Badania procesu transportu farby w technologii fleksograficznej Testing of ink transport in flexographic technology KRZYSZTOF STĘPIEŃ The article is a continuation of the author s publication series about the testing of ink transport in flexographic technology. Nowadays anilox of flexographic cylinder is widely used, for example in adhesive application systems of corrugators, gluers or modern inking and finishing units of sheet-fed or web-fed presses (offset and flexo). The development of cardboard production technology as well as printing and finishing techniques gives rise to ever higher demands on the use of anilox rolls and sleeves with specific properties of media transfer. The parameters which determine the selection of proper construction of the unit, open or closed, are: type of machine, type and scope of the current process, applied media and cleaning systems, which ensure optimum operating conditions for the unit. Contemporarily tests and research are conducted to find new construction solutions. This publication summarizes the results of the process of transferring ink on corrugated substrates for flexographic inking units and research work related to the laboratory simulation of technological processes used in industry. In these tests the following factors have been applied: test printing form and the same assembly tape, corrugated substrate (microflute E) as well as the water soluble magenta ink (of constant the viscosity) and constant pressures between the form cylinder and anilox and impression cylinders. The variable parameters were as follows: printing speed, the anilox rollers and methods of dispensing ink to them. Interdependence on the parameters are shown in the graphs. The thickness of the ink transfer on the printing substrate dependence describes actual volumes of a screen cylinder. In the industry during using the given printing device regardless of its modernity it should periodically prepared the operation characteristics of the inking-printing units. This is advisable because the repeatability of the prints obtained from the machine and the standardization of the printing process. All deviations from the established tolerance limits of machine elements construction and application of printing materials always double. The bigger they are, the less regular and stabile the transfered ink is. Keywords: flexography, technological parameters of printing, ink transfer Artykuł stanowi kontynuację cyklu publikacji autora związanych z badaniami procesu przenoszenia farby w technologii fleksograficznej. Współcześnie cylinder rastrowy ma bardzo szerokie zastosowanie, na przykład w systemach dozujących kleje w tekturnicach, sklejarkach czy nowoczesnych zespołach farbowych i lakierujących arkuszowych i zwojowych maszyn drukujących (fleksograficznych i offsetowych). Rozwój technologii wytwarzania tektury oraz technik drukowania i uszlachetniania druków powoduje, iż rosną wymagania co do jakości transferu mediów przez cylindry i tuleje rastrowe. Parametrami decydującymi o doborze konstrukcji zespołu, otwartego lub zamkniętego, są: typ maszyny, rodzaj i zakres wykonywanego procesu, rodzaj stosowanego medium, układy czyszczące, gwarantujące optymalne warunki eksploatacji danego zespołu. Obecnie prowadzone są badania i prace rozwojowe mające na celu poszukiwanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych. W niniejszej publikacji dokonano zestawienia wyników badań procesu przenoszenia farby na tekturę falistą przez fleksograficzne zespoły farbowe, prowadzonych w ramach prac badawczych związanych z laboratoryjną symulacją procesów technologicznych stosowanych w przemyśle. Przedstawiono wpływ parametrów techniczno-technologicznych na transport farby w zespole farbowym. Badania testowe transportu Dr inż. K. Stępień, Politechnika Łódzka, Instytut Papiernictwa i Poligrafii PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 maj 2013 311
