материала посредством спе­циального штанцевального инструмента до такой степени, когда об­рабатываемый материал начнет разделяться. Как при плоскостном, так и при ротационном штэнцеванни, в отличие от резки, не сущест - вуег никакого относительного перемещения между высекаемым ма­териалом и штанцевальным инструментом. В результате происходит отделение этикетки от полотна материала (бумаїи, фольги, поли­мерной пленки).

Основными элементами ротационного штанцевалыюго устрой­ства являются маїтштньїй цилиндр, опорный или печатный цилиндр, а также устройство натиска, обеспечивающее необходимое усилие высечки.

Одним из направлений совершенствования печатных машин для производства этикеток шляется повышение скорости их работы. В связи с этим повышаются и требования к формным материалам, краскам, системам сушки отт исков, а также к штанцевальным инст­рументам. Наряду со штанцевальными инструментами совершенст­вуются и узлы машин, ответственные за качество.

Для прижима магнитного цилиндра к штанцевальному инстру­менту, т е для создания давления, в результате которого и происхо­дит процесс штанцевания. используются различные системы. Обыч­но применяются пневматические, гидравлические или механические устройства.

Пневматические системы по сравнению с гидравлическими и механическими значні ельно более чувствительны к колебаниям. Среди механических прижимных устройств имеются системы с приложением силы к валу магнитного цилиндра или к штанцеваль­ному инструменту, а также системы с нагрузкой на опорные кольца. В системах с приложением силы к валу магнитного цилиндра, в сл)-чае если его диаметр не превышает 30 мм. возникает большая нагрузка на изгиб, что нередко приводит к деформации вала, а в не­которых случаях — даже к его поломке. В более совершенных сис - темах используется передача силы механически — от специального прижимного механизма («моста») или же гидравлическим путем.

При работе с бу магами и некоторыми полимерными материала­ми, например полиэфирными пленками, в процессе штанцевания необходимо преодолевать очень высокое сопротивление материала. Дія этого необходимо прикладывать силу 6-10 кН с каждой сторо­ны, т. е. производить высокую нагрузку на штандевальное устройст­во. Подобные нагрузки мо^ут привести к прогибу магнитных ци­линдров и тонких штанцевальных инструментов. В связи с этим, для повышения качества штанцевания рекомендуется увеличивать диа­метр магнитного цилиндра и повышать твердость штанцевального инструмента. Недостаточный размер магнитного цилиндра приво­дит к прогибу вала цилиндра, в результате которого на левом и пра­вом краях цилиндра штанцевание проходит безупречно, а посереди­не глубина высечки заметно меньше.

Опорный цилиндр оказывает на качество такое же влияние, как и магнитный. Б результате прогиба опорного цилиндра качество может значительно понизиться, поэтому некоторые производители машин подпирают опорные цилиндры парой роликов, что обеспечи­вает повышение их жесткости.

Если отношение диаметра цилиндра к его длине 1:1, то величина прогиба является незначительной. При узкой рабочей ширине ис­пользование магнитного цилиндра с более длинной разверткой эко­номично и может рекомендоваться но причине большей универ­сальности (при длинной развертке значительно больше количество вариантов различных форматов этикеток). С увеличением рабочей ширины при сохранении диаметра прої ибание элементов ротацион­ного штанцевального устройства увеличивается.

Большой проблемой для печатника является штанцевание твер­дых материалов, особенно в случае, если штанцевальный инстру­мент не рассчитан на данный материал. Иногда и менее твердые ма­териалы, например полиэтилен, могут создавать проблемы. Так, при работе с ними требуется большая глубина высечки. Эго означает, что даже небольшая величина прогиба цилиндров ведет к плохим результатам штанцевания.

При ротационном штанцевании инструмент и этикетка переме­щаются во время работы машины с одинаковой скоростью, преодо­левая сопротивление материала. Еще раз нужно подчеркнуть, что процесс штанцевания — это не резка, а уплотнение, вплоть до раз­деления материала, и на поперечных линиях материал оказывает значительно более высокое сопротивление, чем на продольных, так как он испытывает при этом различные нагрузки.

В связи с необходимостью точного измерения глубины штанце­вания для повышения скоросш выполнения этой операции в на­стоящее время произведены соответствующие исследования, на­пример, германской фирмоп Electro Optic GmbH, которая для определения этой чрезвычайно важной величины разработала пре­цизионный измерительный щуп. С его помощью можно определить текущую величину глубины штанцевания и согласовать ее с требуе­мым значением.

