изготовление флексографских печатных форм

Точную дату изобретения флексографии назвать невозможно. Первыми предпосылками появления этого способа печати считаются:

• синтезирование (в 1842 г.) анилиновых красителей, которые впоследствии использовались для изготовления быстрозакрепляющихся маловязких красок на водно-спиртовой основе;

• изобретение американцем Дэноном П. Кингели резиновых эластичных форм и использование в качестве основного материала для них натурального каучука;

• расширение применения упаковочной продукции, изготовленной на материалах, плохо впитывающих краску, например, целлофане. Такие материалы трудно запечатывать с металлических форм, технологичнее было использовать резиновые формы и маловязкие быстрозакрепляющиеся краски.

Некоторое время матрицы с оригинальных форм изготавливались из гипса (см. п.п. 1.4) или из бумаги. Но гипсовая матрица не является прочной (можно изготовить с матрицы только одну форму), а бумажная при прессовании формы прилипает к каучуку и с трудом от него отделяется. В 1931 г. в немецком патенте фирмы «Фишер и Креке» был описан процесс изготовления матрицы из каучука с большим количеством вулканизирующего агента (в специальной литературе этот способ известен под названием «Матрике»). До вулканизации такой полуфабрикат обладал хорошей пластичностью, а после вулканизации приходил в твердое состояние и в процессе прессования формы не изменял своих физико-механических свойств.

С этих матриц форма прессовалась из вулканизата каучука с меньшим содержанием вулканизирующего агента, благодаря чему достигалась необходимая эластичность форм. Схема изготовления формы показана на рис. 2.1 .

Развитие формных процессов флексографской печати до середины прошлого века было направлено на совершенствование материалов для матриц и печатных форм, оптимизацию режимов прессования и нормализацию требований к оригинальным формам, а также на поиски новых технологий флексографского формного процесса и совершенствование необходимого для него оборудования. В 1937 г. австрийский профессор Ф.И. Троцмюллер разработал более совершенный способ изготовления флексографских пластинчатых форм прессованием (получивший впоследствии название «Семперит»). Особенность его заключалась в многослойности матрицы и изготавливаемой с нее формы. Основное преимущество этого способа состояло в возможности одновременного матрицирования набора и растрового клише, в то время в флексографии можно было воспроизводить тоновые изображения растровыми структурами до 34 лин/см). Матрицы готовились из искусственной смолы и синтетического каучука.

В процессе развития флексографии предлагались новые технологии формных процессов:

• фотохимическое копирование тексто-изобразитеьной информации на вулканизированную резину с последующим травлением пробельных элементов (состав травящего раствора в литературе не опубликован);

• электролитическое осаждение слоя каучука на печатающие элементы типографских металлических форм;

• изготовление рельефных резиновых форм на металлических пластинах;

• изготовление форм на резиновых пластинах способом ЭМГ.

Однако все эти способы практического применения не получили и пластинчатые формы (до появления фотополимерных форм) изготавливались прессованием с последующей вулканизацией сырой резины.

• совершенствование уже существующих ФПП и разработка новых с улучшенными свойствами;

• разработка менее токсичных растворителей, используемых для вымывания незаполимеризованных ФПК.

Совершенствование свойств ФПП привело к упрощению технологии изготовления форм, а также разработке водовымывных пластин и водовымывной установки, которые появились в начале 80-х гг. В 1985 г. началось широкое промышленное внедрение пластин с улучшенными свойствами. В 1986 г. фирма Letterflex (США) выпустила флексографские пластины на стальной подложке для газетной печати. Улучшение печатно-технических свойств фотополимерных флексографских форм происходило благодаря разработке и применению тонких формных пластин с высокой твердостью.

С 90-х гг. стала развиваться технология изготовления форм на гильзах, представляющих собой тонкостенные металлические оболочки в виде пустотелых цилиндров. Такие флексографские формы, изготовленные, в том числе, на тонких пластинах, позволяли значительно повысить качество печатания, причем наиболее хорошие показатели давало использование гильз с жесткой сжимаемой поверхностью.

Технологии изготовления флексографских ФППФ отличаются от технологии изготовления типографских ФППФ и выполняются по схеме: экспонирование оборотной стороны пластины, основное экспонирование через негатив, удаление незаполимеризованного слоя (вымывание ФПК или термическая обработка), сушка, окончательная обработка (финишинг) и дополнительное экспонирование ( рис. 2.3 ).

Экспонирование УФ-А излучением ( »/> нм) оборотной стороны пластины выполняется с целью формирования основания печатной формы. Кроме того, за счет повышения светочувствительности ФПК в результате этого экспонирования улучшаются условия формирования печатающих элементов при основном экспонировании и их сцепление с подложкой. Экспонирование производится без фотоформы через пленку подложки ( рис. 2.3, б ).