farby przeprowadzono na aparacie testowym IGT F1. W badaniach zastosowano: jeden rodzaj testowej formy drukowej i tę samą taśmę montażową, podłoże tekturę falistą (mikrofala E) oraz farbę wodorozcieńczalną o barwie magenta (o stałej lepkości) i stałe wartości docisków pomiędzy cylindrem formowym a cylindrami rastrowym i dociskowym. Zmiennymi parametrami były: prędkość drukowania, cylindry rastrowe i sposób dozowania do nich farby. Wyniki badanych współzależności parametrów przedstawiono na wykresach. Grubość warstwy farby nakładanej na podłoża zależy głównie od rzeczywistej pojemności kałamarzyków cylindra rastrowego. Podczas eksploatacji danej maszyny drukującej w przemyśle, niezależnie od stopnia jej nowoczesności, należy okresowo sporządzać charakterystyki pracy zespołów farbowo-drukujących. Jest to wskazane ze względu na powtarzalność otrzymywanych na maszynie odbitek i standaryzację procesu drukowania. Wszelkie odchyłki poza ustalone granice tolerancji wykonania elementów maszyny i właściwości zastosowanych materiałów poligraficznych zawsze się sumują. Im są większe, tym bardziej pogarszają równomierność przekazywania farby i jej stabilność. Słowa kluczowe: fleksografia, technologiczne parametry drukowania, transport farby Wprowadzenie W celu prawidłowego przebiegu transferu farby muszą być spełnione następujące warunki: farba drukowa powinna wykazywać określoną adhezję, zwilżać współpracujące powierzchnie i przylegać do nich, warstwa farby powinna wykazywać właściwości kohezji, być plastyczna, dobrze rozdzielić się pomiędzy współpracującymi powierzchniami, równowaga adhezyjno-kohezyjna powinna być stała, aby rozdzielanie warstwy farby zachodziło w jej połowie i aby nie zmieniało się podczas procesu drukowania. Ilość farby przenoszonej na następną powierzchnię zależy również od prędkości rozdzielenia warstwy farby, które następuje po spadku naprężeń w strefie współpracujących powierzchni. Zbliżone wartości napięć powierzchniowych materiałów zapewniają dobre zwilżanie, a tym samym i adhezję. Równie ważnym czynnikiem wpływającym na powierzchnię oddziaływań międzyfazowych jest struktura powierzchni substratu. Im bardziej rozwinięta, porowata jest powierzchnia, tym lepsza adhezja warstwy farby. Trwałe wiązanie warstwy farby z podłożem drukowym zapewniają oddziaływania między cząstkami farby i podłożem. W celu poprawy stopnia związania farby z współpracującymi powierzchniami cylindrów zespołu farbowodrukującego lub z powierzchnią podłoża drukowego stosowane są odpowiednie środki, zwane promotorami adhezji. Energia powierzchniowa konwencjonalnych form fleksograficznych jest na poziomie 30-35 mn/m, przy chropowatości powierzchni R a rzędu 0,4-0,6 μm. Współczesne polimery, takie jak silikon, pozwalają otrzymać formy, których energia wynosi 20-22 mn/m i chropowatość jest na poziomie R a = 0,3 μm. Proces rozdzielania warstwy farby zależy głównie od ilości farby, jaką dostarcza się na formę drukową, oraz od nacisku i jego rozkładu w strefie styku. Parametrem charakteryzującym proces podziału warstwy farby pomiędzy formą a podłożem drukowym jest współczynnik przenoszenia K p. Całkowita ilość farby przenoszonej na podłoże drukowe jest sumą ilości farby unieruchomionej w zadrukowanej powierzchni (w wyniku docisku w strefie drukowania) i ilości swobodnej warstwy farby, oddzielonej od formy i powierzchni podłoża po ustaniu nacisku drukowania. W literaturze można znaleźć wiele równań opisujących przenoszenie farb drukowych. Najczęściej przytaczane jest równanie Fetsko-Walker i jego modyfikacje, opracowane m.in. przez: Ruppa i Rieche, Wultscha i Schuberta, Laraignou a. Równania zawierają współczynniki empiryczne, które charakteryzują wzajemne oddziaływanie farby i podłoża w strefie drukowania. Współcześnie prowadzone są badania laboratoryjne procesów przenoszenia farby dla różnych technik drukowania, które udoskonalają metodykę