Современное флексографское оборудование для этикеточной печати

Владимир Филин, канд. техн. наук

Виды печатного оборудования

Перспективы и тенденции

Способ флексографской печати обязан своим рождением преимущественно потребности рынка в оборудовании для печати этикеток и упаковок. Еще лет десять назад он не был слишком распространен. Впрочем, полноценные машины и технологии флексографской печати начали появляться уже с начала 80-х годов. А в качестве самостоятельного способа, предназначенного в первую очередь для печати упаковок и этикеток, флексография выступила в 1990 году на выставке DRUPA'90.

Доля флексографской печати по сравнению со всеми другими способами печати постоянно растет. Согласно прогнозам к 2005 году доля флексографского печатного рынка постепенно достигнет 50%. Это объясняется тем, что флексографская печать является единственным способом, с помощью которого можно экономично запечатывать почти все используемые в упаковочной печати материалы, одновременно обеспечивая высокое качество полиграфического исполнения.

Флексография широко используется в качестве быстрого и экономичного способа печати как простых, так и сложных однокрасочных и многоцветных изображений на самых разнообразных материалах и изделиях: бумажной, картонной и пластмассовой таре, гофрированном картоне, полимерных материалах и изделиях, металлической фольге и многих других. И не случайно многие считают ее серьезным конкурентом офсетного способа. Однако качество флексографской печати, в основном из-за отсутствия стандартизации, еще не достигло уровня офсетной печати. Впрочем, уже сейчас примерно 80% работ, для которых использована офсетная технология, могут быть качественно выполнены способом флексографской печати.

Поскольку печатный цилиндр флексографской машины имеет сравнительно небольшие размеры, она может обеспечить малое растискивание растровых элементов. А благодаря технологии computer-to-plate в сочетании с новым поколением растрированных валиков печать на флексографских машинах способна достигнуть качества, которое прежде могло быть получено только методом офсетной и глубокой печати. Новые валики с линиатурой 500 линий/см и применение фотополимерных формных пластин позволяют работать с растрами линиатур от 60 до 120 линий/см. А для контроля качества флексографской печати во время работы машины сейчас уже созданы и используются специальные контрольные устройства.

Метод флексографии позволяет всего одним валиком накатывать красочный слой на печатную форму. Сегодня широко применяются валики с тончайшими растровыми элементами, которые гравируются лазерным лучом, имеют самые различные ячейки и современные облагороженные поверхности. При этом печатник для каждого заказа должен правильно подобрать соответствующий вал — первостепенное значение здесь имеет выбор удельного объема ячеек его поверхности в см³/м². В последние годы наблюдается тенденция к переходу на мелкие линиатуры: в 240-260 и даже 280-320 линий/см. Причем уже сейчас выпускаются растровые валы с линиатурой 500 линий/см, а в скором времени ожидаются и 1000 линий/см.

Реализованные в последние годы меры по повышению качества создали предпосылки для наступления флексографской печати на рынки, где ранее доминировали другие способы.

Другая тенденция — это послепечатная обработка в линию. В печатной машине наряду с печатными процессами, иметь место и такие этапы заключительной обработки, как разрезка, штанцевание, лакирование и тиснение, так что из флексографского аппарата будет выходить полностью готовый продукт.

Говоря о флексографской печати, необходимо упомянуть и о достаточно молодой (ей нет еще и 10 лет), но уже широко используемой гильзовой технике. Система гильз заменяет собой обычный формный цилиндр флексографской печатной машины, повышая экономичность производства.

Главными достоинствами гильзы, надеваемой на цилиндр, являются перекрытие печатной длины и размещение готовых формных пластин на гильзе. Система гильз включает пневматический цилиндр и саму гильзу. Одевается гильза на формный цилиндр таким образом: сжатый воздух подается в цилиндр и выходит из специальных отверстий, а гильза растягивается и на воздушной подушке скользит на цилиндре. Когда же подача воздуха прекращается, то гильза сразу же сжимается и становится единым целым с цилиндром. Современные гильзы дают возможность охватить при использовании одного и того же пневматического цилиндра диапазон длин печати, равный 150 мм. Многие известные производители оборудования выпускают так называемые быстро переоборудуемые машины, у которых замена гильз производится непосредственно в печатной машине. Современные системы гильз имеют периметры печати от 100 до 2000 мм и ширину печати от 100 до 4500 мм, охватывая, таким образом, все сегменты флексографской печати.