Основное экспонирование через негативную фотоформу ( рис. 2.3, в ) производится аналогично экспонированию при изготовлении типографских форм (УФ-А излучением). Удаление незаполимеризованной ФПК с пробельных элементов сопровождается вымыванием ( рис. 2.3, г ) и последующей сушкой, которая необходима для удаления органических растворителей или воды из ФПК, (как и при изготовлении типографских форм), или термическим способом по технологии FAST ( рис. 2.4 ), за счет капиллярной абсорбции специальным нетканым материалом незаполимеризованного полимера, находящегося в вязкотекучем состоянии.

При этом необходимая высота рельефа, зависящая от толщины используемой ФПП, достигается при 10-12 циклах контакта формы (локально разогретой до t° = 160°С), с абсорбирующим нетканым материалом. Отсутствие растворителей и стадии сушки позволяет улучшить качество формы и ускорить процесс ее изготовления.

В процессе финишинга (см. рис. 2.3, д ) при обработке УФ-излучением зоны С ( »/> нм), обладающим высокой энергией и низкой проникающей способностью, устраняется липкость поверхностного слоя печатной формы.

Назначением дополнительного экспонирования формы УФ-А излучением ( рис. 2.3, е ) является завершение полимеризации остаточных мономеров и олигомеров, содержащихся в фотополимеризуемом слое, и придание печатной форме необходимых физико-механических и физико-химических свойств.

Пластинчатые флексографские ФПП могут быть:

• многослойные, у которых слои отличаются упругоэластичными свойствами, позволяющими улучшать печатно-эксплуатационные характеристики форм.

На рис. 2.5 показано преимущество форм, изготовленных на многослойных пластинах б, по сравнению с однослойными а, связанное с уменьшением в полосе контакта деформации печатающего элемента, которая больше у однослойных форм.

Оборудование для изготовления флексографских ФППФ. Для изготовления фотополимерных флексографских форм многими фирмами мира выпускается разнообразное оборудование, различающееся по степени автоматизации, формату и другими признакам. Эти устройства принципиально не отличаются от устройств, предназначеных для изготовления типографских ФППФ, за исключением того, что в экспонирующих устройствах для получения флексографских ФППФ наряду с источником УФ-излучения зоны А применяется источник УФ-излучения зоны С ( рис. 2.6 ).

Экспонирующее устройство с источником УФ-А излучения может быть автономным, наподобие копировального станка, или являться секцией многооперационного процессора для изготовления флексографских печатных форм.

С 70-х гг. экспонирующие установки начали оснащаться программным управлением, а для обработки копий стали применять автоматизированные поточные линии, управляемые микропроцессорной техникой.

В начале XXI в. для совершенствования процесса экспонирования была создана экспонирующая установка Qualy Dot (фирма Theimer и др.) с перемещаемым источником света, которым служит УФ-галогенная лампа, оснащенная электронным устройством для контроля световой энергии.

Способ изготовления резиновых форм лазерным гравированием применялся в виде двух наиболее распространенных технологий: гравирования под управлением металлической маски, созданной на поверхности обрезиненного формного цилиндра, и гравированием с помощью электронного устройства, считывающего информацию с вала, несущего изображение.

Основными этапами изготовления форм лазерным гравированием с использованием маски являются:

• обрезинивание формного цилиндра;

• шлифовка поверхности резины;

• обтягивание цилиндра медной фольгой, края которой соединяются встык;

• нанесение на фольгу копировального слоя;

• травление меди на участках, соответствующих пробельным элементам формы с получением гравировальной маски;

• гравирование лазером на углекислом газе;

• удаление маски с поверхности формы.

В 2000 г. фирмой BASF была разработана установка для прямого лазерного гравирования форм флексографской и типографской печати на базе лазера на углекислом газе мощностью 250 Вт для гравирования специально созданного полимерного формного материала.

В настоящее время флексографские печатные формы, изготавливаемые по цифровой технологии, можно подразделить по нескольким признакам:

• пластинчатые однослойные формы и многослойные (двух- и трехслойные);

• цилиндровые (в виде полых сменных цилиндров или рукавов с упругоэластичным покрытием);

б) по способу изготовления:

• формы, получаемые способом лазерного воздействия на приемный масочный слой формного материала с последующей его обработкой по аналоговой схеме;

• формы, получаемые способом прямого гравирования резиновых или полимерных форм;

Технология изготовления фотополимерных пластинчатых форм. Эта технология отличается от аналоговой, прежде всего, использованием специальных ФПП с дополнительным масочным слоем ( рис. 2.8, а ) и получением на нем первичного изображения, формируемого с помощью лазера ( рис. 2.8, в ). Это изображение является маской, заменяющей фотоформу, при последующем экспонировании ФПП УФ-излучением. Остальные операции изготовления формы, в принципе, не отличаются от аналогичных операций аналоговой технологии.

