Офсетная печать на стаканчиках

Введение

Значительная доля упаковки имеет цилиндрическую или коническую форму. Как примеры можно привести одноразовую посуду — бумажную, пластиковую и даже металлическую — пивные банки. Упаковку для бытовой, автомобильной и строительной химии, например герметиков или ведер для штукатурки. Тубы, они же тюбики. И так далее. На такие контейнеры наносится информация с помощью печати с целью брендирования, предоставления необходимой для потребителя информации, удовлетворения требований законодательства и проч. Вопрос, как именно печать осуществляется, — достаточно интересный. Мы рассмот­рим как саму технологию, так и ее реализацию на примере продуктов Guangdong Shunde ISGO Technology, кратко ISGO. Это один из ведущих китайских производителей, причем компания полностью сфокусирована именно на производстве машин для массовой печати на цилиндрических и конических поверхностях.

Технологии не плоской печати

В простом случае заготовка стаканчика (будем использовать это слово, вместо формально более верного, но тяжеловесного описания) запечатывается еще на плоском материале, затем развертка высекается и уже потом из нее формируется объемный стаканчик. Но темой статьи будет более сложный случай: печать на поверхности уже сформированного стаканчика.

Вероятно, наиболее известен широкой около полиграфической публике цифровой способ печати на готовых стаканчиках. Но тиражи, которые экономически пригодны для этой технологии, невелики. Тампопечать применима, но имеет серьезные ограничения по доле запечатываемой поверхности, красочности, производительности и т. п. А если необходимо нанести высококачественное многокрасочное изображение на боковую поверхность нашего стаканчика, причем с промышленной производительностью в сотни единиц в минуту и невысокой себестоимостью, популярны специализированные машины офсетной печати. Они используют технологию сухого офсета с УФ-отверждением, сочетая качество и экономику листовой офсетной печати с возможностью нанесения изображения на цилиндрические и конические поверхности без искажений.

Здесь необходимо разъяснить терминологическую двусмысленность. Под сухим офсетом (dry offset) понимают два различных варианта офсетной технологии. Одна из них — классический офсет с применением форм, не использующих увлажнение. Пробельные элементы на форме образованы не смачиваемым краской материалом, обычно силиконом. Используется также термин безводный (waterless) офсет. Форма не имеет значимого рельефа, пробельный и печатный элементы формируются за счет смачивания, как и в классическом офсетном процессе.

Второй вариант использует формы высокой печати, которые передают краску не непосредственно на запечатываемый материал (как это происходит во флексографии, например), а на офсетное полотно. Формы высокой печати, естественно, не используют увлажнения, так что процесс, несомненно, сухой. С теоретической точки зрения это гибрид офсетной и высокой печати, и он имеет даже свое название на русском — «типоофсет». Однако так сложилось, что в профессиональной среде слово «типоофсет» практически не используется. Практики называют используемую ими технологию именно сухим офсетом. Возможно, это связано с тем, что технология в англоязычной литературе (а актуальной отечественной кот наплакал) называется именно сухим офсетом. В этом значении термин «сухой офсет» и используется в дальнейшем изложении.

Конструкция печатного узла сухого офсета

Принцип сухой офсетной печати. Итак, сухая офсетная печать, иногда называемая «типоофсет», — метод непрямой печати, при котором изображение переносится с печатной формы высокой печати на офсетное полотно, а затем на запечатываемый материал. По сути, это гибрид способов высокой и офсетной печати.

Процесс сухой офсетной печати включает в себя несколько ключевых этапов:

• Предварительный этап — изготовление печатных форм. Изображения формируются на фотополимерных пластинах с металлической или полимерной подложкой. Как обычно, на каждую сепарацию своя форма. Триадный растровый синтез цвета поддерживается — фотографии печатать можно.
• Нанесение краски: на печатные формы через систему раскатных валов в каждой из секций наносятся УФ-отверждаемые краски высокой вязкости.
• Промежуточный перенос изображения: краска из каждой секции последовательно переносится на офсетное полотно, смонтированное на центральном барабане, играющем роль офсетного цилиндра. На офсетном полотне формируется многокрасочный «пирожок» по принципу «сырая по сырой». Можно отметить, что рулонные ЦПМ HP Indigo используют похожий способ формирования изображения. В обоих случаях на точность совмещения сепараций не оказывают никакого влияния небольшие отклонения формы запечатываемого материала — ведь совмещение происходит до этого, в механизме, обеспечивающем очень высокую повторяемость.
• Окончательный перенос краски: изображение с офсетного полотна в «один клик» переносится на пластиковый стаканчик. Последний удерживается на пневмовалу (используется также термин «мандрель»), соответствующему по форме внутренней поверхности стаканчика. Пневмовалы для обеспечения высокой производительности смонтированы на турели, так что процесс подачи стаканчиков, их монтирования, печати на них и съема происходят параллельно. Пневмовалы служат цилиндрами противодавления в процессе печати.
• Сушка: краска высушивается УФ-излучением.