Возможно, будущее принадлежит именно компрессионным гильзам и тонким пластинам. Однако при этом тонкая пластина будет предварительно монтироваться как простая заготовка, а изображение записываться на ней лазерным лучом. В результате осуществляется технология «из компьютера на гильзу» (computer-to-sleeve).

Виды печатного оборудования

Флексография становится конкурентом офсету, поэтому все чаще высказывается мнение, что флексографские машины должны стать более гибкими, а стоимость продукции, отпечатанной этим способом, должна оставаться невысокой.

Появляются многокрасочные флексографские печатные машины, на которых можно печатать в 8 и более красок; машины, в которых флексографская печать комбинируется с самыми разными другими способами печати (в основном с офсетным), а также с лакировальными и штанцевальными аппаратами. При этом не редкость модели, оснащенные более чем одной лакировальной секцией. Все популярней становятся так называемые гибридные печатные машины, в которых наряду с флексографской имеются секции, использующие другие печатные технологии — офсетную, трафаретную, глубокую и даже цифровую печать.

Современные флексографские печатные машины можно условно классифицировать по целому ряду признаков.

По технологии печати машины здесь подразделяются на рулонные и листовые. Преимущественно используются рулонные машины, но ограниченное применение имеют и листовые.

По конструктивным признакам машины бывают одноцилиндровые (центрально-цилиндровые), планетарного построения, в которых вокруг одного печатного цилиндра размещается несколько красочных и печатных аппаратов, а также секционного построения, в которых секции расположены одна за другой.

По форматам печати различают (применительно к рулонным моделям) широкоформатные и узкоформатные (узкорулонные) машины. Промежуточное место занимают среднеформатные машины.

По видам печати кроме чисто флексографских все чаще используются гибридные машины, в которые интегрированы также печатные аппараты для других способов печати.

По видам запечатываемых поверхностей существуют машины для печати на различных основах — бумаге, картоне, гофрированном картоне, пленках, металле и прочих материалах, а также универсальные.

И наконец, по комплексности выполняемых процессов наряду с чисто печатными машинами могут быть также комплексные производственные линии, в которые интегрированы послепечатные процессы.

Каждый из упомянутых видов машин может включать несколько классификационных признаков в соответствии с назначением той или иной модели.

Сегодня типографии имеют возможность широкого выбора подходящего для них оборудования, ориентированного на работу в новом тысячелетии. Например, многие изготовители одноцилиндровых машин могут предложить высокопроизводительное печатное оборудование, управляемое электроникой и имеющее ширину печати от 120 до 160 см. Их дополняют узкополотенные малоформатные малотиражные машины (с шириной полотна до 100 см) для небольших тиражей.

Машины малоформатной печати, будучи высоко экономичными, с успехом могут быть использованы не только для печати этикеток, что является основной сферой их применения, но и при печати гибких упаковок, а также при производстве складных коробок. Они могут работать с обычными и УФ-красками, в них можно интегрировать модули для трафаретной УФ-печати и для тиснения фольгой.

Машиностроительные фирмы предлагают также широкоформатные машины (от 180 до 320 см), предназначенные для печати на гофрированном картоне, и специальные машины для печати на картоне (шириной от 60 до 100 см). Многие из них управляются компьютерами, оснащены роботами для смены валиков, автоматическими системами подачи красок и чистки машин, а также устройствами для отключения неиспользуемых красочных аппаратов во время работы машины. Некоторые модели оснащаются модулями, имеющими несколько отдельных приводов и систем шин. Благодаря этому возможен поиск ошибок и сбоев в работе путем дистанционной диагностики (например, с помощью модема). Такие машины обеспечивают экономичное изготовление высококачественной флексографской продукции.

Каждая из фирм — производителей флексографского оборудования имеет свои собственные оригинальные разработки, которые полностью отвечают современным тенденциям развития флексографии.

Флексографские машины секционного построения предназначены в первую очередь для печати этикеток, а также картонажных изделий.

Флексографские машины секционного построения отличаются важным качественным признаком — наличием длинного отрезка пути после каждого печатного аппарата. Он необходим для хорошей сушки красок на водной основе. Причем высокая эффективность сушки достигается без какого-либо температурного воздействия на печатный аппарат. Другое важное качество — это то, что благодаря хорошему доступу ко всем агрегатам сокращается время приладки и чистки.