Масочный слой, используемый в структуре формной пластины, имеет толщину 3-5 мкм и представляет собой сажевый наполнитель в растворе олигомера, нечувствительный к УФ-излучению и чувствительный в ИК-диапазоне длин волн. Благодаря активному поглощению черным масочным слоем ИК-излучения при лазерном воздействии происходит возгонка (удаление) слоя, и на поверхности ФПК формируется интегральная маска, несущая негативное изображение оригинала, обладающее высокой оптической плотностью. При этом лазер, излучающий в ИК-диапазоне, не оказывает влияния на ФПС, чувствительный к УФ-излучению.

Запись маски осуществляется в специализированных лазерных экспонирующих устройствах с использованием цветоделенного (в случае многокрасочных изданий) и растрированного файла, представляющего собой ЭВПФ (цифровое описание печатной формы) для записи информации непосредственно на формную пластину. Это позволяет сократить технологический процесс изготовления печатной формы и значительно улучшить ее качество.

При основном экспонировании через негативную интегральную маску ( рис. 2.8, г ) на участках, свободных от масочного слоя, происходит фотополимеризация ФПК с формированием профиля печатающих элементов. Благодаря отсутствию фотоформы не происходит ослабление светового потока, воздействующего на ФПК. Высокая резкость краев маски позволяет достичь необходимого значения крутизны профиля печатающих элементов и меньших размеров растровых элементов в высоких светах изображения по сравнению с их размерами при использовании аналоговой технологии. Этому также способствует ингибирующее воздействие кислорода, проникновение которого в ФПС при основном экспонировании препятствует реакции полимеризации. Дальнейшие операции изготовления флексографских форм сходны выполняемым по аналоговой технологии. При этом в зависимости от условий может изменяться их последовательность, например, экспонирование оборотной стороны пластины может производиться как до записи маски ( рис. 2.8, б ), так и до основного экспонирования или после его проведения.

Как и в аналоговой технологии удаление незаполимеризованных участков ФПК может осуществляться вымыванием (см. выше) или по технологии Fast в термическом процессоре (см. рис. 2.4 ) специальным нетканым материалом.

Дополнительное экспонирование, как и в аналоговых технологиях, проводится УФ-А излучением с целью окончательной полимеризации оставшихся мономеров и олигомеров и улучшения механических и физико-химических свойств формы, а финишинг УФ-С излучением устраняет липкость фотополимерного слоя готовой флексографской печатной формы ( рис. 2.8, е, ж ).

Особенности изготовления цилиндровых форм. Цифровая технология изготовления цилиндровых форм на гильзах путем лазерного экспонирования ФПП с масочным слоем состоит из следующих операций:

• предварительное экспонирование оборотной стороны пластины;

• монтаж пластины на гильзе с помощью липкой ленты;

• установка гильзы в сменный держатель лазерного экспонирующего устройства;

• воздействие лазером на масочный слой ФПП, т.е. получение маски.

Цилиндровые бесшовные (рукавные) формы изготавливаются на полимерном формном материале, представляющим собой гибкий полый цилиндр (рукав), который натягивают на гильзу. В зависимости от свойств ФПС после записи изображения на масочном слое и проведения экспонирования, обработка на оборудовании, предназначенном для цилиндрических форм, может проводиться либо вымыванием, либо путем термического удаления ФПК.

Технология изготовления эластомерных форм лазерным гравированием. Для изготовления печатных форм лазерным гравированием используются формные цилиндры или гильзы с покрытием из эластомера. В состав резиновых покрытий входят полимеры (например, этиленпропиленовый, акрилнитрилбутадиеновый, натуральный и силиконовый каучуки), наполнители (сажа, мел), инициаторы и ускорители (сера, амиды и перекиси), пигменты, красители, пластификаторы и другие компоненты.

Подготовка формного цилиндра начинается с механической очистки старого покрытия и пескоструйной обработки поверхности стержня. Затем на его поверхность приклеивается пластина из эластомера и цилиндр помещается в автоклав, где вулканизируется (при давлении 4-10 бар) несколько часов в атмосфере пара или горячего воздуха. После этого поверхность цилиндра обтачивается и шлифуется.

Гравирование эластомерных форм производится лазером на углекислом газе в установках для лазерного гравирования. Под воздействием лазерного излучения эластомер выжигается и испаряется, а образующиеся газообразные отходы и частицы материала отсасываются и фильтруются. Гравированная лазером печатная форма очищается от оставшихся на поверхности продуктов горения. Эластомерные формы изготавливаются для печатания штриховых и растровых изображений с относительно невысокой линиатурой (до 36 лин/см).

© Центр дистанционного образования МГУП

Источник

Компью А рт

Юрий Самарин,
докт. техн. наук, проф. МГУП им. Ивана Федорова

Разновидностью высокой печати, которая широко используется для печатания этикеток и упаковочной продукции из бумаги, фольги, полимерных пленок, а также для печатания газет, является флексография. Флексографская печать осуществляется с эластичных резиновых или высокоэластичных фотополимерных печатных форм текучими быстрозакрепляющимися красками.