wyznaczania poszczególnych współczynników wchodzących w skład omawianych równań. Analiza literatury naukowej i technicznej związanej z procesem przenoszenia farby wykazała, że prowadzenie badań transferu farby we fleksograficznym zespole farbowo-drukującym wymaga znajomości bardzo wielu charakterystyk materiałowych i użytkowych czynników odpowiadających za prawidłowy przebieg procesu: cylindra rastrowego, formy, farby i podłoża. Wyniki tej analizy pozwoliły na wybór i opracowanie metodyki badań eksperymentalnych, które dały podstawę do przeprowadzenia teoretycznych badań symulacji procesu w pakiecie MATLAB-Simulink. Badania transferu farby omówiono w publikacjach (1 7). Przedstawiono podstawowe parametry technologiczno-konstrukcyjne wpływające na charakter podziału i ilość farby przenoszonej w zespole farbowo-drukującym. Należą do nich: konstrukcja zespołu nadającego farbę na powierzchnię cylindra dozującego, parametry cylindra dozującego (rastrowego), rozkład docisku w strefach przekazywania farby, 312 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 maj 2013
ilość farby dostarczonej na formę drukową, prędkość drukowania, właściwości formy drukowej, właściwości farby drukowej, rodzaj podłoża drukowego i jego właściwości. Właściwości mechaniczne materiałów, z których wykonywane są formy drukowe, to: kompresyjność, wynikająca z gęstości i struktury materiału, okresowa lub stała deformacja kształtu elementu drukującego oraz jego odporność na zużycie. Na przykład, ścieralność powierzchni formy fotopolimerowej wynosi 180-220 mm 3, a ścieralność powierzchni formy silikonowej jest znacznie wyższa i wynosi 80-150 mm 3. Bardzo ważnym czynnikiem, często decydującym o doborze materiału, z którego wykonana jest forma drukowa, jest jej odporność na dany rodzaj farb i środki czyszczące. Jeśli płyta formy spęcznieje, to często nierównomiernej zmianie jej grubości towarzyszy spadek twardości. Jako materiał do produkcji fleksograficznych form drukowych stosowane są fotopolimery, elastomery i polimery. W technologii wytwarzania form występują dziś nowe struktury rastrowych elementów drukujących i powierzchni aplowych, które są naświetlane w atmosferze beztlenowej z odpowiednią liniaturą, jako tzw. oxygen efect (8). Cylindry dozujące Współczesna literatura, głównie wydawnictwa firm produkujących cylindry rastrowe, podaje szereg danych dotyczących podziału farby w praktycznych warunkach procesu drukowania, które różnią się nieznacznie między sobą. Zakłada się, że z kałamarzyków na formę drukową przenoszone jest 40-60% ilości farby w stosunku do wyjściowej pojemności jednostkowej cylindra rastrowego. Zrzeszenie fleksografów DFTA do obliczeń teoretycznych przyjmuje podział warstw farby, w obu strefach, równy 50%. Według danych firmy Praxair, cylinder rastrowy przenosi 30-60% farby na formę, a z formy na podłoże 46-54%. Dane przedstawione przez Flexoprint określają powyższe wielkości na poziomie: 40-50% i 42-55%. Z kolei firma Apex podaje, że praktycznie aż 40-50% ilości farby pozostaje w kałamarzykach za strefą kontaktu cylindra rastrowego z formą. Firmy Harper Corporation, Zeller i Apex podają, że tylko 25-35% farby z kałamarzyków cylindra rastrowego przekazywane jest na podłoże drukowe. Przy zastosowaniu farb UV przekazywanie jest na niższym poziomie, zaś w przypadku farb mniej lepkich, dyspersyjnych i rozpuszczalnikowych, ilość farby jest większa. Firma Apex Europe B.V., jeden z czołowych producentów, zapowiedziała kres tradycyjnie grawerowanych powierzchni cylindrów rastrowych z kałamarzykami w postaci plastra miodu. Producent ten oferuje przemysłowi poligraficznemu i przetwórczemu oryginalne, opatentowane, nowe rozwiązanie nazwane UniCorr (9). Różnice w stosunku do rozwiązań konwencjonalnych dotyczą rodzaju stosowanej ceramiki i metody grawerowania laserowego promieniem ciagłym, która umożliwia tworzenie w zewnętrznej powierzchni ceramicznej cylindra