На секционной флексографской машине возможно проведение предварительного или заключительного лакирования. Ее конструктивные особенности позволяют размещать большое количество печатных аппаратов. Кроме того, без особых сложностей возможно последующее переоборудование такой машины для ультрафиолетовой флексографской печати. А благодаря прямому приводу печатного цилиндра возможна бесступенчатая смена формата.

Узкоформатные секционные флексографские машины до недавнего времени использовались главным образом при печати этикеточной продукции с использованием УФ-красок. В будущем эта продукция останется основной для подобных машин, но уже сейчас они стремятся к расширению областей применения. Среди них, например, такие, как печать на крышках для продовольственных товаров, где УФ-технология уже хорошо себя зарекомендовала, на складных коробках для продовольственных и фармацевтических товаров, а также на гибких упаковках из бумаги, пластика и многослойных пленок. При этом после печати в линию они могут обрабатываться на штанцевальных устройствах с более высокой скоростью, чем в листовом офсете. Для печати вышеуказанной продукции могут использоваться катионные УФ-красочные системы, которые повышают конкурентоспособность узкоформатных машин.

Современные узкоформатные флексографские машины могут оснащаться системой быстрой смены красочного аппарата. Модульная технология позволяет подобрать конфигурацию в соответствии с потребностями заказчика, а также модернизировать уже установленную линию, добавляя в нее дополнительные секции по мере роста потребностей предприятия. Помимо печатных модулей нередко устанавливаются дополнительные: высечка/вырубка, перфорирование, намотка, разрезка на листы, фальцовка, припрессовка фольги, ламинирование, укладка готовой продукции на конвейер. Машины, как правило, высоко автоматизированы, что облегчает работу по наладке и печати и обеспечивает высокое качество этикеточной и упаковочной продукции.

В качестве опций могут использоваться УФ-ротационная трафаретная печать, горячее тиснение фольгой и плоское штанцевание — то есть несколько способов печати и отделки продукции, что переводит этот вид оборудования в разряд гибридных печатных машин. Перечислим некоторые современные технологии и достижения, используемые в этом секторе оборудования:

• Быстрая смена многокрасочных работ (10-20 минут).
• Быстрая и простая смена штанцевальных инструментов, что существенно облегчает работу печатника.
• Быстрая смывка ранее использовавшихся растровых валиков, красочных ванн и ракелей одновременно с выполнением следующей работы.
• Простая и эффективная технология для быстрой смены различных форматов штанцевального цилиндра.
• Равномерная, без колебаний, работа машины с постоянной скоростью проводки полотна. При этом движение полотна постоянно находится под контролем.
• Возможность простой смены печатных материалов, например самоклеящейся бумаги на пленку или картон.

Таким образом, на этих машинах могут запечатываться и высекаться самые различные материалы. Они могут включать до 10 и более УФ-флексографских и трафаретных секций и до 5 штанцевальных устройств. Кроме того, в них нередко используются устройства для обработки материала коронным разрядом, очистки полотна, УФ-излучатели, не выделяющие озон, а также системы наблюдения за полотном. Применяется и водяное охлаждение, которое обеспечивает печать на тонких пленочных материалах без каких бы то ни было затруднений.

Широкоформатные машины секционного построения могут быть рассчитаны на самую разную ширину запечатываемого материала. Даже значение в 250 см — не предел. Существуют модели с максимальной рабочей шириной 555 см. Они могут выполнять четырехкрасочную печать и оснащаются камерным ракелем и автоматическим смывочным устройством.

Время переналадки современных моделей исключительно мало. Можно менять параметры работы машины буквально на ходу, настраивая во время работы неиспользуемые печатные аппараты. Степень автоматизации очень высока, вплоть до смены заказов у некоторых моделей машин во время работы.

Прямой привод — не редкость для широкоформатных машин секционного построения. Он обеспечивает ступенчатое изменение длины печати с шагом около 0,1 мм без применения форматных шестерен. При этом посредством отдельных электронных приводов длину печати можно точно согласовать с заданным диаметром штанцевального цилиндра.

Существуют модели, в которых система привода работает без шестерен. Печатные цилиндры индивидуально приводятся с помощью серводвигателей. При этом можно реализовать любую длину печати, а также обеспечить высокую точность совмещения и повторяемость результата в печатном процессе. Еще одно достоинство бесступенчатой системы — контролируемая корректировка длины печати. Все сервомоторы управляются таким образом, что обеспечивают необходимую длину печати относительно скорости проводки полотна и окружности установленного цилиндра. Благодаря этой возможности значительно сокращается число используемых печатных цилиндров с разными окружностями, также как и гильз.

