Miljøparametre ved flexografisk trykning

2. Flexografi

2.1 Beskrivelse af trykteknikken
2.2 Flexografiske trykværker
2.2.1 Staktrykværke
2.2.2 Satellittrykværket
2.2.3 In-line-trykværket
2.3 Farveværker
2.3.1 Aniloxvalse og gummivalse
2.4 Trykplade
2.4.1 Gummi
2.4.2 Fotopolymere
2.5 Modtrykcylinder
2.6 Klargøring af pressen
2.6.1 Montage af plade
2.6.2 Opstart af trykpresse

Denne beskrivelse af flexografisk teknik er en summarisk introduktion til flexografi samt til relaterede teknikker. Tekniske/kemiske termer er forklaret i en ordliste.

Flexografiens nuværende teknologiske stade samt eventuelle nye (renere) teknikker er anskueliggjort - en fuldstændig, dækkende beskrivelse af flexografi er ikke tiltænkt og er heller ikke realistisk i denne sammenhæng.

2.1  Beskrivelse af trykteknikken

Flexografi er en højtryksmetode, hvor de(n) trykkende del(e) er hævet over valsens (pladens) niveau (Leach, 1988).

Traditionelle flexografiske trykfarver er lavviskose, d.v.s. de flyder let. Både opløsningsmiddelbaserede (opl.middel) og vandfortyndbare farver anvendes og de tørrer begge ved fordampning af opløsningsmidlet.

Endvidere vinder trykfarver, som hærder ved elektromagnetisk bestråling i det ultraviolette område (UV-farver) stadig større udbredelse indenfor flexografisk trykning. Disse farver har ikke samme viskositetskarakteristik som før omtalte farver.

Typiske kendetegn for teknikken er (EFM 8, 1992):

Flexografiens kendetegn

1. Farvens vej fra kar (kammer) til substrat er kort uden mange valser.

2. Farverne tørrer hurtigt, hvilket muliggør trykning på ikke sugende substrater ved høj hastighed.

3. Trykpladen eller dele af den kan skiftes hurtigt og nemt.

4. Trykpladecylinderen kan nemt skiftes ud, hvorved gentagelseslængden kan varieres.

5. Det er muligt at trykke på en lang række meget varierende substrater.

Som eksempler på produkter trykt ved flexografi kan nævnes tapet, aviser, billigbøger (paperback), etiketter, konvolutter, bølgepap, indpakningspapir, toiletpapir, papirposer, metalfolier og alle former for plastfilm.

2.2 Flexografiske trykværker

Den traditionelle flexografiske trykfarveværk består af en gummivalse (B) neddyppet i farvekarret (A) (se figur 2.1 næste side). Via gummivalsen hentes trykfarven op i aniloxvalsen (C), hvorfra farven overføres til trykpladen (D) (pladen) og videre fra trykpladen til substratet (F). Modtrykcylinderen (E) sørger for kontakten mellem substrat og trykpladen.

A: Farvekar

B: Gummi-valse

C: Anilox-valse

D: Trykplade

E: Modtryk-cylinder

F: Substrat

Figur 2.1 Traditionelt flexotrykværk (EFM 1, 7 1991).

Moderne trykværker har 3 forskellige konfigurationer:

1. Staktrykværket

2. Satellittrykværket (en-cylindertrykværk)

3. In-line-trykværket

2.2.1 Staktrykværke

Staktrykværk - større proces

Farveværkerne sidder omkring en ramme. Hver enkelt farveværk (se figur 2.2) har sin egen modtrykcylinder. Op til 8 farveværker kan sidde i en stak. Staktrykværkerne anvendes ofte når flexotrykning kun er en del af en større proces, som f.eks. extrudering, posefremstilling, konvolutfremstilling o.s.v.

2.2.2 Satellittrykværket

Satellittrykværket har kun en en-kelt modtrykcylinder (figur 2.3) og farveværkerne sidder som satellitter omkring denne. Denne type kaldes også for en-cylindertrykværk. Op til 10 far-veværker kan sidde omkring modtrykcylinderen. De fleste flexomaskiner, som sælges i dag, er af denne type. Trykvær-ker af denne type anvendes specielt når der trykkes på emballagefilm, fordi der opnås god pasning til trods for at filmen er flexibel.

2.2.3 In-line-trykværket

In-line trykværk - ikke altid flexo

Figur 2.4 In-line trykværk (Todd, 1994).

