塑料薄膜凹版轮转印刷张力的控制

    【集萃网观察】塑料薄膜在包装行业的应用越来越广泛，从食品到日用商品的包装，以及牛奶及饮料的软包装等，都离不开塑料薄膜。这给包装印刷更开辟了更广阔的市场。作为三大印刷方法之一的凹版印刷，由于其印刷的特点，尤其是凹版轮转印刷机印刷，在塑料薄膜印刷中占据着主要的市场。近年来由于印刷的多样化及印刷的高速化，特别是下道工序设备对尺寸精度的要求越来越高，对产品质量的要求越来越严，以及为节约材料，提高成品率等，都对凹版印刷技术提出更高的要求，因此，在塑料薄膜印刷中，操作人员必须十分熟悉塑料薄膜的特点，充分掌握印刷技巧，尤其是掌握印刷机张力的控制及技术要求，对保证塑料薄膜的印刷质量关系重大，因此要熟悉凹版印刷中张力的特点及合理控制。

    塑料凹版印刷的主要特点

    凹版印刷是图文部分凹下，把版面全部浸入墨盘，然后用刮刀将多余油墨刮掉，将残留在凹下部分的油墨转移到被印刷物上。凹版印刷的主要特点是，积在版面凹部的油墨能够转移出充足的油墨，得到有层次的印刷品，印刷品的浓淡是由版的深浅表示的，所以印刷物具有立体感强，能清晰地印刷出细小的线条，层次分明，图像逼真，能够自由广泛地选择和使用各种版材。鉴于此，在塑料薄膜印刷中，虽然柔印和网印也占据了一定的份额，但从目前来看，由于凹版印刷已在包装印刷中广泛应用，因此，它也就成为塑料薄膜印刷的主要方式，尤其是凹版轮转印刷。归纳起来，塑料凹版印刷主要有如下特点:(1)凹版印刷的着墨量是由印版图文部分凹下去的深浅来决定，印刷时图文部分凹下去的深浅是相对固定的，因此，着墨量也是保持相对稳定的;(2)凹版印刷的着墨方式是印版滚筒直接浸在墨槽中接受油墨，或由传墨辊将油墨涂布在印版滚筒上，省去了许多传墨辊及墨量的调节装置;(3)凹版印刷的油墨转移量比胶版印刷和柔版印刷大，所以产品图文墨层厚实，立体感强;(4)凹版印刷大多为轮转印刷，速度快，能力强;(5)凹版印刷的承印材料范围广，对于塑料薄膜及复合材料等容易延伸变形的材料有很好的适应性;(6)凹版印刷使用挥发干燥，适合非吸收性的塑料薄膜印刷。

    怎样合理控制凹版印刷的张力

    在塑料薄膜凹版印刷中，由于薄膜的收缩可变性大，而张力是影响控制其缩变的最主要因素之一，要保证印刷品质量，测试和调控张力就显得非常重要。塑料薄膜表面张力(表面能量)的测定是通过测试油墨可用DIN ISO 8296、ASTM D 2578-99a法，以及达因试笔。DINISO  8296法和ASTM D 2578-99a都是在待测薄膜上涂刷测试油墨(如Sofial测试墨)，达因试笔可以用作薄膜电晕处理后表面能的一种快速测试工具，但不适合作为已印好或涂布好表面的系统测试。当测试笔在电晕处理过的表面划出一条线，如果是连续成线的，说明该材料表面能不低于38mN／m，如断断续续不连成线，说明该材料表面能不到38mN／m，处理不足或甚至未处理，不符合印刷加工要求。合格的塑料薄膜在凹印轮转印刷中主要应控制两个部分的张力，即从给料轴到给料牵引辊和从收料牵引辊到收料后各部。