Перечислим еще ряд особенностей современного флексографского оборудования этого класса. Среди них:

• Стойки для рулонов печатного материала с устройством для автоматической смены без остановки машины.
• Устройства для ввода полотна без перекрытия для предварительной обработки полотна.
• Прямой привод без зубчатой передачи с автоматическим контролем совмещения.
• Автоматическая смена гильз в машинах.
• Дистанционная установка с пульта управления (или предварительное программирование) параметров печати, совмещения печати и штанцевания.

Секционные флексографские машины обеспечивают малое растискивание растровых элементов благодаря небольшому диаметру противопечатного цилиндра.

Кроме того, здесь нашли применение новые технологии прямого привода с цифровым управлением, пришедшие из глубокой печати. При помощи одного мотора идет управление всеми тремя цилиндрами. Каждая из секций имеет мотор, приводящий в действие анилоксовый валик, формный цилиндр и печатный цилиндр. Благодаря этому существенно сокращается время приладки, так как на всех цилиндрах могут быть использованы гильзы, а потому отпадает необходимость выполнения монтажей отдельных клише. Такая машина может работать и с обычной монтажной техникой.

Центрально-цилиндровые печатные машины (машины планетарного построения) применяются для запечатки полотен от 60 до 200 см и более. Их развитие осуществляется с учетом возможности запечатки таких материалов, как эластичные пленки для гибких упаковок.

Печатные аппараты этих флексографских машин компактно размещены вокруг центрального цилиндра, создавая планетарную конструкцию, имеющую как достоинства, так и недостатки.

Особое достоинство центрального цилиндра состоит в том, что он обеспечивает печать с точным совмещением на тонких гибких подложках. Недостаток заключается в трудном доступе к отдельным печатным аппаратам. Эти машины имеют меньшую, чем секционные, скорость печати из-за короткого времени промежуточной сушки при использовании водных и УФ-красок.

В машинах планетарного построения используются такие современные технологии:

• Индивидуальная бесступенчатая перестановка форматов при помощи цифровой и высокоточной техники привода переменного тока.
• Системы сушки, в основном после печати (хотя иногда они встраиваются и между печатными аппаратами).
• Станции зарядки и приемки рулонов, обеспечивающие автоматическую смену рулонов при максимальной скорости печати.
• Гильзовая техника для формного цилиндра и растровых валиков с полуавтоматической техникой смены гильз.
• Высокоточные устройства для намотки и регулирования натяжения полотна в комбинации с применением цифровой автоматики, гарантирующие оптимальную транспортировку материала по всей машине.

Основная область использования таких машин — печать на гибких упаковочных материалах (полимерные пленки, бумага или кашированные алюминиевые пленки для изготовления полимерных этикеток, упаковки для глубоко замороженных продуктов, заполняемых емкостей и пр.).

Обычная флексографская печатная машина планетарного построения имеет ступенчатое изменение длины формата печати. Однако самые современные модели используют технику прямого привода, позволяющего точно подогнать окружную скорость цилиндра и растрированных валиков к скорости движения полотна запечатываемого материала. А это обеспечивает оптимальное качество — небольшое растискивание растровых элементов и чистую распечатку тонких линий и шрифтов (в том числе и негативных).

На современных машинах могут быть применены все типы формных и растровых гильз. С помощью компьютерной технологии контролируется натяжение полотна, температура краски и пр., встраиваются системы диагностики, облегчая работу оператора.

Гибридные печатные машины — это комплексные печатные машины или, точнее, агрегаты, в которых одновременно используется несколько способов печати. Флексографский способ занимает в них далеко не последнее место. В сочетании с офсетной, трафаретной и другими способами печати, в том числе с цифровой печатью, а также со всевозможными способами отделки печатной продукции он открывает широкие возможности повышения качества.

Так, например, способом глубокой печати можно выполнять так называемую бесконечную печать, при этом главными недостатками здесь являются высокая стоимость печатных форм и отсутствие гибкости. Офсетная печать, напротив, имеет самую низкую стоимость печатных форм по сравнению с остальными способами печати при неизменно высоком качестве. Однако здесь не реализуется бесконечная печать, хотя промежуток между печатными рисунками может быть снижен до 3 мм. Посредством УФ-флексографской печати можно решить многие проблемы, но стоимость печатных машин здесь также высока, а качество печати пока еще не достигло уровня глубокой и офсетной печати. Трафаретная печать используется там, где требуется большая толщина красочного слоя. В то же время развитие технологии рулонной печатной машины для производства в линию упаковок и этикеток обеспечивает возможность применения в ней сразу нескольких способов печати.