różnych profili struktur przepływowych. Komplet cylindrów GTT, o wymiarach od S do XL, może stanowić nową podstawę standaryzacji druku fleksograficznego oraz znacznie ułatwić obsługę maszyny i współpracę z przygotowalnią form drukowych. Zakres liniatury cylindrów dozujących jest taki sam, jak wykorzystywanych dotąd konwencjonalnych cylindrów z liniaturą 80-500 linii/cm o określonej pojemności, ponadto przy zachowaniu podobnych możliwości technologicznych. Nie zachodzi konieczność zmiany ustawień maszyny. Powierzchnie cylindrów dozujących ze strukturą GTT mają certyfikat dokumentujący możliwość ich stosowania razem z innowacyjną technologią wytwarzania form drukowych HD-Flexo i DigiCorr (10-11). Nowe struktury cylindrów dozujących do układów lakierujących i powlekających, pod nazwą ART Gold, oferuje również firma Praxair Surface Technologies, Inc. (12-14). Układy dozujące Charakterystykę nowoczesnych rozwiązań zamkniętego układu dozującego media omówiono obszernie w publikacji (15). Do głównych wymagań stawianym tych konstrukcjom należy zaliczyć: całkowite i równomierne na szerokości maszyny wypełnienie płynem kałamarzyków cylindra rastrowego, stabilność i sztywność konstrukcji komory z zamocowaniem zapewniającym jej elastyczne zawieszenie w korpusie maszyny, całkowitą równoległość noży raklowych do współpracującego cylindra, odporność materiału korpusu komory na korozję, stałe i stabilne ciśnienie płynu na szerokości komory, możliwie duże rozmiary strefy roboczej kontaktu płynu z dopasowaną pojemnością (głębokością) komory i prędkością obrotową cylindra, precyzyjny mechanizm dostawienia nacisku noży raklowych komory do cylindra, beznarzędziową wymianę noży oraz ich montaż i napinanie bez pofalowań, beznarzędziową wymianę uszczelnień bocznych, beznarzędziowy demontaż komory z korpusu maszyny, możliwość opcjonalnego zastosowania mechanizmu do oscylacji rakla zgarniającego, stosowanie noży rakli i uszczelnień o dłuższym okresie żywotności, PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 maj 2013 313
zastosowanie czujników wydajności przepływu pomp i ciśnienia farby na szerokości komory, wyposażenie układu dozującego w czujniki pomiaru temperatury i lepkości medium, zastosowanie w układzie cyrkulacji płynu odpowiednich bezpiecznych pomp ze wskaźnikiem ilości dozowanego medium, wyposażenie układu zasilającego w tłumik pulsacji i filtr, zastosowanie termostatowanego zbiornika płynu lub korpusu komory o podwójnych ściankach, szczególnie w przypadku używania farb lub lakierów UV, i tulei rastrowych instalowanych na cylindrach pneumatycznych, zastosowanie w razie konieczności profilowanej wkładki lub innego elementu instalowanego pośrodku wewnątrz korpusu komory, gwarantującego lepsze wypełnienie kałamarzyków cylindra rastrowego, wyposażenie w niezawodny, półautomatyczny lub automatyczny system czyszczenia komory i cylindra rastrowego, zastosowanie dodatkowego układu obiegu środka do mycia komory i cylindra rastrowego, zastosowanie w układach odpowiednich zbiorników, termostatów, pojemników, mieszadeł, przewodów, szybkozłączy i środków czyszczących. Podstawowym wskaźnikiem charakteryzującym konstrukcję komory raklowej zamkniętego układu dozującego i efektywność jej pracy jest relacja ilości medium wprowadzonego do kałamarzyków cylindra rastrowego do wyjściowej rzeczywistej pojemności cylindra wyrażonej w cm 3 /m 2. Relacja ta zależy od kilku podstawowych czynników: wielkości, kształtu i wyposażenia korpusu komory, rodzaju i parametrów pracy listwy zgarniającej (kąta jej ustawienia i równomierności naprężenia oraz docisku do powierzchni cylindra rastrowego), stabilności ciśnienia płynu dostarczanego pompą do komory i rozkładu jego ciśnienia wewnątrz komory. Konstrukcje współczesnych maszyn są już standardowo wyposażone w nowoczesne urządzenia pomocnicze ułatwiające beznarzędziową wymianę cylindrów lub tulei w zespołach dozujących