در فلکسوگرافی از ماشین‌آلات و تجهیزات مختلفی برای چاپ استفاده می‌شود. به‌طورکلی ماشین چاپ فلکسوگرافی دارای چهار بخش اصلی است؛ رول بازکن یا تغذیه، بخش چاپ، خشک‌کن و در نهایت رول جمع‌کن (قسمت خروجی) که تمام این تجهیزات انواع مختلفی دارند. علاوه بر این بخش‌ها، تجهیزاتی دیگر مانند هدایت‌کننده‌های رول، دوربین‌های وب، پخش پودرپاش و شفت‌های بادی نیز در ماشین چاپ به کار می‌روند که در عملکرد چاپ فلکسو دارای اهمیت هستند. ما در این جستار به معرفی و بیان کارکرد هر بخش خواهیم پرداخت.
سیستم دو نوردی
سیستم اندازه‌گیری مرکب‌دهی به معنی کنترل مقدار مرکب داده شده به پلیت‌ها و به دنبال آن سطوح چاپی است. اگر چه این سیستم‌ها به کمک تیغه‌ها توسعه یافته‌اند، اما هنوز ماشین‌هایی از سیستم دو نوردی استفاده می‌کنند. این سیستم منشأ (مرکب‌دهی) و یک نورد آنیلوکس است.
سیستم مرکب‌رسانی دو نوردی همیشه به خوبی جواب‌گوی نیازها نیست. پیش از اینکه سرعت نورد مخزن و نورد آنیلوکس نسبت به هم تغییر کنند، چاپ فلکسوگرافی به علت وجود مشکل رایج، یعنی هاله‌دار شدن چاپ، افت کرده بود. چرخش نورد منشأ در مقابل نورد انتقال مرکب (آنیلوکس) با سرعت یکسان و مساوی، امکان انتقال یکنواخت مرکب را کاهش می‌دهد. البته امروزه این مشکل به ندرت دیده می‌شود.
دومین عیب این روش مرکب‌رسانی ترشح مرکب در سرعت‌های بالای چاپ و مشکل دیگر تحویل و انتقال غیریکنواخت مرکب، به خصوص در چاپ‌های عریض، بود. این مشکلات به کمک نورد آنیلوکس حکاکی شده و ایجاد اختلاف سرعت بین این نورد با نورد منشأ مرکب رفع شدند. البته تنظیم فشار بین نورد آنیلوکس و سیلندر پلیت هم بسیار مهم است. این تنظیمات به همان روشی که فشار سیلندر نسبت به رول تنظیم می‌شود، انجام می‌پذیرد.
نورد منشأ
نورد منشأ نوردی است که مرکب را از مخزن مرکب به مخزن آنیلوکس انتقال می‌دهد. در این انتقال، فشار بین نورد منشأ و آنیلوکس نقشی بسزا دارد. هر دو نورد آنیلوکس و نورد منشأ با ایجاد فشار بین عمل تنظیم مرکب‌دهی انجام می‌دهند. طراحی و جنس نورد منشأ در مقدار فشار نقشی بسزا دارد.
برای بهینه کردن انتقال مرکب از نورد منشأ به نورد آنیلوکس چند نکته را باید رعایت کرد:
- سرعت نورد مخزن؛
- درجه سختی نورد منشأ؛
- گرانروی مرکب؛
- فشار بین آنیلوکس و نورد منشأ؛
- عدم هم راستایی نوردها.
نورد منشأ مرکب عموماً یک نورد پوشیده با لاستیک است (لاستیک طبیعی یا مصنوعی). این نورد درون مخزن مرکب رقیق، تعبیه‌شده و مدام در حال چرخش است. اگر چرخش نورد منشأ و نورد آنیلوکس سرعتی یکسان داشته باشد، امکان انتقال یکنواخت مرکب از بین می‌رود. این نورد تحت فشارهای بالای تماسی قرار می‌گیرد. این فشارها را یا سیستم لودینگ (جای گذاری) نورد یا مکش هیدرولیکی یا مرکب اضافی در نقطه تماس بین نورد منشأ و نورد آنیلوکس ایجاد می‌کنند.