В печатном аппарате флексографской печатной машины довольно жидкая краска наносится на печатную форму, закрепленную на формном цилиндре, не непосредственно, а через промежуточный накатной (анилоксовый) валик. Накатной валик выполнен из стальной трубы, которая может быть покрыта слоем меди. На эту поверхность методом травления или гравирования нанесена растровая сетка, углубленные ячейки которой делаются в виде пирамид с острой вершиной. Растровая поверхность анилоксового валика, как правило, хромируется. Передача краски из красочного ящика на печатную форму производится резиновым (дукторным) валиком на анилоксовый валик, а с него на печатающие элементы формы.

Использование упруго­эластичных печатных форм и маловязких быстрозакрепляющихся красок позволяет на высокой скорости запечатывать практически любой рулонный материал, воспроизводить не только штриховые элементы, но и одно­ и многоцветные изображения (с линиатурой растрирования до 60 лин/см). Незначительное давление печатания обеспечивает большую тиражестойкость печатных форм.

Флексография представляет собой прямой способ печати, при котором краска с формы переносится непосредственно на запечатываемый материал. В связи с этим изображение на печатающих элементах формы должно быть зеркально перевернуто по отношению к читаемому изображению на бумаге (рис. 1).

В современной флексографской печати используются фотополимерные печатные формы (ФПФ), которые не уступают офсетным по печатно­техническим и репродукционно­графическим свойствам, а по тиражестойкости, как правило, превосходят их.

Рис. 1. Микрофотография поверхности формы флексографской печати

В качестве фотополимерных материалов применяются твердые или жидкие фотополимеризуемые композиции. К ним относятся твердые или жидкие мономерные, олигомерные или мономерно­полимерные смеси, способные изменять под действием света химическое и физическое состояние. Эти изменения приводят к образованию твердых или упругих нерастворимых полимеров.

Твердые фотополимеризуемые композиции (ТФПК) сохраняют твердое агрегатное состояние до и после изготовления печатной формы. На полиграфическое предприятие они поставляются в виде формных фотополимеризуемых пластин определенного формата.

Структура фотополимеризуемых пластин для флексографской печати представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структура фотополимеризуемых пластин для флексографской печати

Жидкие фотополимеризуемые композиции (ЖФПК) поставляются на полиграфические предприятия в емкостях в жидком виде либо их изготавливают непосредственно на предприятиях путем смешивания исходных компонентов.

Основной технологической операцией изготовления любых ФПФ, в ходе которой в фотополимеризуемой композиции протекает реакция фотополимеризации и образуется скрытое рельефное изображение, является экспонирование (рис. 3а) фотополимеризуемого слоя. Фотополимеризация происходит только на тех участках слоя, которые подвергаются облучению УФ­лучами и только во время их воздействия. Поэтому для экспонирования используют негативные фотоформы и их аналоги в виде масочного слоя.

Рис. 3. Технологические операции получения фотополимерных печатных форм на твердых фотополимеризуемых пластинах: а — экспонирование; б — вымывание пробельных участков; в — сушка печатной формы; г — дополнительное экспонирование печатающих элементов

Проявление рельефного изображения, в результате которого удаляются незаполимеризовавшиеся участки фотополимеризуемой пластины, осуществляется их вымыванием спиртовым, щелочным раствором (рис. 3б) или водой в зависимости от типа пластин, а для некоторых типов пластин — сухой термообработкой.

В первом случае экспонированная фотополимеризуемая пластина обрабатывается в так называемом сольвентном процессоре. В результате операции вымывания (см. рис. 3б) незаполимеризовавшихся участков пластины раствором на форме образуется рельефное изображение. Вымывание основывается на том, что в процессе фотополимеризации печатающие элементы теряют способность растворяться в вымывном растворе. После вымывания требуется сушка фотополимерных форм. Во втором случае обработка осуществляется в термальном процессоре для обработки фотополимерных форм. Сухая термообработка полностью исключает использование традиционных химикалий и вымывных растворов, на 70% сокращает время получения форм, так как не требует их сушки.

После сушки (рис. 3в) фотополимерная форма подвергается дополнительному экспонированию (рис. 3г), повышающему степень фотополимеризации печатающих элементов.

После дополнительного экспонирования фотополимерные формы на основе ТФПК для флексографской печати имеют блестящую и слегка липкую поверхность. Липкость поверхности устраняется посредством дополнительной обработки (финишинга), в результате форма приобретает свойства стабильности и стойкости к различным растворителям печатных красок.

Финишинг может быть выполнен химически (с использованием хлорида и брома) или экспонированием ультрафиолетовым светом диапазона 250­260 нм, что оказывает на форму такое же действие. При химическом финишинге поверхность становится матовой, при ультрафиолетовом — блестящей.