I in-line-trykværker (se figur 2.4.) er trykværkerne fysisk adskilt og har hver sin base.

Antallet af farveværker ved denne konfiguration afhænger af behovet.

In-line-trykværker behøver ikke nødvendigvis at være flexotrykværker, men kan også være bogtrykværker, silketrykværker, dybtrykværker og lakeringsværker alt afhængigt af hvilken trykmetode, som bedst egner sig.

Farveværket indeles normalt i 3 separate enheder:

1. Den farveudmålende del, der består af aniloxvalsen samt gummivalsen (se figur 2.1).
   Nyere udstyr anvender (kammer)rakelsystemer, der består af et blad, som skraber overskydende trykfarve væk for bedre farveudmåling. Herved overflødiggøres gummivalsen. Rakelsystemer er efterhånden standardudstyr på de fleste nye maskiner. Ved trykning med UV-hærdende trykfarver anvendes altid kammerrakelsystemer. Udviklingen af nye kammerrakelsystemer sker med stor intensitet.

2. Trykpladen, som består af en blød flexibel (heraf navnet flexografi) plade påmonteret selve cylinderen.

Selve trykpladen kan enten udføres i gummi eller i fotopolymere, som hærdes ved belysning.

3. Modtrykcylinderen, der skal sørge for kontakten mellem substrat og plade.

2.3.1 Aniloxvalse og gummivalse

Aniloxvalsen er den farveudmålende del i den flexografiske proces. Aniloxvalser kan bestå af en stålvalse, som er graveret i forskellige mønstre og kopdybder. Udformningen af graveringen afhænger af brugen.

Forskellige aniloxvalsetyper anvendes og deres karakteristika er angivet i tabel 2.1 nedenfor (Schilstra, 1991).

Graveringen af aniloxvalsen måles i linier pr cm (eventuelt i linier pr tomme). Cellevolumenet (kopdybden), mønstret af cellerne samt linietætheden er et mål for hvor meget farve, der overføres (EFM 1 og 6, 1991).

Farveudmålingen er vigtig for trykresultatet, hvorfor et rigtigt valg af aniloxvalser er afgørende. Faktorer som spiller en rolle for valget kan f. eks være:

• substratets kvalitet, som f. eks. overfladespænding, jævnt : ujævnt sugende : ikke sugende

• farveværkets karakteristika, f. eks. gummivalse + aniloxvalse, gummivalse + aniloxvalse og rakel og aniloxvalse + kammerrakel

• trykfarvetype, som f.eks. opl.middelfarve eller vandfortyndbar (Dansk Flexo Forum).

Tabel 2.1 Karakteristika for forskellige typer af aniloxvalser. Se her

Ved kombination af fuldtonetryk og rastertryk fra samme plade kan det være nødvendigt at gå på kompromis i valget af aniloxvalse, fordi rastertryk kræver andre forudsætninger end fuldtonetryk (EFM 6, 1991). Alternativet er at adskille fuldtonetrykkende dele fra rastertrykkende, men det kræver ekstra farveværker.

I en opstilling som vist på fig. 2.1 kontrolleres den overførte mængde farve ved hjælp af aniloxvalsen, samt den hastighed hvormed der trykkes. Gummivalsen, som er neddyppet i farvekarret, er indirekte bestemmende for trykresultatet og kan give store farvevariationer i det færdige resultat.

Kammerrakler regulerer farvemængden bedre

For bedre at kunne regulere den overførte farvemængde anvendes ofte en rakel til at skrabe den overskydende mængde farve af aniloxvalsen (Leach, 1988; EFM 6, 1991; EFM 8, 1992). Anvendelsen af (kammer)rakelsystemer finder stadig større brug i de fleste trykkerier, fordi trykresultatet (trykkvaliteten) er en vigtig konkurrenceparameter.

Ved trykning med UV-hærdende trykfarver anvendes udelukkende kammerrakelsystemer på grund af farvenes høje viskositet.

2.4 Trykplade

Trykpladen overfører trykfarven til under-laget

Trykpladen er den 4. vigtige del i den flexografiske proces, hvor trykmaskinen, substratet og trykfarven udgør de 3 andre. Trykpladen overfører farven til substratet. Trykpladen udføres i 3 forskellige konfigurationer (EFM 4, 1991).