Для сухого офсета характерны высокие скорости печати (сотни экземпляров в минуту) и качественное воспроизведение изображений на невпитывающих подложках, таких как пластик или металл. Из офсетной печати был взят красочный аппарат, но без использования увлажняющего раствора, а из высокой печати — печатные формы. Технология с успехом применяется для декорирования цилиндрических или конических предметов, таких как стаканчики, тубы и бутылки из бумаги, металлов и особенно из пластика.

Преимущества сухого офсета

• Высокая скорость и низкая себестоимость: сотни экземпляров в минуту, аналоговые краски и формы.
• Простота приладки — совмещение цветов близко к бсолютному и обеспечивается автоматически, ведь оно происходит внутри машины, до нанесения на материал. Все участвующие в этом узлы точно изготовлены, юстированы и не требуют настройки при смене тиражей, материалов и даже формы запечатываемых стаканов. Следствие простоты приладки — применимость как для для крупносерийного производства, так и для средних партий, обеспечивая низкую себестоимость единицы продукции.
• Отсутствие предыскажений. После нанесения изображение не деформируется в соответствии с формой контейнера, нет необходимости вносить предыскажения в препрессе.
• Проработка деталей на сложных поверхностях позволяет воспроизводить изображения высокого разрешения на неровных поверхностях, характерных для пластика.
• Деликатная печать: благодаря конструкции машины возможна печать на очень тонком пластике.
• Возможность интеграции в единую технологическую линию с термоформовочным оборудованием.

Конструкция машины сухого офсета для печати на стаканчиках представлена на следующей странице. В качестве примера рассмотрим машину сухого офсета для печати по пластиковым стаканчикам IC8-500 китайского производителя ISGO. Машина построена по модульному принципу, что позволяет собрать нужную конфигурацию как конструктор. Пойдем по пути движения стаканчика.

Модуль подачи стаканчиков. Представляет собой L-образный или А-образный накопитель емкостью до 6 тыс. стаканчиков с механизмом подачи в машину пневматического или шнекового типа. Выбор типа (опционально — пневмоструйного) подачи зависит от геометрии стаканчика и толщины его стенок, чтобы обеспечить уверенную подачу без повреждения изделия. Модуль подачи оснащен датчиком наличия стаканчика («нет стаканчика, нет печати»), предотвращая загрязнение машины краской в случае отсутствия стаканчика в блоке печати: нет стаканчика на пневмовалу — нет прижима пневмовала к офсетному цилиндру.

Сердцем машины является индексный механизм, представляющий собой турель с восьмью пневмовалами (мандрелями) на рисунке. Назначение индексного механизма — перемещение изделия между позициями обработки.

Итак, устройство подачи обеспечило «надевание» стаканчика на мандрель в позиции №1. Далее индексный механизм поворачивается на 45 градусов и перемещает стаканчик на позицию №2 для обработки поверхности коронным разрядом мощностью 3 кВт, которая может автоматически изменяться в зависимости от скорости машины. В позиции №3 возможна дополнительная обработка короной (опция). После коронирования происходит обязательная детекция стаканчика на наличие повреждений. Поврежденные стаканчики автоматически отбраковываются.

Позиция №4 «Печать» — основная и наиболее сложная часть процесса. Печатные секции также имеют модульную конструкцию, изготовлены из авиационного алюминия и прошли высокоточную обработку, что обес­печивает их надежность и долговечность эксплуатации. Каждая печатная секция имеет поворотно-откидную конструкцию для удобства эксплуатации. Число печатных секций определяется потребностями заказчика и может быть от 4 до 8.