Установлено, что величина усилия штанцевания определяется тремя факторами. Во-первых, свойствами материала, из которою изготавливается этикетка, в частности его твердостью и вязкостью.

Л

Например, белая писчая бумага массой 80 г/м" перед разделением уплотняется до 60-79% ее первоначального объема, а полиэтилен должен для разделения уплотниться до 90%. Обычно для штанцева­ния бумаги необходима значительно меньшая сила, чем для штанце­вания полимерных материалов. Во-вторых, величина усилия штан­цевания определяется углом заточки штанцевального инструмента. Чем круче угол заточки лезвия, тем меньше требуемая сила прижи­ма. И наконец, в-третьих, важным параметром является рабочая ши­рина штанцевального инструмента и длина линии штанцевания: чем больше контур, тем больше должно быть усилие штанцевания

Независимо от вида материала следует учитывать также поло­жение линий штанцевания относительно направления движения по­лотна в машине: линии, расположенные поперек полотна, требуют в согни раз больших усилий, чем расположенные продольно. При вы­сечке продольных линий воздействие на материал производится точкообразно в области размером в несколько десятых долей мил-

Лиметра, причем в результате вращения штанцевального инструмен­та, опорного валика и движения полотна материала процесс шганце - вания облегчается. При шганцевании поперечной линии, напротив, отделение высекаемой этикетки происходит одновременно по всей рабочей ширине.

Для того чтобы глубина штанцепания продольных и поперечных линий была одинаковой, несмотря на сильно различающиеся вели­чины сопротивления магериала, нужно, чтобы усилие, прижимаю­щее штанцевальный инструмент к опорному цилиндру, было выше, чем возникающее в процессе высечки сопротивление материала. Обычно значение силы штанцевания составляет 3-12 кН с Ксіждой с гороны ротационного штампа. При небольших значениях прижима штанцевальный инструмент начинает вибрировать, а при высо­ких — прежлевременно изнашиваются подшипники качения и опорный цилиндр.

Даже после установки необходимого давления прижима резуль­тат может быть неудовлетворительным. Например, поперечная ли­ния может шганцеваться слабее, чем продольная, особенно в сере­дине штанцевального цилиндра Возможные причины этого — в слишком малых размерах опорного валика, штанцевального или магнитного цилиндра либо, в худшем случае, — в чересчур малых размерах обоих элементов устройства. Даже если давление натиска принимает на себя пара подшипников под опорным цилиндром, си­ла сопротивления материала, которая возникает при штанцевании по поперечной линии, приводит к прогибу опорного валика или штан­цевального цилиндра. Самый сильный прогиб этих цилиндров на­блюдается в их середине — точке, наиболее удаленной от опор. Это может быть причиной того, что контур штанцевания на краях будет глубже, чем на середине полотна.

При высечке самоклеящихся этикеток следует обращать внима­ние на сжимаемость материала-носителя, Необходимо оставить ма­териал-носитель неповрежденным, разделив при этом поверхност­ный материал, что требует существенно более высокой точности регулировки штанцевального устройства. Допуски; которые должны приниматься во внимание при работе на ротационных устройствах, имеют очень узкие пределы. Для тою чтобы обеспечить высокое ка­чество, допуски на отклонение цилиндров от теоретической геомет­рической формы и на параллельность поверхностей штанцевального и опорного цилиндров не должны превышать 3-5 мкм.

На качество шіанцевания также оказывают влияние специфиче­ские параметры штанцевального устройства, например вибрация. Повышенная вибрация обычно обусловлена неправильным выбором параметров подшипников качения или высоты линии реза у штанце­вального инструмента. Другими возможными причинами может быть высокая плотность материала или деформация опорного вали­ка в местах расположения опорных колец ш танцевального устрой­ства. В результате уменьшения диаметра опорного валика зазор ме­жду осірием штанцеватьного штампа и опорным валиком становится меньше. В итоіе глубина проникновения штампа увели­чивается и печатник должен во избежание полного прорезания об­рабатываемого изделия, уменьшать дав-іение прижима. Вследствие этого можеі получиться, что продольная линия будет штанцеваться безупречно, а поперечная — слабо.

Штанцовщик не всегда может определить, что является причи­ной брака. Однако очевидно, что свести проблемы к минимуму по­зволяют качественное выполнение штанцевального штампа, пра­вильное определение параметров технологического процесса, а также стабильность всех элементов штанцевального устройства.