1. Den integrale cylinder, hvor den flexible plade påklistres cylinderen med dobbeltklæbende tape. Tapen leveres i mange forskellige tykkelser og materialer, som nøje er afstemt efter tryksituationen. Denne metode er den mest anvendte.

2. Trykpladen er udformet som en kappe (sleeve), der kan påmonteres/aftages selve cylinderen. På kappen kan pladen påklistres, hvilket kan gøres udenfor fra trykværket. Denne metode giver mulighed for hurtige skift af kappen og er velegnet til korte trykserier.

3. Den totale base, hvor cylinderen enten er en integral cylinder eller er udformet som en kappe. Såfremt det er en integral cylinder er pladen fast monteret. Hvis systemet er udformet som en kappe, er den færdiglavet og kan kun bruges til én bestemt tryksituation. Denne metode er velegnet til lange trykserier.

Højdetolerancer

Der stilles store krav til pladens højdetolerancer for trykkende dele. Typisk må variationen ikke overstige " 0.1 mm og mindre er ofte påkrævet ved rastertryk.

Selve trykpladen inddeles i 2. hovedkategorier - gummi og fotopolymere. Inden for hver hovedkategori findes der en række underindelinger, som tjener til at karakterisere pladens modstandsdygtighed overfor en given ydre påvirkning, samt hvilket substrat der trykkes på.

Fremstillingsmetoden for trykpladen afhænger af om det er gummi eller fotopolymer.

2.4.1 Gummi

Fremstillingen af trykpladen i gummi sker i følgende 3 trin:

1. Fremstilling af en originalkliché/masterform. Udgangspunktet for fremstillingen af originalklichéen er negativet af det "billede", der senere skal trykkes på substratet. Hvis der skal trykkes med flere farver fremtilles en separat trykform for hver grundfarve (farveseparation). Et yderligere aspekt i fremstillingen af trykpladen er, om der skal trykkes i raster. Nøjagtighed ved fremstillingen af masterformen er meget vigtig. Materformen kan være fremstillet af metal eller hård fotopolymer (i modsætning til fremstilling af en trykplade til flexotrykning som er blød).
   Udføres originalklichéen i metal ætses overskydende metal væk med syre (ofte salpetersyre) efter eksponering. Udføres masterformen i hård fotopolymer vaskes overydende polymer væk med vand efter belysning.

2. Der fremstilles herefter en ("positiv") skabelon af masterformen (engelsk: mold).
   Skabelonen udføres ofte i en polymer af henholdsvis bakelit, cellulose og mineralske fibre og fremstilles ved at presse polymeren mod masterformen og tilføre varme, hvorved den hærder. Skabelonens tilpasning til masterformen skal være nøjagtig, der stilles store krav til de geometriske højdetolerancer samt det svind der finder sted ved hærdningen.

3. Selve trykpladen fremstilles ved at presse gummiet mod skabelonen og tilføre varme, hvorved gummiet vulkaniseres, idet gummiet normalt indeholder små mængder frit svovl.
   Vulkaniseringsgraden af trykpladen afhænger af, hvor hårdt man ønsker gummiet skal være. Hårdheden af trykpladen er meget afgørende, og resultatet af trykningen afhænger af en lang række parametre, hvoraf de vigtigste er: type af substrat, opløsningsmiddelbestandighed, slidstyrken, svind ved vulkanisation, lagerstabilitet o.s.v..

Trykplader af gummi kan idag fremstilles ved at lasergravere gummiet uden at fremstille en originalmatrix. Pladen fremstilles da direkte fra billedet (positivet). Billedet placeres på en cylinder og scannes ved at rotere cylinderen. Samtidig med scanningen graveres trykpladen ved hjælp af en laser, idet ikketrykkende dele fordamper når det bestråles med laserlyset.

Generelt er laserteknikken dog (endnu) ikke så god, at fine raster-mønstre kan opnås, men teknikken forfines til stadighed og vinder generelt stadig større indpas.

Forskellige gummityper

Der findes en række kemisk forskellige gummarter at vælge imel-lem, f. eks. naturgummi, nitrilgummi, butylgummi, chlorosulfoneret polyethylen, styrenbutadiengummi, chloroprengummi og siliconegummi (EFM 8, 1992; DFTA, 1991) eller blandinger af disse. Gummi kan fremstilles i forskellige hårdhedsgrader afhængigt af de krav der stilles ved trykningen.