    (1)从给料轴到给料牵引辊之间的张力控制:这部分张力控制不好会引起套印误差，即多色印刷的各色间的套印精度差。如果印刷机机构位置关系正确，误差就是由于材料的伸缩引起的，张力是引起材料伸缩的主要因素，在容许范围内控制一定的伸长量，张力控制是最有效的。由于牵引辊的传动将塑料薄膜以一定的速度、张力从给料轴拉出并送入印刷部，这部分的张力要大于印刷部的张力，一般用连在给料轴上的制动器来控制张力。在塑料薄膜印刷中，随着印刷的不断进行，给料轴上的薄膜卷径逐渐变小，因此张力也相应减小。近年来，由于印刷高速化，承印材料的多样化，使张力的控制更为复杂。不同的薄膜材料其收缩率有较大的差异，因此要根据使用材料来控制张力。例如，PE、CPP等薄膜的伸缩率大，其本身易变形，因此张力要相对小一些，而PET、OPP等伸缩率较小，张力就可相应大一些。此外，张力的控制还要根据薄膜的厚度和内在质量来调整，厚度大、薄膜两边松紧不一、不整度差的薄膜，张力可大一些，反之可减少其张力。由于薄膜的厚度和平整度等会使卷径变化大，因此要根据不同的材料合理调整张力。给料的张力控制要注意以下因素:由于厚度不均引起的拉伸变化;材料的打滑和偶被挂住变慢;料卷未装好，材料及轴偏心;翻转装置在旋转中产生的周速变化;接料时压辊和裁刀的反作用力;各个辊的圆度不够。大部分张力的变化都是在短时间内发生的，其变化全部被传到印刷部。从机械结构角度，必须注意到处于给料轴与牵引辊之间的导向辊的惯性和制造误差，这些都是引起张力增加的原因，尤其是几公斤以下的低张力决不能忽视。

    由于不同的薄膜材料所具有弹性和塑性不同，印刷加工时控制张力要根据弹性定律，在弹性界限内进行，因此，要了解不同薄膜材料的弹性和塑性，以便准确地控制张力。使用中为了得到同样的伸长度可按材料的宽度与厚度的各种比例决定张力。一般调整张力可用调整和修正压紧辊的方法，如使压紧辊直径稍有变化，修正压紧辊的转数等，均可得到合适的张力。传统的张力调控一般使用手动机械式制动器，它具有价格便宜，操作简单等特点，但把握力矩值不准确，无法自动调整控制张力，因此很难印刷高品质印品而逐渐被其它形式所淘汰。还有气压制动器，虽在一些印刷机械中使用较多，但它存在力矩特性的非线性及磨损大等不良因素，也逐渐被大容量磁粉制动器所取代。磁粉制动器是利用磁粉作为摩擦介质通过电流产生制动力，由于其转矩?电流特性的直线性好，成为广泛应用的制动器。使用张力自动控制方式，特别是使用张力测量表用数据管理控制张力，对提高印品质量有很大的作用。

    (2)从收料牵引辊到收料后各部张力的控制:对于从收料牵引辊到收料后各部，应注意对收料卷松紧、齐整、可靠等因素进行张力控制。

    从版辊到收料牵引之间为了干燥，通常把距离加大，由于干燥加热，延伸车发生变化，引起材料伸缩变化，这些都是引起套印不准的原因。所以同给料牵引部一样需要较好较准的张力控制。还有，极薄低张力的材料也有被干燥器的风吹动容易受到静电的附着，而产生微小变化，这些也必须予以考虑。

    卷取部(从收料牵引辊到收料轴之间)这部位的张力控制也是一个重要课题。这部分是把被印刷的材料作为最终制品，送到复合、分切、制袋等下道工序。同时要注意使均匀卷取的制品避免刮伤、起皱。值得注意的是在塑料薄膜材料中，要注意防止厚度的变化。这不仅是要用多大的张力卷取的问题，重要的是在卷径增大的同时调整张力，塑料薄膜在运行过程中，要求收卷张力平稳，随着收卷直径的逐步增大，收卷张力也应相应增大。同时要注意收卷的抖动范围，因为收卷张力是靠收卷轴端摩擦滚动轴承上的摩擦片来调整的，若抖动范围大，薄膜收缩，张力值便增大。一般控制张力值可通过磁粉制动器或手动调节来实现。另要注意，料卷越长，越易拉伸，张力值应相应变动，恒定平稳的张力十分重要。收料部和给料部相比，收料部要注意锥度张力和惯性补偿误差。

    所谓锥度张力，就是在一般情况下采用定张力卷取收料时，随着料卷的增大相对于内侧材料的力矩变大，产生打滑即卷取收缩。还有由于材料的收缩及空气的放出指向中心的压力加大材料被挤坏或被横向挤出，产生所谓竹笋现象。靠近卷芯的地方产生绉纹，使表面凹凸不平。要解决这些问题，就是卷径逐渐变大时张力应逐渐减小，即采用锥度张力。卷取时的初始张力决定了卷取终末时的张力。其减少的程度叫锥度。一般使用10%～50%的锥度。例如用30%锥度;即以10kg张力开始，则从7kg张力结束，这时的变化比率根据材料和机构的性能是不同的，厂家一般用试验做出各种类型的试验曲线，以供生产中对照调整。所谓惯性补偿就是为了吸收机器起动和作业当中，速度改变时或者由静止达到预定速度时，由于料卷的惯性引起的张力变化而进行的补偿。实践中惯性矩与直径成非线性关系与材料密度和材料宽度之间成比例，印刷厂家应用公式计算求出平均值，精确计算补偿曲线指导生产。

