Подробнее по движению ленточного материала во флексографской машине

 Процесс движения деформируемой ленты и качество печати находятся в тесной взаимосвязи. Это хорошо известно. Специалисту любого уровня следует точно знать, как именно зависит качество печати от условий движения ленты в рулонной ротационной машине.

С движением материала в печатной машине связаны комплексные физические процессы. Опыт учит, что ошибок в обслуживании, появлении макулатуры и непродуктивных потерь времени можно избежать, если при оценке изображения учитывать то, что могло происходить и происходит с лентой запечатываемого материала при ее движении через рулонную ротационную машину. Чем больше печатная машина и чем длиннее путь ленты в печатной машине, тем больше возникает проблем, связанных с деформацией движущейся ленты, тем важнее знание о процессах, которые протекают в печатной машине или комплексном технологическом агрегате.

Флексографские печатные машины выпускаются преимущественно рулонными системами подачи материала. Они работают с рулона на рулон или с рулона на листы. Запечатываемый материал подается в машину в виде ленты. Рулонной ротационной флексографской печатной машине необходимы многочисленные устройства, которые служат для стабилизации движения ленты.

В отдельных специальных случаях используются также листовые ротационные флексографские печатные машины, работающие с листа на лист. Качество многокрасочной печати зависит и в этом случае от точности транспортировки отдельных листов. В отличие от рулонных ротационных машин в листовых ротационных машинах запечатываемый материал проводится через машину практически без его натяжения. Во время взаимодействия систем захватов печатного аппарата и транспортной системы появляются или могут появиться ошибки положения листов, что при многокрасочной печати приводит к неприводке.

В листовой машине стремятся к тому, чтобы система захватов двигалась очень точно относительно печатных аппаратов и чтобы листы захватами каждого из печатных цилиндров брались всегда в относительно одинаковой позиции «Точный захват за переднюю кромку листа», иначе появляются ошибки приводки и по длине, и в поперечном направлении.

Листовые ротационные флексографские машины имели и до сих пор имеют только очень ограниченное применение.

Преобладающими являются рулонные ротационные флексографские машины, которые печатают на ленте. Для возможности выполнения всего комплекса технологических операций в машине лента должна быть натянутой. Растяжение ленты ведет к ее удлинению, и это может вызывать отклонение в приводке.

Рассматривая рулонную флексографскую печатную машину, обращаем внимание:

большие затраты относятся к протяжке материала;

большая часть систем флексографской машины служат только для протяжке материала;

получаемое качество печати в большой части зависит от устройств для проводки материала, несмотря на их косвенное влияние на процесс запечатывания материала.

Правильное движение ленты определяет следующие параметры качества печати:

отсутствие или наличие складок или морщин и прямой складки по боковой кромке материала;

точность приводки при печати;

постоянная длина раппорта печати (изображения, запечатанного за один печатный цикл).

4.1. Элементы лентопроводящей системы

Элементами системы транспортировки ленты (проводки ленты) являются направляющие (лентоведомые), тянущие (лентоведущие), «плавающие» валы и поворотные промежуточные валики - штанги.

4.1.1. Направляющий (лентоведомый) валик

Направляющий валик предназначен для направления движения полотна во флексографской машине. Он приводится во вращение движущимся полотном запечатываемого материала и т.о. оказывает влияние на натяжение материала. Принципиально неизбежное трение в подшипниках направляющего валика приводит к тому, что сбегающая лента материала, огибающего направляющий валик, находится под большим натяжением, чем ее набегающая часть (рис. 4.1). Валики, имеющие привод от машины, называются лентоведущими, и их можно рассматривать как тянущие аппараты (даже в том случае, если возникающие силы трения остаются малыми по причине ничтожного угла обхвата валика лентой).