media. Badania procesu przenoszenia farby Celem badań było określenie wpływu wybranych parametrów techniczno-technologicznych transportu farby w zespole farbowym na jakość otrzymanych druków. Istotnym elementem badań było stworzenie najlepszych warunków efektywności pracy układu dozującego poprzez umożliwienie wprowadzenia do kałamarzyków cylindra rastrowego jak największej ilości medium w stosunku do wyjściowej rzeczywistej pojemności cylindra. Badania procesu przenoszenia farby na podłoże drukowe wykonano w laboratorium IPiP PŁ na urządzeniu testowym IGT F1. W urządzeniu zainstalowany jest system farbowy otwarty, który współpracuje z raklem ustawionym współbieżnie w kierunku obracającego się dysku rastrowego. Urządzenie pozwala z pozwodzeniem symulować w warunkach laboratoryjnych procesy drukowania technikami fleksograficzną i wklęsłodrukową. Umożliwia dokładne ustawienie parametrów drukowania w jednostkach fizycznych i użycie do badań wielu różnych materiałów, jakie są stosowane w przemysłowych maszynach drukujących. Na wstępie opracowano harmonogram złożonych badań eksperymentalnych (16). Stałymi parametrami podczas badań były: wodorozcieńczalna farba drukowa firmy Flint Group, mieszanina w systemie 50/50 serii Premo Board i koncentratu pigmentowego Magenta, przeznaczona do zadrukowywania papierów powlekanych i niepowlekanych, lepkość farby drukowej: 24 s wg kubka Forda Φ 4mm (zgodnie z normą PN-EN ISO 2431:1996), forma drukowa z obrazem testowym (21 linii/cm, 54 lpi) bez podkładu kompresyjnego, o grubości 6,9 mm, firmy Chespa, podłoże drukowe: z jednej partii produkcyjnej, arkusze tektury falistej o wymiarach 50 700 mm, mikrofala E3T37B 300 fal/m, współczynnik pofalowania 1,24, średnia wysokość fali 2 mm, warunki klimatyczne w laboratorium: T = 22 24 C, W = 50-60% (zgodnie z normą ISO 187, PN-EN 2187:2000), listwa zgarniająca, rakiel typ MDC60 o szerokości 52 mm, o grubości 0,15 mm, z dociskiem 135 N/m i kątem ustawienia rakla 60, docisk pomiędzy dyskiem rastrowym i formowym: 0,5 kn/m, docisk pomiędzy dyskiem formowym i dociskowym: 2,0 kn/m, Zmiennymi parametrami były: testowe dyski rastrowe IGT: 1. o pojemności 14 cm 3 /m 2 i liniaturze 110 linii/cm oraz 2. o pojemności 18 cm 3 /m 2 i liniaturze 90 linii/cm, prędkość liniowa drukowania: 0,2 m/s i 1 m/s, liczba obrotów testowego dysku rastrowego przy dozowaniu do niego farby przed jej naniesieniem na formę drukową: 1, 3 i 6, obroty ze stałą prędkością. Wpływ zmiennych parametrów badań na transfer farby na podłoże drukowe oceniono poprzez pomiar gęstości optycznej otrzymanych druków testowych. Jakość druków i dokładność odwzorowania ob- 314 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 maj 2013
razów testowych zbadano poprzez pomiar przyrostu wartości tonalnej na drukach w polu 50%, który uznano za najbardziej miarodajny zakres tonów średnich, gdzie występują największe odchylenia. Ponadto, dla otrzymanych druków testowych dokonano pomiaru kontrastu względnego, odwzorowania grubości linii oraz mottlingu. Na rysunku 1 przedstawiono przykładowo pomiar pola rastrowego o stopniu pokrycia 50% testowej formy drukowej, w świetle przechodzącym i ustawionej opcji special plates. Na rysunku 2 zilustrowano zależność gęstości optycznej otrzymanych druków testowych wykonanych z prędkością liniową 0,2 i 1,0 m/s od rodzaju zastosowanego dysku rastrowego (1. i 2.) i liczby ich obrotów podczas dozowania do nich farby przed naniesieniem na formę drukową. Gęstość optyczną druków zmierzono za pomocą spektrodensytometru X Rite. Na rysunku 3 przedstawiono wyniki badań wpływu prędkości drukowania na przyrost wartości tonalnej pól rastrowych o stopniu pokrycia 50% przy zastosowaniu od jednego do sześciu obrotów dysków rastrowych o pojemności 14 i 18 cm 3 /m 2. Przyrost punktów rastrowych stanowi różnicę między wielkością oryginalnego punktu rastrowego na polu rastrowym formy drukowej (zmierzonego za