Chiunque abbia acquistato una macchina da stampa flessografica-a bobina stretta si è imbattuto nello stesso bivio: impressione centrale o configurazione a pila? La domanda sembra un dettaglio meccanico, ma ha effetti a cascata su quali substrati è possibile utilizzare, quanto velocemente è possibile utilizzarli, quale qualità di stampa ci si può aspettare e quanto spazio e capitale consumerà la macchina da stampa.
Per unMacchina da stampa flessografica a quattro colori ad alta velocità, questa scelta è particolarmente importante perché le unità a quattro-colori occupano una posizione di mercato specifica: sono più efficienti delle macchine da stampa per etichette a due- o tre-colori ma meno complesse delle linee di confezionamento a sei-, otto- o dieci-colori. La decisione tra CI e architettura stack a livello di quattro-colori determina se la macchina diventa un cavallo di battaglia per scopi generici-o uno strumento specializzato ottimizzato per una particolare classe di substrato.
Le due architetture spiegate
Configurazione dell'impronta centrale (CI).
In una macchina da stampa CI, tutte le stazioni di stampa sono disposte attorno a un unico cilindro di grande-diametro-il tamburo di stampa comune. Il nastro si avvolge attorno a questo tamburo mentre viaggia da una stazione colore a quella successiva. In ciascuna stazione, un cilindro portalastra che trasporta la lastra fotopolimerica viene premuto contro il nastro, sostenuto dalla superficie del tamburo CI. I rulli anilox, le vaschette o le camere dell'inchiostro e le impostazioni di impressione sono montati radialmente attorno al tamburo.
La caratteristica geometrica chiave è che la distanza tra due stazioni di stampa adiacenti è breve-tipicamente pari alla lunghezza dell'arco del segmento del tamburo CI tra di loro. Il nastro non deve percorrere molta distanza tra i colori ed è continuamente supportato dal tamburo durante tutto il suo percorso attraverso ogni stazione.
I tamburi CI sono realizzati in ghisa o acciaio, con diametri che vanno da circa 800 mm su modelli compatti fino a 1500 mm o più su macchine ad alte-specifiche. I tamburi più grandi forniscono un migliore angolo di avvolgimento ad ogni contatto, il che migliora la distribuzione della pressione ma aumenta l'ingombro e l'inerzia della macchina durante i cambi di velocità.
Configurazione dello stack
In una macchina da stampa di tipo stack-, le stazioni di stampa sono impilate verticalmente una sopra l'altra, come i piani di un edificio. Ciascuna stazione è composta dal proprio cilindro lastra, rullo anilox, sistema di inchiostrazione e cilindro di stampa. Il nastro entra nella stazione a valle, stampa il primo colore, esce verso l'alto alla seconda stazione, poi alla terza e così via.
Ogni stazione funziona come un'unità verticale indipendente. Il nastro percorre un percorso totale più lungo rispetto a un progetto CI e passa su più rulli folli tra le stazioni per instradarlo da un livello a quello successivo. Ciò introduce effetti di tensione cumulativa che non esistono in una configurazione CI.
Le presse stack sono meccanicamente più semplici per-stazione rispetto alle presse CI. Non esiste un enorme tamburo comune che richieda un allineamento di precisione con sei o otto unità satellite. Ciascuna stazione può essere isolata, disattivata o addirittura sostituita individualmente per manutenzione senza influire sulle altre. Questa modularità è uno dei motivi per cui i progetti di stack persistono da decenni accanto alle macchine CI.
Controllo dei registri: dove le architetture divergono maggiormente
Registrare-il preciso allineamento longitudinale e laterale di ciascuno strato di colore rispetto agli altri-è il singolo parametro di qualità più importante nella stampa flessografica multicolore-a colori. Ed è qui che le architetture CI e stack si comportano in modo molto diverso.
In una macchina da stampa CI, il nastro viene bloccato contro il tamburo di stampa comune ad ogni contatto di stampa. La distanza tra le stazioni è fissata dalla geometria del tamburo e il nastro non può allungarsi o scivolare tra i punti di contatto poiché il tamburo fornisce un supporto di supporto continuo. Ricerca pubblicata inIngegneria e scienza dei polimeril'esame del comportamento della tensione del nastro nei sistemi roll-to-roll dimostra che le configurazioni CI producono una varianza dell'errore di registro inferiore del 30–50% rispetto alle configurazioni stack equivalenti quando si utilizzano substrati estensibili come film in PE o non tessuti sottili.
Questo vantaggio deriva dalla fisica, non da una migliore ingegneria. Una rete supportata resiste all'allungamento; un nastro non supportato tra i rulli si allunga sotto tensione. In una pressa a pila, il nastro copre uno spazio tra il rullo di uscita di una stazione e il rullo di ingresso della successiva. Durante tale intervallo, la tensione agisce sull'intera lunghezza non supportata. Se il substrato è elastico o viscoelastico,-come la maggior parte delle pellicole plastiche,-l'estensione si allunga leggermente, spostando la posizione in cui si posiziona il colore successivo.