Фишкой печатного модуля является наличие Pre-inking-режима, который обеспечивает быструю подгонку цвета, сводя к минимуму брак при приладке и уменьшая ее время. Автоматическая система очистки офсетного полотна совместно с системой «нет стаканчика, нет печати» уменьшает время приладки.

На печатной машине в позиции №5 установлена система с одной УФ-лампой мощностью 9 кВт, что обеспечивает быстрое отверждение краски. Такое конструктивное решение имеет собственное название — COM, cure on mandrel — сушка на валу (мандрели). Во время остановок печатной машины лампа автоматически переключается в режим ожидания, а УФ-излучение экранируется шторкой. Вентилятор охлаждения контролирует температуру УФ-лампы с помощью датчика.

В позиции №6 система отбраковывает стаканы во время запуска, аварийной остановки (E-stop) и при обнаружении проколов (стаканчик удерживается на пневмовалу вакуумом. Прокол препятствует нормальному удержанию, такой стаканчик должен быть отбракован).

В позиции №7 стаканчик выдувается сжатым воздухом из пневмовала на два параллельных ремня с широкими зубьями, приводимых в движение независимым двигателем и формируя стопку стаканчиков. На выходе машины опционально может быть установлен модуль автоматической упаковки заданного числа стаканчиков. Счетчик стаканчиков может быть как механическим, так и лазерным в зависимости от толщины стенок стаканчика.

Дополнительные модули

В дополнительную комплектацию машины входят более 20 опциональных модулей. Перечислим ваsжнейшие из них.

• Пневмоструйное устройство подачи.
  • Может быть установлено вместо стандартного подающего устройства.
  • - Механизм ленточного конвейера с регулируемым углом наклона подает непрерывный ряд стаканчиков через подающую трубку в механизм подачи и разделения стаканчиков один за другим с помощью сжатого воздуха.
  • Подающая трубка имеет максимальный радиус изгиба 1500 мм и стандартный диаметр 180 мм. Другие размеры можно приобрести отдельно при необходимости.
• Система автоматического перемешивания краски. Обеспечивает стабильность состояния краски с течением времени.
• RCS (система очистки валиков). Для полуавтоматической очистки валиков печатной секции, без необходимости снятия валиков.
• Программируемый логический контроллер. Управляет автоматической дозировкой моющей жидкости на ролики и положением ракелей для удаления краски.
• Устройство регулировки навала краски с помощью сегментированного ножа. Позволяет регулировать количество подаваемой краски в каждом сегменте ножа и повторять в дальнейшем заданные установки.Осуществляется с помощью рычагов.
• Привод системы перемещения печатной секции. Моторизованное перемещение печатной секции для быстрой переналадки. Датчики переднего и крайнего положения обеспечивают точное и безопасное перемещение печатающего узла.
• Станок для сборки и настройки пневмовалов. Предварительная сборка и настройка пневмовалов со стаканчиками до установки в печатную машину, для ускорения переналадки при смене типоразмера стаканчиков. Дополнительная оснастка — пневмовалы для различных форм стаканчиков.
• Приспособление для пробивки и гибки печатных форм. Перфорационный станок с HD камерой для точной (0,005 мм) пробивки монтажных отверстий в печатных формах. Края печатной формы загибаются для облегчения монтажа.
• Магнитные формные цилиндры. Печатные формы удерживаются на формных цилиндрах магнитом. Позиционирование формы относительно формного цилиндра осуществляется с помощью двух штифтов.
• Система удаленной диагностики печатной машины.
• Укладчик стаканчиков с лазерной системой подсчета.
• Сменный стандартный стол для сбора стаканчиков.
• V-образный конвейер, автоматически подстраивающийся под скорость печатной машины. Транспортирует стопку стаканчиков от выходного блока через лазерное счетное устройство. Специальный цилиндр выталкивает заданное количество стопок стаканчиков на стол сборки.

Большая линия для пивной банки

В заключение можно отметить, что ISGO разрабатывает и выпускает и значительно более сложные машины для печати на контейнерах. Как пример можно привести производственную линию для печати на пивной банке (общий вид — на предыдущей странице, на этой — отдельные компоненты). Особенности — загрузка банок с палет, традиционные (не УФ)

краски, поэтому сушка в огромном сушильном шкафу на конвейере.