pomocą urządzenia FAG Vipflex 333) a wielkością tego samego punktu rastrowego na druku testowym. Pomiaru przyrostu punktu rastrowego dokonano spektrodensytometrem X-Rite. Kontrast względny druków pozwala na powiązanie w jedną zależność dwóch podstawowych elementów określających odbitkę, a mianowicie gęstości optycznej apli z przyrostem punktu rastrowego (mierzonym na polu 80%) wynikającym z nanoszenia zbyt dużej ilości farby. Na rysunku 4 przedstawiono wyniki badań kontrastu względnego dla testów arkuszy Rys. 1. Widok pomiaru pola rastrowego o stopniu pokrycia 50 % testowej formy drukowej na urządzeniu pomiarowym Vipflex 333 Rys. 2. Zależność gęstości optycznej otrzymanych druków testowych od zastosowanych zmiennych parametrów drukowania Rys. 3. Wpływ prędkości drukowania na przyrost wartości tonalnej pól rastrowych o stopniu pokrycia 50% przy zastosowaniu zmiennych parametrów drukowania zadrukowanych wzdłuż biegu fali tektury. Wartość 30% i wyższa uznawana jest za dobrą. Zwiększanie grubości warstwy nanoszonej farby zwiększa nasycenie koloru, ale odbywa się kosztem pogorszenia utrwalania się farby oraz tzw. zabijania punktów rastrowych, co szczególnie uwidacznia się w wyższych wartościach tonalnych. PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 maj 2013 315
Rys. 4. Wpływ prędkości drukowania na względny kontrast druku przy zastosowaniu zmiennych parametrów drukowania Rys. 5. Przykładowe okno aparatu FAG Vipfex podczas pomiaru grubości linii na druku testowym, w świetle odbitym z filtrem B (blue) i ustawionej opcji coated paper Rys. 6. Średnie wartości pomierzonej szerokości linii dla testów zadrukowanych wzdłuż biegu fali przy zastosowaniu zmiennych parametrów drukowania Do pomiaru grubości linii wykonanej na formie drukowej i otrzymanej na drukach testowych zastosowano urządzenie pomiarowe Vipflex 333. Okno pomiarowe przedstawiono na rysunku 5. Do pomiaru linii na formie stosowano wiązkę światła przechodzącego, zaś dla druków w świetle odbitym z filtrem. Na rysunku 6 zilustrowano średnie wyniki pomierzonej szerokości linii dla testów zadrukowanych wzdłuż biegu fali przy zastosowaniu zmiennych parametrów drukowania. Norma ISO 13660 definiuje niejednorodność zadrukowanej powierzchni na małą skalę (>42 μm i <1270 μm) i nazywa ją ziarnistością, oraz na dużą skalę (>1270 μm) i nazywa mottlingiem. Każda jednostka jest pomiarem skali wariacji gęstości optycznej w stosunku do idealnie zadrukowanej powierzchni bez wariacji gęstości optycznej. Badany obszar został podzielony na 14 komórek (1,27 1,27 mm). Wewnątrz każdej dokonano 28 pomiarów współczynnika odbicia światła w małych, nienakładających się kwadratach o boku 42,3 μm. Dla każdej komórki liczona jest średnia oraz odchylenie standardowe z 28 pomiarów współczynnika odbicia światła. Mottling oznacza pojawianie się niepożądanych zmian gęstości optycznej warstwy farby, powstawanie efektu marmurkowatości w postaci nieregularnych, kilkumilimetrowych plamek lub zakłócenia połysku gotowego druku. Nazwa mottling pochodzi od angielskiego mottled cętkowany, nakrapiany. Pomiar mottlingu stanowi wartość odchylenia standardowego średniego współczynnika odbicia światła komórek. Określa wahanie gęstości optycznej między komórkami. Pomiar jednorodności nadruku apli (mottling) odbywa się za pomocą mikroskopu cyfrowego QEA Personal IAS. Na rysunku 7 przedstawiono wyniki pomiaru jednorodności nadruku apli (mottling) uzyskanego przy zastosowaniu zmiennych parametrów drukowania, wzdłuż i w poprzek kierunku fali tektury. Błędy sumaryczne wykonanych oznaczeń wskazały, że zastosowane metody pomiarowe obarczone były niewielkim błędem. 316 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 maj 2013