В конструировании и изготовлении гибридных печатных машин учитываются современные тенденции к падению тиражей и увеличению ассортимента печатной продукции для новых рынков сбыта. Печатные аппараты этих машин могут иметь как постоянный формат, так и изменяющийся путем замены вставных модулей печатного цилиндра. Так, заменяемый флексографский вставной блок может быть поставлен в печатный аппарат на место форматного блока для «мокрого» офсета. Такими блоками могут дополнительно оснащаться и существующие офсетные машины. И тогда это оборудование легко сможет печатать защитными и другими красками, наносить лаки, клеи, силиконовый слой и металлические краски. Комбинация «мокрый» офсет/флексо как гибридное исполнение может обеспечить печать самой разнообразной продукции.

Кроме того, к такому оборудованию могут быть подключены устройства для продольной и поперечной фальцовки. Упаковочные издания и рекламные материалы можно персонализировать и снабжать этикетками и талонами обратной связи, используемыми в рассылочной торговле и рекламе. С помощью флексографских агрегатов наносятся различные покрытия, выполняется штанцевание или намотка в рулоны.

Листовые флексографские машины ранее применялись в основном для гофрированного картона и складных коробок. Они отчетливо демонстрируют преимущества цифровых печатных пластин по сравнению с обычными. Это и лучшая печать тоновых переходов, и снижение растискивания растровых точек в средних тонах до 20-30%.

Сейчас листовая флексографская печать находится в процессе развития. Кроме печати складных коробок и гофрированного картона она используется и для производства этикеток. Современное оборудование обеспечивает точность совмещения ± 0,15 мм в продольном направлении, что превышает допуск офсета. Специально разработанные конструкции растровых валиков и печатного цилиндра обеспечивают хорошее совмещение при безгрейферной проводке листов. Однако необходимость сушки оттисков зачастую ограничивает скорость печати в пределах 10 000 листов/ч.

Листовые флексографские машины могут быть идеальны для малых тиражей с варьирующимися форматами листов. А их способность печатать как на тончайшей бумаге для раритетных изданий, так и на картоне для упаковки пива толщиной до 2 мм делают их достаточно универсальными. Да и диапазон применения довольно широк: он охватывает насыщенную печать плашек, нанесение толстых слоев лака, металлических, и даже ароматических красок.

Перспективы и тенденции

В последнее время в центре внимания машиностроителей находится прямой привод печатных машин для различных способов печати. Дело в том, что подобные машины обладают существенными преимуществами по сравнению с обычными конструкциями. К ним относятся:

• возможность бесступенчатой установки длины печати;
• оптимальная регулировка для любой толщины печатного материала;
• корректура длины повторяющегося рисунка;
• корректура совмещения по длине при бесконечной печати;
• ненужность смены форматных шестерен и зубчатых муфт;
• ненужность однозубых соединений.

Такие машины сейчас появились и во флексографской печати.

При оснащении листовых центрально-цилиндровых флексографских машин (машин планетарного построения) прямым приводом особенно высоки шансы на точность совмещения. Благодаря этой технике можно обеспечить необходимую точность ±50 мкм.

Некоторые виды оборудования понемногу уходят в прошлое. Например, флексографские линии, оснащенные устройствами для поперечной резки рулонов на листы. Такая конфигурация неэкономична, поскольку в принципе заменяет листовую офсетную машину и дорого стоит. При этом процесс штанцевания происходит отдельно от всего производственного процесса. Здесь нет ни экономии материала, ни сокращения численности персонала, ни выигрыша по качеству печати.

Флексографская печать успешно развивается и завоевывает все больше позиций на рынке печатной, в первую очередь этикеточной и упаковочной продукции. Этому способствует интенсивное развитие полиграфического машиностроения в области флексографии. Динамика развития этого способа печати за последние годы отвечает основным требованиям изменяющегося рынка полиграфической продукции: гибкости производства, уменьшающимся тиражам, увеличению красочности, сокращению сроков производства. Целый ряд технических и технологических новшеств позволяет предположить, что недалеко то время, когда флексографская печать по своим качественным параметрам будет занимать такое же место, как офсетная и глубокая. Гарантия этого — те быстрые и принципиальные изменения, которые мы наблюдаем сегодня.

Мир Этикетки 2'2001