Le moderne macchine da stampa stack mitigano questo problema utilizzando sistemi di registrazione a ciclo chiuso-con sensori video o serie di fotodiodi che rilevano i segni stampati e regolano la fasatura del cilindro portalastra in tempo reale. Gli atti della conferenza IEEE sull'elettronica industriale documentano le strategie di controllo adattivo-compresi i controller-predittivi del modello e la compensazione-basata sull'osservatore-di disturbo-che riducono significativamente la deriva del registro nelle presse stack rispetto ai vecchi progetti-a circuito aperto. Ma anche con controlli avanzati, una macchina da stampa stack che utilizza una pellicola estensibile mostrerà in genere una variazione di registro più elevata rispetto a una macchina da stampa CI che utilizza lo stesso materiale alla stessa velocità.
Per un lavoro in quadricromia-in cui l'allineamento stretto dei punti-a-punto è importante-immagini a mezzitoni, linee sottili, testo piccolo-questa differenza è visibile ad occhio nudo con un esame più attento. Per applicazioni meno impegnative come loghi a blocchi-uniformi o copertura di tinte piatte, la differenza potrebbe essere trascurabile.
Compatibilità del substrato
Film e reti sottili
BOPP, LDPE, LLDPE, PET e film con spessore inferiore a circa 30–40 micron generalmente hanno prestazioni migliori sulle macchine da stampa CI. Il supporto continuo del tamburo previene le fluttuazioni del nastro, riduce l'allungamento cumulativo e mantiene una pressione di contatto costante su tutta la larghezza del nastro. UNMacchina da stampa flessografica a quattro colori ad alta velocitàcostruito su una piattaforma CI è la raccomandazione predefinita per i trasformatori il cui substrato primario è una pellicola flessibile.
Le macchine da stampa stack possono eseguire pellicole, ma richiedono un'impostazione della tensione più attenta, velocità massime inferiori e margini di stampa spesso più ampi per accogliere una maggiore potenziale deriva del registro. Alcuni operatori compensano facendo scorrere le pellicole a tensione ridotta e accettando una produttività inferiore-un compromesso-che ha senso dal punto di vista economico solo se la macchina da stampa gestisce anche substrati in cui il design dello stack offre vantaggi di compensazione.
Carta e cartone
Qui l'immagine si inverte. Carta e cartone sono dimensionalmente stabili sotto tensione produttiva. Non si estendono in modo apprezzabile tra le stazioni, quindi il vantaggio del supporto web-del tamburo CI è meno prezioso. Nel frattempo, la carta trae vantaggio dalla capacità della pressa impilabile di accogliere più facilmente materiali più spessi.
Perché? Perché in una macchina da stampa CI, il pannello spesso deve adattarsi alla curvatura del comune tamburo d'impressione. Se il cartone è sufficientemente rigido, resiste alla conformazione, creando una distribuzione non uniforme della pressione lungo la larghezza del nastro-più pressione ai bordi dove il cartone si solleva dal tamburo, meno al centro. Questo effetto, documentato nei documenti tecnici TAPPI sull'uniformità della pressione del cilindro di stampa, produce un trasferimento di inchiostro incoerente e bande visibili sulla stampa finita.
Una pressa stack, con i suoi cilindri di impressione individuali più piccoli, presenta una geometria locale più piatta ad ogni contatto. Il cartone spesso si adatta più facilmente a un cilindro da impronta di-diametro piccolo che a un tamburo curvo di grandi dimensioni. Per i trasformatori che utilizzano principalmente etichette di carta, cartoncini pieghevoli o rivestimenti prestampati in ondulato-superiori a 200 g/m², una macchina da stampa a quattro-colori configurata in pila spesso offre una qualità più uniforme.
Non tessuti e materiali speciali
I non tessuti spunbond e meltblown rappresentano sfide estreme per qualsiasi architettura flessografica. Si comprimono sotto pressione, si recuperano parzialmente dopo il passaggio, presentano profili di spessore altamente variabili e consumano inchiostro in eccesso. Né i progetti CI né quelli stack gestiscono questi materiali in modo elegante, ma le macchine da stampa CI tendono a funzionare leggermente meglio perché percorsi inter-stazione più brevi riducono la possibilità di cambiamento dimensionale prima che arrivi il colore successivo.
Le lamine metalliche, le pellicole metallizzate e le strutture barriera laminate sono generalmente-adatte alle macchine da stampa CI grazie alla loro stabilità dimensionale combinata con la sensibilità ai graffi dei rulli folli-un fattore che favorisce il minor numero di rulli-contatta il percorso web CI.