Рис. 4. 1. Силы натяжения ленты при огибании ею направляющего валика (FC-FJ г - Mr = ldV/(rdt),

где FH, Fc — силы натяжения приходящей и уходящей ветвей ленты;

V — скорость движения ленты в направлении ее подачи; г радиус направляющего валика;

Мт — момент трения в опорах валика;

dV/dt = 0 при постоянной скорости движения ленты, тогда М7 > О, F < F

Момент трения подшипника Мт, направленный навстречу вращению направляющего валика, приводит к тому, что сбегающая лента находится под воздействием большей по величине тянущей силы F , чем набегающая лента с тянущей ленту силой сопротивления F . Рис. 4.2 разъясняет действие системы направляющих валиков на изменение натяжения ленты. Лента материала, со своей стороны, отвечает каждому скачку натяжения скачком растяжения. Согласно этому менее тонкий и жесткий и материал приобретает на направляющем валике

относительно больший скачок растяжения, чем более жесткий и более толстый и материал. Для практических целей, а это значит, что во Флексографской печатной машине с большим количеством цилиндров и в многопозиционных флексографских машинах качество приводки зависит от степени растяжения материала ленты.

4.1.2. Тянущий аппарат флексографской печатной машины(лентоведущие цилиндры)

 Тянущая  система является активным элементом транспортировки ленты во флексографской печатной машине. Она оказывает протягивающее действие на запечатываемый материал в направлении его движения  и выполняя тем самым ее транспортировку. При этом тянущий аппарат может применяться как протягивающий элемент флексографской машины , что, в свою очередь, и дало ему название, так и как тормозящий и сдерживающий элемент системы. На рис 4.2 2-й аппарат является протягивающим, при этом первый аппарат является— сдерживающим, тормозящим, но только для участка полотна между ними. Для предыдущего участка запечатываемого на флексомашине материла первый аппарат является протягивающим, а для следующего участка второй аппарат является «сдерживающим». Т.о. любая пара, протягивающая материал во  флексографской машине,  для предыдущего участка является протягивающей - тянущей, а для последующего участка -«сдерживающей».

4.1.3. Натяжение движущегося запечатываемого материала - основное уравнение

Путь движения ленты материала через  флексографскую печатную машину может разделяться на несколько участков системы транспортировки ленты. Транспортирование ленты во флексомашине осуществляется совместными усилиями лентоведущих (тянущих) цилиндров и цилиндров печатных аппаратов. Каждый участок системы транспортировки ограничивается входными и выходными сторонами тянущего аппарата. Транспортировка ленты на любом элементарном участке движения существенно определяется совместным действием обоих граничащих тянущих аппаратов.

Пытаться правильно объяснить движение ленты в рулонных машинах одними словами, без привлечения простейших уравнений и графиков — бессмысленное занятие.

Важные сведения о движении ленты могут быть получены из уравнения непрерывности механики, которое в общей форме имеет вид:

div(pV)+^- = 0.

Оно выражает закон сокращении массы: разница масс, втекающих и вытекающих, или же масс, входящих и выходящих из контрольного объема, равна изменению количества массы, имеющейся внутри контрольного объема. Применительно к движению абсолютно упругой ленты на любом участке ее движения из приведенного выше уравнения следует соотношение

Если лента проявляет свойства ползучести (особенно тонкая бумажная лента после смачивания ее жидкой краской в печатных аппаратах), то натяжение ленты в установившемся режиме ее движения падает от секции к секции. После печати оно может быть повышено за счет некоторого повышения скорости транспортирующего устройства за печатной секцией флексомашины. Разумеется, что термические воздействия на ленту в сушильном устройстве в зависимости от материала могут содействовать повышению ее натяжения после печати. Если с повышением температуры материал ленты размягчается и становится более ползучим, то сушильное устройство способствует понижению натяжения ленты на участке сушки. Подробнее эти явления рассматриваются в разделе 4.3.