Одним из важнейших параметров фотополимерных печатных форм является профиль печатающих элементов, который определяется углом при основании печатающего элемента и его крутизной. От профиля зависит разрешающая способность фотополимерных печатных форм, а также прочность сцепления печатающих элементов с подложкой, влияющая на тиражестойкость. Существенное влияние на профиль печатающих элементов оказывают режимы экспонирования и условия вымывания пробельных элементов. В зависимости от режима экспонирования печатающие элементы могут иметь различную форму.

При избыточном экспонировании образуется пологий профиль печатающих элементов, который обеспечивает их надежное закрепление на подложке, но является нежелательным из­за возможного уменьшения глубины пробелов.

При недостаточном экспонировании образуется грибообразный (бочкообразный) профиль, приводящий к неустойчивости печатающих элементов на подложке, вплоть до возможной потери отдельных элементов.

Оптимальный профиль имеет угол при основании 70±5º, что является наиболее предпочтительным, так как обеспечивает надежное сцепление печатающих элементов с подложкой и высокое разрешение изображения.

На профиль печатающих элементов также оказывает влияние соотношение экспозиций предварительного и основного экспонирования, длительность которых и их соотношение подбираются для различных типов и партий фотополимерных пластин для конкретных экспонирующих установок.

В настоящее время для изготовления фотополимерных печатных форм флексографской печати используются две технологии: «компьютер — фотоформа» и «компьютер — печатная форма».

Для технологии «компьютер — фотоформа» выпускаются так называемые аналоговые пластины, а для технологии «компьютер — печатная форма» — цифровые.

При изготовлении фотополимерных форм флексографской печати на основе ТФПК (рис. 4) выполняются следующие основные операции:

Рис. 4. Схема процесса изготовления фотополимерных форм на основе ТФПК по технологии «компьютер — фотоформа»

Экспонирование оборотной стороны пластины является первым этапом изготовления формы. Оно представляет собой ровную засветку оборотной стороны пластины через полиэфирную основу без использования вакуума и негатива. Это важная технологическая операция, которая повышает светочувствительность полимера и образует основание рельефа необходимой высоты. Правильное экспонирование оборотной стороны пластины не оказывает влияния на печатающие элементы.

Основное экспонирование фотополимеризуемой пластины осуществляется методом контактного копирования с негативной фотоформы. На фотоформе, предназначенной для изготовления форм, текст должен быть зеркальным.

Фотоформы должны быть изготовлены на одном листе фотопленки, так как составные монтажи, склеенные липкой лентой, как правило, не обеспечивают надежного прилегания фотоформы к поверхности фотополимеризуемых слоев и могут вызвать искажение печатающих элементов.

Перед экспонированием фотоформу накладывают на фотополимеризуемую пластину эмульсионным слоем вниз. В противном случае между пластиной и изображением на фотоформе образуется зазор, равный толщине основы фотопленки. В результате преломления света в основе фотопленки может произойти сильное искажение печатающих элементов и закопировка растровых участков.

Для обеспечения плотного контакта фотоформы с фотополимеризуемым материалом фотопленку матируют. Микронеровности на поверхности фотоформы позволяют полностью быстро удалить из­под нее воздух, что создает плотный контакт фотоформы с поверхностью фотополимеризуемой пластины. Для этого используют специальные порошки, которые наносят ватно­марлевым тампоном легкими круговыми движениями.

В результате обработки фотополимерных копий на основе сольвентно­вымывных формных пластин вымывается не подвергнутый экспонированию и полимеризации мономер — он растворяется и смывается с пластины. Остаются только участки, прошедшие полимеризацию и образующие рельеф изображения.

Недостаточное время вымывания, пониженная температура, ненадлежащее давление щеток (низкое давление — щетина не касается поверхности пластины; высокое давление — щетина выгибается, уменьшается время вымывания), пониженный уровень раствора в вымывном резервуаре приводят к слишком мелкому рельефу.

Избыточное время вымывания, повышенная температура и недостаточная концентрация раствора приводят к слишком глубокому рельефу. Правильное время вымывания определяется экспериментально в зависимости от толщины пластины.

При вымывании пластина пропитывается раствором. Полимеризованный рельеф изображения набухает и размягчается. После удаления с поверхности вымывного раствора неткаными салфетками или специальным полотенцем пластину нужно просушить в сушильной секции при температуре не выше 60 °С. При температуре, превышающей 60 °С, могут появляться сложности в приводке, поскольку полиэфирная основа, которая при нормальных условиях сохраняет стабильные размеры, начинает сжиматься.

Набухание пластин при вымывании приводит к увеличению толщины пластин, которые даже после сушки в сушильном устройстве сразу не возвращаются к своей нормальной толщине и должны находиться еще 12 ч на открытом воздухе.