Considerazioni su velocità e produttività
"Alta velocità" significa cose diverse a seconda del contesto. Nella stampa di etichette su bobina stretta (larghezza bobina inferiore a 500 mm), velocità di 100-150 metri al minuto sono considerate elevate. Negli imballaggi flessibili a banda larga (1000+ mm), velocità di 250–350 metri al minuto sono una routine.
Le macchine da stampa CI generalmente raggiungono velocità massime più elevate rispetto alle macchine da stampa stack equivalenti quando si utilizzano pellicole. Il motivo è ancora una volta legato alla stabilità del registro-a velocità del nastro più elevate, gli effetti dinamici (vibrazioni, transitori di tensione, fluttuazioni aerodinamiche) diventano più pronunciati e l'effetto stabilizzante del tamburo CI diventa proporzionalmente più prezioso. Le specifiche tecniche pubblicate dai produttori di apparecchiature mostrano costantemente che le macchine da stampa CI sono più veloci del 15–25% rispetto a configurazioni di stack comparabili su substrati di pellicola.
Su carta e cartone, dove le dinamiche di registro sono meno limitanti, il differenziale di velocità si restringe. Una macchina da stampa-impilata ben ottimizzata con etichette in carta kraft può eguagliare o avvicinarsi alla produttività di una macchina CI equivalente sullo stesso substrato.
Per gli acquirenti che valutano aMacchina da stampa flessografica a quattro colori ad alta velocità, la questione pratica non è quale architettura sia più veloce in termini assoluti-ma su quale architettura sia più veloceloromix di substrati predominante, data la durata tipica del lavoro e la frequenza di cambio.
Implicazioni sul sistema di asciugatura
La capacità di asciugatura interagisce fortemente con la scelta dell'architettura. In una macchina da stampa CI, i moduli di asciugatura (ugelli ad aria calda, pannelli IR o gruppi di lampade UV) devono inserirsi nei segmenti dell'arco confinati tra le stazioni di stampa attorno al tamburo. Lo spazio è limitato. L'efficacia dell'asciugatura dipende dall'efficienza del design dell'ugello e dalla velocità dell'aria piuttosto che dalla lunghezza del tunnel.
In una pressa stack, c'è più spazio verticale tra le stazioni. È possibile installare tunnel di asciugatura più lunghi oppure moduli di polimerizzazione IR/UV più grandi. Per gli inchiostri a base acqua-su substrati porosi (carta, cartone), dove l'essiccazione avviene in parte per assorbimento e in parte per evaporazione, lo spazio di asciugatura aggiuntivo in una struttura a stack può essere vantaggioso. Per gli inchiostri a base solvente-o UV{5}}induribili su pellicole in cui l'essiccazione/indurimento deve avvenire rapidamente entro una breve finestra di permanenza, la vicinanza forzata dell'essiccatore alla linea di stampa della macchina da stampa CI può effettivamente aiutare garantendo che la pellicola di inchiostro venga trattata immediatamente dopo il trasferimento prima che possa fissarsi o migrare. Gli acquirenti che specificano aMacchina da stampa flessografica a quattro colori ad alta velocitàdovrebbe valutare la combinazione di inchiostro-substrato-di asciugatura prevista prima di finalizzare la scelta dell'architettura.
ASTM F1942, che affronta le prestazioni dell'inchiostro UV-induribile su substrati flessibili, rileva che la profondità di polimerizzazione e la forza di adesione dipendono in parte dall'intervallo tra il trasferimento dell'inchiostro e l'esposizione. Intervalli più brevi riducono gli effetti di inibizione dell'ossigeno sulla superficie dell'inchiostro. Questo sottile fattore a volte conferisce alle macchine da stampa CI un vantaggio nelle applicazioni di polimerizzazione UV, sebbene la differenza sia misurabile principalmente in condizioni di laboratorio piuttosto che evidente nella produzione quotidiana.
Passaggio al cambio e flessibilità operativa
Le macchine da stampa stack offrono vantaggi operativi che non hanno nulla a che fare con la meccanica della stampa:
Accesso alla singola stazione:Ciascuna stazione si trova a un'altezza diversa, facilitando il cambio delle lastre, il cambio degli anilox e la pulizia per gli operatori che lavorano in piedi. Su una pressa CI, le stazioni inferiori vicino al pavimento richiedono di piegarsi o accovacciarsi.
Isolamento della stazione:Una stazione può essere disattivata o bypassata senza influenzare il resto della stampante. Eseguire un lavoro a due-colori su una macchina da stampa stack a quattro-colori significa semplicemente lasciare inattive le due stazioni superiori.
Espansione modulare:Alcuni progetti di stack consentono di aggiungere successivamente una quinta o sesta stazione installando un altro modulo sopra lo stack esistente. Le macchine da stampa CI non possono essere espanse oltre il numero di posizioni satellite originariamente progettate attorno al tamburo.