Для печатника и технолога флексографской печати можно дать некоторые рекомендации :

1.    Чем быстрее увеличивается скорость флексографской машины до скорости печати, тем быстрее протекает нестабильный процесс печати с его отклонениями в шаге повторения - раппорте и приводке.

2.    Корректировка приводки в многоцилиндровой флексомашине имеет смысл после окончания процесса разгона флексографской машины.

3.    В установившемся режиме печати очень быстрая регулировка натяжения ленты приводит к большим временным «выбросам» приводки красок (см. рис. 4.16, а), которые при печати с рулона на рулон остаются необнаруженными. Поэтому в простых машинах с ручной регулировкой усилия торможения рулона эта операция должна выполняться не очень быстро.

4.    Продолжительность переходных процессов зависит (при прочих равных условиях) от длины ленты в машине.

5.    Переходные процессы при вязко-упругой ленте протекают немного быстрее, чем при абсолютно упругой ленте.

Пункты 3 и 5 рекомендаций добавлены редактором.

Как самостоятельный элемент транспортной системы выше упоминались «плавающие» валики. Они устанавливаются как измерительные датчики и всегда являются элементами корректирующей цепи. Плавающие валы устанавливаются в месте размотки и намотки ролей.

Плавающий вал должен распологаться в определенном положении. Каждое отклонение от этого заданного положения становится сигналом в систему корректировки о ее необходимости, вследствие чего начинается возвращение плавающего вала в заданное положение. Каждое его движение одновременно означает изменение сил натяжения ленты, потому что движение плавающего валика сопровождается динамическими силами, которые действуют дополнительно на ленту материала и, следовательно, не оставляют силы натяжения ленты постоянными. Кроме того, каждый плавающий валик неизбежно связан с трением, так что всегда может быть измерен гистерезис в силе натяжения ленты при изменившемся направлении движения плавающего валика. Имеются также плавающие валики, которые оборудованы дополнительно демпферами для того, чтобы они работали устойчиво. Это не является, само собой разумеется, очень удачной мерой, так как при этом гистерезис увеличивается.

Для оценки плавающего вала системы натяжения флексографской печатной машины можно обратить внимание на ниже прилагаемый список критерии:

объем накопителя полотна плавающего вала;

воздействие инерционных сил ( массы ) плавающего вала на натяжение запечатываемого полотна;

воздействие сил трения в подшипниках плавающего вала;

изменения сил натяжения полотна, связанные с геометрией плавающего вала;

устройства для дополнительного нагружения транспортной системы полотна.

Кроме функции датчика натяжения полотна, «плавающий» валик выполняет задачу компенсации периодического избытка или недостатка полотна на соответствующем участке движения полотна, выполняя функцию амортизатора. С точностью до сил инерции он обеспечивает постоянство натяжения ленты, а задача регулятора заключается в обеспечении реверсивного «плавания» валика в заданной области.

 Нa рис. 4.4 представлены два плавающих валика обычного вида. Рычажный плавающий валик на рис. 4.4, а находит очень широкое применение. Он может на основе своей простой конструкции выгодно применяться, когда его максимальные отклонения малы. При больших значениях корректировки геометрия проявляется отчетливо отрицательно, потому что изменяются как действующее плечо сил, так и одновременно направление ленты и тем самым обе линии действия сил натяжения запечатываемой ленты.

Рис. 4.4. Схемы плавающих валиков:

а -рычажный плавающий валик с массой G, б — параллельные ножничные плавающие валики

На рис. 2.4, б приведены параллельные «ножничные» плавающие валики. Оба плавающих валика 1 и 2 движутся навстречу друг другу, так что масса плавающего валика G. на силу натяжения ленты F (статическую) не влияет. Сила натяжения ленты F определяется односторонней силой нагружения плавающего валика С и равна G/4. Этот плавающий валик целесообразен при больших его перемещениях, так как действующая геометрия при корректировках не изменяется. Чтобы изменить силу натяжения ленты F, можно изменить массу С. В противоположность рычажному плавающему валику на сх. а изменение силы натяжения ленты F достигается в результате перемещения двух грузов. Большая эффективность плавающих валиков возможна тогда, когда при параллельных «ножничных» плавающих валиках большая часть усилия нагружения валика задастся дополнительно пневматическим поршнем, а сами валики имеют возможно меньшую массу.