به خاطر این فشارها، طراحی درست نورد منشأ در سیستم دو نوردی بسیار مهم است. پاک شدن مرکب اضافی از سطح نورد آنیلوکس با فشار نورد منشأ به عواملی چون سرعت نورد منشأ به نورد آنیلوکس، فشار نورد منشأ مرکب در مقابل نورد آنیلوکس و عدم هم‌راستایی این نوردها، سرعت انتقال مرکب توسط پمپ هیدرولیکی و گرانروی مرکب بستگی دارد.
سرعت نورد منشأ
با یک نگاه به هر ماشین چاپ فلکسوگرافی، خواه مدل عمودی یا مدل سیلندر مرکزی، متوجه خواهید شد که وقتی نورد منشأ در حال حرکت به سمت پایین (راست‌گرد) است، لایه مرکب بین نورد منشأ و نورد آنیلوکس در بالا یا سمت اپراتور قرار دارد. وقتی نورد منشأ در مسیری به طرف بالا حرکت می‌کند یا اصطلاحاً چپ‌گرد است، لایه مرکب در پایین یا پشت نورد و دور از اپراتور قرار می‌گیرد، بنابراین جهت چرخش‌های واحد چاپی به جهت چرخشی و مقدار سرعت چرخش نورد منشأ مرکب بسیار وابسته است.
در بیشتر ماشین‌های مدرن، نورد منشأ به شکل مستقل و با شفت هیدرولیکی یا دیگر انواع محرک‌های مستقل به حرکت درمی‌آید. بنابراین سرعت نورد منشأ مرکب متناسب با شرایط واحدهای چاپی قابل تنظیم است.
چون لایه مرکب در چرخش راست گرد نورد در بالای آن قرار دارد، نورد منشأ باید با سرعتی نسبتاً بالا حرکت کند تا بتواند نقطه تماس بین نوردها را، حتی در بالاترین سرعت، خیس نگه دارد.
در واحدهای چاپی که نورد منشأ چرخش چپ‌گرد دارد و لایه مرکب در پایین نورد است، مقدار اضافی لایه مرکب کمتر خواهد بود؛ بنابراین سرعت نورد منشأ مرکب باید اندکی سریع‌تر باشد. درواقع هدف کلی، حفظ مقدار کافی مرکب در نقطه تماس بین نورد منشأ و نورد آنیلوکس است. اگر سرعت به قدری باشد که نورد منشأ بدون مرکب شود، این موضوع فوراً روی چاپ اثر می‌گذارد.
همچنین اگر یک واحد چاپی مدتی زیاد بدون مرکب کار کند، خطر از بین رفتن نورد منشأ بالا می‌رود؛ بنابراین هدف این است که نقطه تماس بین دو نورد خیس باقی بماند. نسبت‌هایی معین و ثابت در سرعت چرخش مابین نورد منشأ و نورد آنیلوکس وجود ندارند؛ اگر سرعت ماشین بالا باشد، نسبت چرخش هم افزایش می‌یابد.
تنظیمات فشار
درزمانی که سرعت ماشین بالا می‌رود، باید تنظیمات فشار بین نورد منشأ و نورد آنیلوکس برقرار شوند.
سه روش مختلف برای فشار نورد منشأ در مجاورت نورد آنیلوکس وجود دارد:
- مکانیکی؛
- پنوماتیکی؛
- هیدرولیکی.
در حالت فشار مکانیکی، سختی نورد مخزن نقشی بسیار مهم در سیستم مرکب‌دهی بازی می‌کند؛ به عبارت دیگر، در فشار مکانیکی نورد مخزن به نورد آنیلوکس، هرچه لاستیک نرم‌تر باشد، مرکب بیشتری را هدایت خواهد کرد. این شیوه در ماشین‌هایی که چاپ با کیفیت بالا می‌دهند مطلوب نیست و بسیار کم استفاده می‌شود.