Contatore di presse CI con vantaggi propri:
Preparazione più rapida:Poiché tutte le stazioni condividono un punto di riferimento comune (il tamburo CI), l'impostazione dell'impressione e del registro su tutti i colori tende a procedere più velocemente una volta stabiliti i parametri di configurazione iniziali.
Minori sprechi durante l'avvio:Un percorso web più breve significa meno materiale consumato prima che la prima stampa vendibile emerga dalla stazione finale. Su substrati costosi-pellicole metallizzate, laminati barriera-questa riduzione degli scarti di avvio ha un reale significato in termini di costi.
Spazio e installazione
Le presse CI sono più larghe e profonde delle presse stack equivalenti. Il comune tamburo d'impressione richiede un certo diametro minimo per funzionare correttamente e la disposizione radiale delle stazioni attorno ad esso crea un'impronta che si estende verso l'esterno in tutte le direzioni. Una macchina da stampa CI a quattro-colori richiede in genere un'area di installazione rettangolare di circa 4–6 metri per 3–5 metri a seconda della larghezza della bobina e della configurazione degli accessori.
Le presse stack sono più strette ma più alte. L'impilamento verticale delle stazioni riduce la superficie ma aumenta i requisiti di altezza del soffitto. Per le strutture con spazio orizzontale limitato ma con sufficiente spazio sopra la testa, una pressa stack può adattarsi dove una pressa CI non sarebbe adatta.
Anche i requisiti della fondazione differiscono. I tamburi CI sono masse rotanti pesanti-spesso diverse migliaia di chilogrammi-che trasmettono vibrazioni alla base della macchina durante il funzionamento. Un corretto montaggio isolante e una fondazione in cemento armato sono raccomandazioni standard secondo gli standard ISO 10816 per la misurazione e la valutazione delle vibrazioni meccaniche. Le presse sovrapposte distribuiscono il peso in modo più uniforme su un ingombro ridotto, ma richiedono comunque l'isolamento dalle vibrazioni, soprattutto a velocità di rotazione elevate.
Costo di proprietà
Il costo del capitale favorisce le macchine da stampa stack a livello di quattro-colori. Meno componenti-lavorati con precisione, assenza di tamburo CI di-diametro grande e assemblaggio più semplice si traducono in un prezzo di acquisto inferiore-tipicamente inferiore del 20–35% rispetto a una macchina CI di-capacità equivalente.
Il costo operativo è più sfumato. Le macchine da stampa CI generano meno scarti su substrati difficili, riducendo così i costi di scarto del materiale. Inoltre tendono a mantenere il registro in modo più coerente, il che riduce i tassi di rilavorazione. Nel corso di un periodo di proprietà di cinque-anni con un'intensa produzione cinematografica, questi risparmi operativi possono compensare il maggiore investimento di capitale iniziale.
Le macchine da stampa stack hanno una minore complessità di manutenzione per-stazione. La sostituzione di un cilindro di stampa usurato in una stazione non richiede il ri-allineamento dell'intera macchina attorno a un tamburo comune. Anche l'inventario dei pezzi di ricambio è più semplice perché i componenti identici della stazione possono essere condivisi in tutte e quattro le posizioni.
Quadro decisionale
La scelta tra CI e stack per una macchina da stampa flessografica a quattro-colori dipende in definitiva dalla ponderazione di tre fattori:
Profilo del substrato.Se più del 60% del volume di produzione è costituito da film (BOPP, PE, PET, nylon), propendere per CI. Se più del 60% è costituito da carta o cartone, inclinarsi verso la pila. Se la divisione è più vicina a 50/50, valuta se i lavori cinematografici richiedono tolleranze più strette (colore in quadricromia, dettagli fini) o se si tratta per lo più di lavori spot- solidi in cui la tolleranza di registro è più flessibile.
Durata del lavoro e frequenza di cambio.Le lunghe tirature su substrati coerenti favoriscono la CI (migliori-prestazioni in stato stazionario). I frequenti cambi tra substrati misti favoriscono lo stacking (accesso più semplice alle stazioni, configurazione più rapida delle singole stazioni).
Traiettoria di crescita.Se esiste una possibilità realistica di espandere oltre i quattro colori durante la vita utile della macchina, verificare se il design dello stack candidato supporta l'aggiunta modulare di stazioni. Le macchine da stampa CI sono bloccate nel conteggio delle stazioni originali.
A Macchina da stampa flessografica a quattro colori ad alta velocità-se CI o stack-è un impegno di capitale significativo. Nessuna delle due architetture è universalmente superiore. La scelta giusta è quella che corrisponde alla combinazione specifica di substrati, prodotti, volumi e vincoli operativi che definiscono l'attività dell'acquirente oggi e nel prossimo futuro.
Riferimenti
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