При использовании термочувствительных фотополимеризуемых пластин проявление рельефного изображения происходит путем плавления незаполимеризованных участков форм при их обработке в термальном процессоре. Расплавленная фотополимеризуемая композиция адсорбируется, впитывается и снимается специальной тканью, которая после этого направляется на утилизацию. Такой технологический процесс не требует применения растворителей, а следовательно, исключается сушка проявленных форм. Таким способом можно изготавливать как аналоговые, так и цифровые формы. Основным достоинством технологии с применением термочувствительных пластин является значительное снижение времени изготовления формы, что обусловлено отсутствием этапа сушки.

Для придания тиражестойкости пластину помещают в экспонирующую установку для дополнительного освещения УФ­лампами в течение 4­8 мин.

Чтобы ликвидировать липкость пластины после сушки, ее надо обработать УФ­излучением с длиной волны 250­260 нм или химически.

Аналоговые сольвентно­вымывные и термочувствительные фотополимеризуемые флексографские пластины имеют разрешающую способность, которая обеспечивает получение 2­95­процентных растровых точек при линиатуре растра 150 lpi, и тиражестойкость до 1 млн оттисков.

Одной из особенностей процесса изготовления плоских фотополимерных форм флексографской печати по технологии «компьютер — фотоформа» является необходимость учета степени растяжения формы вдоль окружности формного цилиндра при установке ее в печатной машине. Растяжение рельефа поверхности формы (рис. 5) приводит к удлинению изображения на оттиске по сравнению с изображением на фотоформе. При этом чем толще растягивающийся слой, расположенный на подложке или стабилизирующей пленке (при использовании многослойных пластин), тем длиннее изображение.

Толщина фотополимерных форм варьируется в пределах от 0,2 до 7 мм и выше. В связи с этим необходимо осуществлять компенсацию удлинения посредством уменьшения масштаба изображения на фотоформе по одной из ее сторон, ориентированной по направлению движения бумажного полотна (ленты) в печатной машине.

Для расчета величины масштаба М фотоформы можно воспользоваться константой растяжения k, которая для каждого типа пластин равна k = 2hc (hc — толщина рельефного слоя).

Длина оттиска Lотт соответствует расстоянию, которое проходит определенная точка, находящаяся на поверхности формы, при полном обороте формного цилиндра, и вычисляется следующим образом:

,

где Dфц — диаметр формного цилиндра, мм; hф — толщина печатной формы, мм; hл — толщина липкой ленты, мм.

На основе рассчитанной длины оттиска определяется необходимое укорачивание фотоформы Δd (в процентах) по формуле

.

Итак, изображение на фотоформе в одном из направлений должно быть получено с масштабом, равным

.

Такое масштабирование изображения на фотоформе может быть выполнено при компьютерной обработке цифрового файла, содержащего информацию о спуске полос или отдельных полосах издания.

Изготовление фотополимерных флексографских печатных форм по технологии «компьютер — печатная форма» основано на применении лазерных методов обработки формных материалов: абляции (разрушения и удаления) масочного слоя с поверхности формной пластины и прямого гравирования формного материала.

Рис. 5. Растяжение поверхности печатной формы при установке на формном цилиндре: а — печатная форма; б — печатная форма на формном цилиндре

В случае применения лазерной абляции последующее удаление незаполимеризованного слоя может производиться с помощью сольвентного или термального процессора. Для данного способа используются специальные (цифровые) пластины, которые отличаются от традиционных лишь наличием масочного слоя толщиной 3­5 мкм на поверхности пластины. Масочный слой представляет собой сажевый наполнитель в растворе олигомера, нечувствительный к УФ­излучению и термочувствительный к инфракрасному диапазону спектра. Этот слой служит для создания первичного изображения, формируемого с помощью лазера, и является негативной маской.

Рис. 6. Технология получения флексографской печатной формы, использующая прямую запись изображения на формный материал

Негативное изображение (маска) необходимо для последующего экспонирования УФ­источником света формной фотополимеризуемой пластины. В результате дальнейшей химической обработки на поверхности создается рельефное изображение печатающих элементов.

На рис. 6 показана последовательность операций изготовления флексографской формы на пластине, содержащей масочный слой 1, слой фотополимера 2 и подложку 3. После удаления лазером масочного слоя в местах, соответствующих печатающим элементам, экспонируется прозрачная подложка с целью создания фотополимерной подложки. Экспонирование для получения рельефного изображения осуществляется через созданное из масочного слоя негативное изображение. Затем проводится обычная обработка, состоящая из вымывания незаполимеризованного фотополимера, промывки, доэкспонирования с одновременной сушкой и световым финишингом.

При записи изображения с помощью лазерных систем размер точки на маскированных фотополимерах равен, как правило, 15­25 мкм, что позволяет получать на форме изображения с линиатурой 180 lpi и выше.