Wyliczone odchylenie standardowe przy badaniach gęstości optycznej wynosiło 0,025. Dla pomiarów przyrostu wartości tonalnej pól rastrowych o stopniu pokrycia 50% odchylenie standardowe wyniosło 0,25%, a kontrastu względnego 2%. Z kolei dla pomiarów szerokości linii na formie i na drukowanych testach odchylenie to wynosiło maksymalnie 1,5 μm. Największa wartość mottlingu druku (odchylenia standardowego współczynnika odbicia światła) wyniosła 0,0310. Większy błąd względny danego pomiaru parametru wynikał z małych wartości rzeczywistych danego wskaźnika. Współczynnik zmienności pomiarów był w zakresie 4-7%. Wzdłuż W poprzek Podsumowanie Stworzenie najlepszych warunków efektywności pracy układu dozującego realizowano poprzez umożliwienie wprowadzenia do kałamarzyków cylindra rastrowego jak największej ilości medium w stosunku do wyjściowej rzeczywistej pojemności cylindra. Zmianę sposobu nafarbiania dysku rastrowego umożliwia zastosowany w badaniach nowy aparat IGT F1. W urządzeniu istnieje możliwość ustalenia określonej liczby obrotów, z nastawianą, również zmienną, prędkością kątową tego dysku podczas dozowania do niego farby, przed jej naniesieniem na formę drukową. Zastosowane w badaniach testowe dyski rastrowe poddano ocenie pod kątem stanu powierzchni i rzeczywistej pojemności farbowej. Korzystano ze standardowej metody pasków Capatch, której użycie wymaga niewiele czasu, a przy pomiarze wyższych pojemności dopuszczalna dokładność pomiarowa jest rzędu 5%. Dodatkowo do pomiaru wykorzystano unikatowy aparat AniCAM firmy Troika Systems Limited, który umożliwia pomiar wielu parametrów dysków rastrowych: pojemności farbowej, liniatury Rys. 7. Wpływ kierunku fali tektury na występowanie mottlingu przy zastosowaniu zmiennych parametrów drukowania rastra, głębokości komórki, kąta rastra, szerokości otwarcia kałamarzyków i ścianek (progów) kałamarzyków, kątów ścianek (w tym przestrzennego obrazu kształtu kałamarzyków). Model trójwymiarowej siatki może być w celu analizy powiększany i obracany w dowolnym kierunku. Trójwymiarowy widok kałamarzyków powstaje po uprzednim nastawieniu ostrości obrazu, od dna kałamarzyków do progów (powierzchni zewnętrznej cylindra). W wyniku analizy cyfrowej wykonanych jest kolejno 150 zdjęć na wysokości kałamarzyków badanego pola dysku. Użyte w badaniach testowe dyski rastrowe IGT miały pojemności 14 i 18 cm 3 /m 2. Z analizy wyników pomiarów wynika, że: Zastosowanie wyższej prędkości drukowania powoduje wzrost gęstości optycznej druków ze względu na zwiększenie ilości farby przekazanej na podłoże, a wcześniej na formę drukową z kałamarzyków dysku rastrowego, co jest wynikiem występowania większej siły odśrodkowej cząstek farby odprowadzanej z kałamarzyków na formę. Szczególnie jest to widoczne przy zastosowaniu cylindrów rastrowych o większej pojemności 18 cm 3 /m 2. Największy przyrost gęstość optycznej druków, na poziomie 12%, wystąpił dla druków wykonanych przy zastosowaniu 6 wstępnych obrotów dysków rastrowych (rys. 2), ze względu na lepsze wypełnienie objętości kałamarzyków dysków rastrowych przed przekazaniem farby na formę drukową (rys. 6). Warunki nafarbiania dysku w tym przypadku były optymalne, ponieważ zapewniły maksymalne wypełnienie farbą jego kałamarzyków przed późniejszym nafarbieniem formy drukowej. Spełnienie takiego warunku zapewniają nowoczesne konstrukcje zamkniętych zespołów farbowych (5). Zastosowanie zmiennych parametrów drukowania nie powoduje istotnych od- PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 maj 2013 317