Håndgravering har været meget almindelig, men finder overvejende sted i emballageindustrien ved trykning på bølgepap.

2.4.2 Fotopolymere

Hærdes ved UV-bestråling

Kendetegnet for fotopolymere til trykplader er, at de hærdes ved UV-bestråling. Fotopolymeren kan leveres enten som fast materiale eller som flydende væske (Kallesø; EFM 8, 1992).

Fremstilles ud fra et negativ

I modsætning til fremstilling af en trykplade i gummi, så kræver fremstilling af fotopolymerplader ikke en skabelon. Pladen fremstilles direkte fra et (evt. farvesepareret, rasteropløst) negativ; der er i princippet tale om, at hver fotopolymerplade er en original. Princippet for fremstilling af fotopolymertrykplader er som følger:

Fotopolymerplader fremstilles idag normalt ikke ved lasergravering, idet teknikken endnu ikke er så nøjagtig som belysning med UV.

Forskellige typer og hårdhedsgrader af fotopolymere fås tilpasset den enkelte tryksituation.

Fordele og ulemper ved anvendelse af gummi kontra fotopolymer er tabelleret for neden.

Tabel 2.2 Fordele og ulemper ved anvendelse af henholdsvis gummi eller fotopolymer (EFM 8, 1992). Se her

Filmløse systemer vil formodentlig vinde større indpas. Trykpladen fremstilles da direkte fra et computerbillede ved hjælp af lasergravering uden først at fremstille en film/originalkliché, hvilket giver materialebesparelser (M. Kallesø, Dansk Flexo Forum) og hurtigere arbejdsgang.

2.5 Modtrykcylinder

Holder substrat mod pladen

Modtrykcylinderen skal trykke substratet mod pladen. Trykket mod pladen er aldrig så højt som ved f. eks. bogtryk og offset på grund af farvernes lavviskose karakter. Ved højkvalitetstryk kræves der et nøjagtigt, ensartet tryk, som stiller store krav til modtrykcylinderens geometriske tolerancer.

Til trykning på meget tynd film anvendes ofte en "Tympan bar", som er væsentlig mindre i diameter end en sædvanlig modtrykcylinder.

Klargøring er tidskrævende

Klargøringen af pressen omfatter såvel montage af pladen på cylinderen som montering af cylinderen i trykpressen. Den tid det tager at omstille trykpressen fra et job til et nyt søges stedse reduceret. Klargøringen af trykpressen er én af de tidskrævende processer.

2.6.1 Montage af plade

Principper for montage

De generelle træk for montage af plade på valse nævnes. Den rigtige valse vælges. Valsen monteres i en bænk og centreres.

Dobbeltklæbende tape lægges på de steder, hvor pladen skal monteres. Valg af tape afhænger af tryksituationen og den findes i en lang række varianter.

Pladen lakeres på bagsiden. Montage af 1. plade på tapen sker efter en nullinie. Montage af plade på de efterfølgende valser sker ved at anvende et spejlbillede af de(n) foregående valse(r).

Den manuelle montering af pladen er tidskrævende, idet den skal anbringes nøjagtigt for at opnå et godt trykresultat (register).

Montering vha. mikromærker

Montering af pladen på cylinderen udføres stadig i stor udstrækning manuelt, men i dag findes maskiner til montering af pladen på cylinderen. Montagen sker ved hjælp af mikromærker i pladen.

2.6.2 Opstart af trykpresse

Principper for opstart

Montagen af cylinderen i pressen er forskellig fra type til type af trykpresse. Her skal kun de generelle træk for montagen og opstart af trykpresse nævnes:

• Rensning af alle dele som har været i kontakt med trykfarve.

• Isætning af tandhjul til den nye opgave.

• Cylinderne skal passes ind i register.

• Viskositet af trykfarven kontolleres og justeres.

• Pumperne med trykfarve justeres til det rette flow. Substratet føres gennem maskinen. Banespændingen for substratet justeres.

• Trykpressen startes med langsom hastighed og aniloxvalsen bringes i kontakt med pladen.

• Såvel aniloxvalsens og pladens pres, som modtrykcylinderens pres, justeres så trykket er ensartet over hele fladen og ikke giver anledning til for hårdt pres mellem valserne.

• Herefter finjusteres registret.

• Trykmotivet godkendes efter kontrol mod originalmotiv og evt. yderligere justeringer er udført.

Trykpressen er nu klar til trykke ved højere hastigheder.