При изготовлении фотополимерных форм в технологии «компьютер — печатная форма» используются пластины на основе твердых фотополимерных композиций, обеспечивающих высокое качество печатных форм, дальнейшая обработка которых происходит так же, как аналоговых флексографских фотополимерных форм.

На рис. 7 представлена классификация фотополимеризуемых пластин для флексографской печати на основе твердых фотополимерных композиций.

Рис. 7. Классификация фотополимеризуемых пластин для флексографской печати

В зависимости от структуры формной пластины выделяют однослойные и многослойные пластины.

Однослойные пластины состоят из фотополимеризуемого (рельефообразующего) слоя, который находится между защитной фольгой и лавсановой основой, служащей для стабилизации пластины.

Многослойные пластины, предназначенные для качественной растровой печати, состоят из относительно твердых тонкослойных пластин со сжимаемой основой. На обеих поверхностях пластины находится защитная фольга, а между фотополимеризуемым слоем и основой расположен стабилизирующий слой, который обеспечивает почти полное отсутствие продольной деформации при изгибе печатной формы.

В зависимости от толщины фотополимеризуемые пластины делятся на толстослойные и тонкослойные.

Тонкослойные пластины (толщиной 0,76­2,84 мм) имеют высокую твердость, для того чтобы уменьшить растискивание в процессе печатания. Поэтому печатные формы, изготовленные на таких пластинах, обеспечивают высокое качество готовой продукции и используются для запечатывания гибкой упаковки, пластиковых пакетов, этикеток и ярлыков.

Толстослойные пластины (толщиной 2,84­6,35 мм) мягче тонкослойных и обеспечивают более плотный контакт с неровной запечатываемой поверхностью. Печатные формы на их основе применяются для запечатывания гофрокартона и бумажных мешков.

В последнее время при печатании на материалах типа гофрокартона чаще применяют пластины толщиной 2,84­3,94 мм. Это объясняется тем, что при использовании более «толстых» фотополимерных форм (3,94­6,35 мм) сложно получить высоколиниатурное многокрасочное изображение.

В зависимости от твердости выделяют пластины высокой, средней и малой твердости.

Пластины высокой твердости характеризуются меньшим растискиванием растровых элементов и применяются для печатания высоколиниатурных работ. Пластины средней жесткости позволяют одинаково хорошо печатать растровые, штриховые и плашечные работы. Более мягкие фотополимеризуемые пластины используются для печатания плашечных работ.

В зависимости от способа обработки фотополимерных копий пластины можно разделить на три типа: водорастворимые, спирторастворимые и пластины, обрабатываемые по термальной технологии. Для обработки пластин, принадлежащих к разным типам, необходимо применять разные процессоры.

Способом лазерной абляции масочного слоя фотополимеризуемых формных материалов изготавливают как плоские, так и цилиндрические печатные формы.

Цилиндрические (гильзовые) флексографские формы могут быть трубчатыми, надеваемыми на формный цилиндр с его торца, или представлять собой поверхность съемного формного цилиндра, устанавливаемого в печатную машину.

Рис. 8. Схема процесса изготовления плоских фотополимерных флексографских печатных форм методом лазерной абляции

Процесс изготовления плоских флексографских печатных форм на основе сольвентно­вымывных или термочувствительных цифровых фотополимеризуемых пластин с масочным слоем по технологии «компьютер — печатная форма» (рис. 8) включает следующие операции:

Процесс изготовления гильзовых фотополимерных флексографских печатных форм методом абляции (рис. 9) отличается от процесса изготовления плоских форм в основном отсутствием операции предварительного экспонирования оборотной стороны формного материала.

Рис. 9. Схема процесса изготовления бесшовных гильзовых фотополимерных флексографских печатных форм методом лазерной абляции сольвентно-вымывных гильз

Применение метода абляции масочного слоя при изготовлении фотополимерных флексографских форм не только сокращает технологический цикл ввиду отсутствия фотоформ, но и позволяет исключить те причины снижения качества, которые прямо связаны с использованием негативов при производстве традиционных печатных форм:

При экспонировании монтажа, состоящего из фотоформы и фотополимерной пластины, в традиционной технологии свет, прежде чем достичь фотополимера, проходит через несколько слоев: серебряную эмульсию, матированный слой и основу пленки, а также стекло вакуумной копировальной рамы. При этом свет рассеивается в каждом слое и на границах слоев. В результате растровые точки получают более широкие основания, что приводит к увеличению растискивания. В отличие от этого при экспонировании лазером маскированных флексографских пластин нет необходимости создавать вакуум и отсутствует пленка. Практически полное отсутствие рассеяния света означает, что изображение с высоким разрешением на слое­маске точно воспроизводится на фотополимере.