    目前，目前国外对张力控制的利用上已非常成熟，有着一套良好的技术方法，使用非常普遍。但在国内，印刷机行业对先进的张力控制装置的应用还不广泛，随着改革开放形势的发展，各种印刷机械，包装机械将会更多的采用张力控制这一方法来提高产品质量。

    与张力有关的故障的排除

    塑料薄膜张力直接影响着印刷质量，如果控制不当，就会给印刷品带来质量问题，甚至造成废品。归纳起来，张力影响印刷品质量和造成的故障主要有以下几点。

    (1)套印不准。套印质量是印刷品最直观的指标，塑料薄膜套印不准的影响因素很多，既包括机械设备、油墨适性、环境温度等客观因素的影响，也包括操作人员的质量意识等主观因素的影响。即除了薄膜材料的厚薄均匀度不好;压印压辊变形;版辊设计不合理，加工精度差;印刷速度改变;干燥温度过高;导辊粘污等因素外，操作过程中印刷张力变化也是其中主要的影响因素。要注意观察分析套印不准现象而采取相应的措施。如塑料薄膜纵向(运动方向)套色不准，则可能是膜牵引时张力变动引起纵向印刷套准变动而造成的，其原因有:开卷装置的卷筒制动器的调制不当;卷筒料过多，或成筒料直径过大;三根辊速度设置不当;三根辊表面的表面摩擦力下降;复卷机的张力变动等，这时就应注意检查调整各控制装置，保证牵引时张力均衡稳定。 而在印刷时纵向图案尺寸收缩移位，其主要原因是收缩余量不足，印刷时由于塑料薄膜张力与加热干燥的影响，薄膜的纵向尺寸比印刷图文的收缩量大，从而使印刷时图文不能印在确定的位置。解决的方法是制版时要适当的留有收缩量的尺寸;充分降低薄膜张力。总之，套印不准与张力有非常密切的关系，因此，在印刷中要时刻注意张力的变化，调整控制好张力，保证在整个印刷张力的稳定。为了避免或减少套印不准造成的损失，既要保证承印物的放卷与收卷张力一致，还应注意套印不准的走向，进而采取相应的解决措施。

    (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与被印材料亲和性不良、混合溶剂配比不符合要求而应调换油墨和调整溶剂配比;印刷环境温度和相对湿度达不到要求而产生静电，应尽量将车间的室温控制在18～23℃，相对湿度控制在50%～60%之间而防止静电影响，并保持环境清洁，空气流通外，主要的原因就是塑料薄膜表面张力达不到要求，包括薄膜本身印刷适性不好，和电晕处理不良，使其表面张力达不到印刷要求。薄膜表面张力、表面湿力对于准确测定印刷油墨和其他材料在表面的粘结状况是非常明确的标准，根据实践经验，塑料薄膜表面张力控制在39～42mN/m即能达到粘度要求，而表面张力在37mN/m以下时会造成许多白页(无印刷内容)，在35mN/m以下时粘度就不好了，这时就要对塑料薄膜再进行电晕处理后检测其表面张力是否达到要求，若处理后仍不合要求，就要更换薄膜材料。此外，在印刷中要注意张力的调整控制，保证其稳定在符合印刷要求的范围内。

    (3)粘连和背面蹭脏。主要表现在收卷的上下两层薄膜间印刷面粘附于另一层的背面，使印刷面的油墨转移到另一层背面。这个故障可能原因是收卷张力过大引起，应注意调整降低收卷张力。此外，也可能是由于油墨干燥速度太慢及有溶剂残留等引起，则应调整控制干燥装置，确认干燥器的温度及其他控制因素，在油墨中添加蹭脏防止剂或改用合适的油墨配方，提高油墨的干燥速度，注意溶剂的适性和用量，或改用相适宜的速干性溶剂。

    (4)收卷错位。即薄膜收卷对印刷机中心有横向偏离。这个故障有可能是横向卷纸对位装置失灵，可先检查这个装置。此外，引起这个故障除了材料厚度不均匀应更换材料，对薄膜加热过度应降低卷纸温度，印刷机和滚筒中心找得不准应检查印刷机中心和各滚筒同的对准情况，滚筒上粘附有较多的油墨、塑料残片或异物应清除滚筒上粘附的这些脏物和异物之外，收卷的卷纸张力太低也是引起故障的主要因素，因此要注意调整控制收卷张力。