4.1.4. Участки системы транспортировки ленты

Система протяжки материала ( полотна ) внутри стандартной флексографской печатной машины, многоцилиндровой или одноцилиндровой, может разделяться, в сущности, на пять участков (рис. 4.5):

I      — участок размотки: от разматывающего рулона до первого входного тянущего аппарата;

II     — участок входа: от первого входного тянущего аппарата до входа в печатные аппараты;

III    — участок обработки: от входа в печатные аппараты до вспомогательного вывода из печатных аппаратов;

IV   — участок вывода: от вспомогательного вывода печатных аппаратов до заднего выводного тянущего аппарата;

V     —• участок намотки: от последнего (выводного) тянущего аппарата до наматываемого рулона.

Отдельный тянущий аппарат не создает никакого натяжения ленты. Натяжение ленты возникает лишь благодаря совместному действию по меньшей мере двух тянущих аппаратов.

4.1.5. Флексографские печатные машины при изменении скорости

В многоцилиндровых флексографских печатных машинах могут наступать видимые смещения приводки и отклонения раппорта при изменениях скорости. Планетарная флексографская печатная машина с большим центральным зубчатым колесом, диаметр делительной окружности которой равен диаметру печатного цилиндра, не знает проблем с приводкой и смещением раппорта не только при изменении скорости машины, но и при существенно переменном натяжении ленты на входе в печатную секцию. Правда, если планетарная секция агрегатирована с другими технологическими блоками, то и здесь могут возникнуть проблемы с точным совмещением последующих технологических операций по отношению к многокрасочному оттиску на ленте. Кроме того, в планетарных машинах могут возникнуть ошибки в приводке из-за слишком большой разницы в натяжении ленты во входной и выходной областях, которая может вызвать проскальзывание ленты на общем печатном цилиндре.

Колебания в приводке и раппорте в многоцилиндровых машинах флексографской печати могут объясниться тем, что при изменениях скорости меняется и натяжение ленты. Это имеет свои причины. Одной из них является инерционность направляющих валиков (приводимых во вращение лентой) и переменное трение в их подшипниках. Даже после разгона машины некоторое время могут продолжаться крутильные колебания этих валиков.

Изменение в приводке красок во флексографских машинах связано также с ползучестью материала полотна. Ползучесть на большой скорости успевает развиться значительно сильнее, чем при малой скорости.

Рис. 4.5. Участки системы транспортировки ленты

в многоцилиндровой флексографской печатной машине

4.1.6. Регулирование силы натяжения полотна на флексографской печатной машине

Как упоминалось, сила натяжения полотна выбирается исходя из свойств материала полотна. Сила натяжения зависит от толщины и податливости материала полотна, а также от биения радиуса рулона. При недолгом движении запечатываемого полотна через флексографскую машину проявляется только часть ползучих свойств материала. Так, бумажное полотно на участке флексомашины до первого печатного аппарата можно смело считать упругим.

В табл. 4.1 приведены измеренные значения силы натяжения запечатываемой ленты для различных материалов, при этом в отдельных случаях в зависимости от качества материала полотна они не могут считаться абсолютно приемлемыми. Также в ней расположили расчетные формулы и значения эмпирического коэффициента k. Значения удельной плотности W [ г/мг] бумаги и картона, а также толщины материала S и его ширины b должны быть установлены в лаборатории или взяты из паспортных данных конкретной партии материала.

Рис. 4.6. Схема нагружения ленты и график ее деформаций:

а — «сухая» бумажная лента, б — та же лента с нанесенной на нее жидкой краской