При изготовлении флексографских форм по цифровой технологии абляции масочного слоя необходимо иметь в виду, что сформированные печатающие элементы, в отличие от экспонирования через фотоформу в традиционной (аналоговой) технологии, оказываются несколько меньше по площади, чем их изображение на маске. Это объясняется тем, что экспонирование протекает в воздушной среде и вследствие контакта ФПС с кислородом воздуха происходит ингибирование (задерживание) процесса полимеризации, вызывающее уменьшение размеров формирующихся печатающих элементов (рис. 10).

Рис. 10. Сравнение печатающих элементов фотополимерных форм: а — аналоговых; б — цифровых

Результатом воздействия кислорода является не только некоторое уменьшение размеров печатающих элементов, что в большей мере сказывается на мелких растровых точках, но и снижение их высоты относительно высоты плашки. При этом чем меньше растровая точка, тем меньше высота рельефного печатающего элемента.

На форме, изготовленной по аналоговой технологии, печатающие элементы растровых точек, наоборот, превышают по высоте плашку. Таким образом, печатающие элементы на форме, изготовленной по цифровой масочной технологии, отличаются по размерам и высоте от печатающих элементов, сформированных по аналоговой технологии.

Отличаются и профили печатающих элементов. Так, печатающие элементы на формах, изготовленных по цифровой технологии, имеют более крутые боковые грани, чем печатающие элементы форм, полученных по аналоговой технологии.

Технология прямого лазерного гравирования включает только одну операцию. Процесс изготовления формы сводится к следующему: пластину без всякой предварительной обработки устанавливают на цилиндр для гравирования лазером. Лазер формирует печатающие элементы, удаляя материал с пробельных, то есть происходит выжигание пробельных элементов (рис. 11).

Рис. 11. Схема прямого лазерного гравирования: D и f — апертура и фокусное расстояние линзы; q — расходимость луча

После гравирования форма не требует обработки вымывными растворами и УФ­излучением. Форма будет готова к печати после промывки водой и короткой сушки. Частицы пыли также можно удалить, протерев форму влажной мягкой тканью.

На рис. 12 представлена структурная схема технологического процесса изготовления фотополимерных флексографских печатных форм по технологии прямого лазерного гравирования.

Рис. 12. Схема технологического процесса изготовления флексографских печатных форм по технологии прямого лазерного гравирования

Первые гравировальные установки использовали инфракрасный мощный ND:YAG­лазер на иттрий­алюминиевом гранате с неодимом с длиной волны 1064 нм для гравирования на гильзе из резины. Позднее стали применять CO2­лазер, который за счет высокой мощности (до 250 Вт) имеет большую производительность, а благодаря своей длине волны (10,6 мкм) позволяет гравировать более широкий спектр материалов.

Недостатком СО2­лазеров является то, что они не обеспечивают запись изображения с линиатурами 133­160 lpi, необходимыми для современного уровня флексографской печати, из­за большой расходимости луча q. Для таких линиатур запись изображения следует производить с разрешением 2128­2580 dpi, то есть размер элементарной точки изображения должен быть приблизительно 10­12 мкм.

Диаметр пятна сфокусированного лазерного излучения должен определенным образом соответствовать вычисленному размеру точки изображения. Известно, что при правильной организации процесса лазерного гравирования пятно лазерного излучения должно быть гораздо больше теоретического размера точки — тогда между смежными строками записанного изображения не остается необработанного материала.

Увеличение пятна в 1,5 раза дает оптимальный диаметр элементарной точки изображения: d0 = 15­20 мкм.

В общем случае диаметр пятна излучения СО2­лазера составляет около 50 мкм. Поэтому печатные формы, полученные прямым гравированием СО2­лазером, главным образом применяются для печатания обоев, упаковки с несложными рисунками, тетрадей, то есть там, где не требуется высоколиниатурная растровая печать.

В последнее время появились разработки, позволяющие повысить разрешение записи изображения путем прямого лазерного гравирования. Это можно осуществить за счет умелого использования перекрывающихся записывающих точек лазера, которые позволяют получать на форме элементы меньше диаметра пятна (рис. 13).

Рис. 13. Получение мелких деталей на форме при помощи перекрывающихся пятен лазера

Для этого лазерные гравировальные устройства модифицируют таким образом, чтобы можно было перестроиться с одного луча на работу несколькими лучами (до трех), которые ввиду различной мощности гравируют материал на разную глубину и таким образом обеспечивают лучшее формирование склонов растровых точек. Еще одной инновацией в этой области является комбинация СО2­лазера для предварительного формирования рельефа, особенно глубоких участков, с твердотельным лазером, который из­за гораздо меньшего диаметра пятна может сформировать склоны печатающих элементов заранее определенной формы. Ограничения здесь заданы самим формным материалом, поскольку излучение лазера Nd:YAG поглощается не всеми материалами, в отличие от излучения СО2­лазера.

Источник

• ← изготовление фасада для кухни по образцу
• изготовление форм для бетонных изделий малых архитектурных форм →