chyleń przyrostów wartości tonalnej pól rastrowych druków testowych o pokryciu 50% (rys. 3). Odchyłki przyrostów wartości tonalnej na poziomie do 2% uznano za przypadkowe. W miarę stosowania większej liczby wstępnych obrotów dysków rastrowych (od 1 do 6), przy prędkości drukowania równej 0,2 m/s oraz użyciu dysku rastrowego o pojemności 14 cm 3 /m 2 wzrasta kontrast. Przy użyciu dysku rastrowego o większej pojemności, 18 cm 3 /m 2, zmiany kontrastu były praktycznie niezauważalne. Przy zastosowaniu jednego wstępnego obrotu dysku rastrowego kontrast jest na poziomie 20% a zmiana prędkości drukowania: 0,2 i 1 m/s, jak i zastosowanie dysków rastrowych o pojemnościach: 14 i 18 cm 3 /m 2, nie wykazały znaczącego wpływu na zmiany kontrastu druków. Najwyższe wartości kontrastu (29%) otrzymano dla druków wykonanych z mniejszą prędkością drukowania, równą 0,2 m/s, przy zastosowaniu 6 wstępnych obrotów obu dysków rastrowych o pojemności 14 i 18 cm 3 /m 2 (rys. 4). W miarę wzrostu liczby wstępnych obrotów obu dysków rastrowych, o pojemności: 14 i 18 cm 3 /m 2, rośnie szerokość linii otrzymanych próbek druków zadrukowanych w kierunku fali tektury. Przy zastosowaniu większej prędkości drukowania, równej 1 m/s, występuje nieznaczne zmniejszenie się szerokość linii przy zastosowaniu innych zmiennych parametrów drukowania (rys. 6). Można zauważyć tendencje wzrostu mottlingu druków testowych wykonanych w kierunku fali tektury przy zwiększeniu liczby wstępnych obrotów nafarbiania dysku rastrowego, przy zastosowanych innych zmiennych parametrów drukowania. Przy zastosowaniu stałego docisku drukowania nie zaobserwowano większego wpływu pozostałych zmiennych parametrów na badany mottling otrzymanych druków (rys. 7). Opisane wyniki badań stanowią część rozważań dotyczących efektywnego transferu farby w zespołach maszyn drukujących. Ich celem głównym jest poszukiwanie nowych rozwiązań lub możliwości modernizacji konstrukcji systemów dozujących. W tym celu przeprowadzane są laboratoryjne badania eksperymentalne przy wykorzystaniu nowego aparatu testowego IGTF1 z napędem dysku rastrowego i nowo uruchomionym urządzeniu własnej konstrukcji. Opracowanie w ramach projektu badawczego NN508 484638 MNiSzW, 2010-13 LITERATURA 1. Stępień K: Metodyka badań transportu farby, Przegl. Papiern. 67, 2, 105-110 (2011). 2. Stępień K: Empiryczne badania transportu farby, cz. 2, Przegl. Papiern. 67, 4, 255-258 (2011). 3. Stępień K.: Transfer mediów w innowacyjnych procesach poligraficznych i przetwórczych. Cz. 1, Przegl. Papiern. 67, 7, 425-428 (2011). 4. Stępień K.: Transport mediów w procesach przetwórczych i poligraficznych, XVII Międzynarodowa Konferencja i Wystawa Papiernicza PROGRESS 11 Papier naturalny produkt przyjazny środowisku, 20-23.09.2011, Hotel Andel s, Łódź. 5. Stępień K.: Transfer mediów w innowacyjnych procesach poligraficznych i przetwórczych. Cz. 2, Przegl. Papiern. 67, 8, 495-499 (2011). 6. Stępień K.: Innowacyjny transfer mediów w procesach poligraficznych i przetwórczych, Opakowanie 57, 4, 60-68 (2012). 7. Stępień K.: Transport mediów w procesach poligraficznych i przetwórczych, VII Międzynarodowa Naukowo-Techniczna Konferencja Kwalitologia książki, materiały konferencji, 151 168, Ukraińska Akademia Drukarstwa, Lwów, 6-8.06.2012. 8. Stebani U.: New UV exposure technology for photopolymer plates, Flexo & Gravure Global, 3, 14-15 (2012). 9. Patent Apex Europe B.V., Harpet, NL, nr DE 21 2008 000 006 U1: Anilox-Walze zum Bedrucken lines Substrats und Druckvorrichtung mit einer Anilox-Walze, Niemcy, 9,2009. 10. Barabasz W.: GTT żegnajcie aniloxy...?, Przegl. Papiern. 67, 5, 327-329 (2011). 11. Barabasz W.: Eksploatacja cylindrów rastrowych, Seminarium Poligraficzne Dzień Firmy Barmey w Instytucie Papiernictwa i Poligrafii Politechniki Łódzkiej, www. barmey.eu, Łódź, 20.05.2011. 12. Praxair Surface Technologies, Inc. : ART Gold Laser Engravings for Anilox Rolls, www.praxair.com, 2011. 13. Materiały informacyjne firmy Harper Graphic GmbH, http://www.harperimage.com/ AniloxRolls/ Anilox-Guides/Anilox-Damage- Prevention, 2011. 14. TeroLab Surface GmbH, Franz M., Langer G.: Examining the exactness of anilox roller production, Flexo & Gravure International 16, 1, 14-15 (2010). 15. Stępień K.: Rozwiązania konstrukcyjne zamkniętego układu dozującego, Przegl. Papiern. 68, 6, 357-364 (2012). 16. Prace badawcze i dyplomowe wykonywane w IPiP PŁ, 2010-2012. Artykuł recenzowany 318 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 maj 2013