فشارهای پنوماتیک و هیدرولیک نورد منشأ کاربردی بیشتر و موردپسند دارند و استفاده آن‌ها نیز روزبه‌روز گسترش می‌یابد. در این حالت، فشار مستقیماً به نورد مخزن مربوط است و سختی نورد اهمیت کمتری در مرکب‌دهی مرکب دارد. هرچه نوردها نرم‌تر باشند در فشار بیشتر انحراف پیدا می‌کنند. در فشارهای مکانیکی، عمل فشار نورد منشأ تجربی و وابسته به اپراتور است. با فشارهای هیدرولیکی و پنوماتیکی اپراتور می‌تواند فشار دو طرف نورد را تنظیم و طی عملیات بعدی دوباره همان فشار را برقرار کند.
انحراف
وقتی نوردهای منشأ به آنیلوکس فشار داده شوند، فشار نقطه تماس بین آن دو و فشار پمپ هیدرولیک که در مباحث قبلی در مورد آن شرح داده شد باعث انحراف نورد منشأ خواهند شد. وقتی نورد منحرف می‌شود مرکز آن به هدایت مرکب بیشتر از انتهای آن تمایل خواهد داشت. دو راه برای چیره شدن بر این مشکل وجود دارند:
- یافتن مجموع فشاری که باعث انحراف در یک ساعت ثابت و متعادل کردن آن خواهد شد؛
- ساخت نوردهای محدب (نوردهایی که ضخامت بخش مرکزی آن‌ها بیشتر از ضخامت دو قسمت انتهایی‌شان است).
چون گاهی جابه‌جایی نورد منشأ از یک برج چاپ به برج بعدی مشکل است، می‌توان از یک روش ثانویه که تنظیم مورب نام دارد، استفاده کرد. در این روش به کمک پیچ‌های تنظیم می‌توان محل قرارگیری بوش‌های دو طرف نورد را اندکی جابه‌جا کرد و ترازمندی نورد منشأ نسبت به آنیلوکس را به هم زد. با این روش مرکب کمتر در وسط جمع خواهد شد و انحراف به وجود آمده، جبران می‌شود.
در ماشین‌های دو نوردی عملکرد پمپ هیدرولیکی مرکب بین نورد مخزن و نورد آنیلوکس با افزایش سرعت زیاد می‌شود و مقدار مرکب منتقل‌شده به پلیت نیز افزایش خواهد یافت. در این روش سرعت تولید کارهای هافتون محدود شده است. چون با افزایش سرعت، مقدار مرکب منتقل‌شده به ترام‌های پلیت چاپی باعث انتقال این نقاط به هم می‌شود و ترام‌ها پر می‌شوند، این حالت پل زدن نامیده می‌شود. در این حالت به اصطلاح چاپ کثیف می‌شود. برای چیره شدن بر این مشکل سیستم داکتر بلید با زاویه معکوس طراحی شده است.
سیستم داکتر بلید با زاویه معکوس
برای برطرف کردن کمبودها و معایب سیستم‌های نورد منشأ، تولیدکنندگان ماشین‌آلات، سیستم داکتر بلید را به ماشین‌آلات اضافه کرده‌اند. این سیستم به اپراتور در توزیع مرکب کمک زیادی می‌کند. منظور از داکتر بلید برداشت مرکب اضافی از سطح آنیلوکس یا نورد انتقال‌دهنده است که باعث می‌شود مرکب منتقل‌شده به سیلندر پلیت بهتر کنترل شود. این شیوه در فرآیند کنترل چاپ مفید است اما نباید به عنوان یک راه علاج به آن نگریست. داکتر بلید باید در زاویه ۳۰ درجه از خط مماس با نورد آنیلوکس نصب شود (شکل ۱).
شکل ۱- سیستم داکتر بلید با زاویه معکوس
در این زاویه تیغه مرکب اضافی را از روی نورد آنیلوکس برداشته و سپس مرکب درون سلول‌های آنیلوکس با دقت به پلیت چاپی منتقل می‌شود. در این حالت باید به تعداد شبکه سلولی و کیفیت نورد آنیلوکس توجه داشت. برای هر کار، به مقدار شبکه به خصوص از نورد آنیلوکس نیاز است (تن پلات، خط، هافتون و…) نوع مرکب و عواملی دیگر نیز در این انتخاب دخیل‌اند.
داکتر بلید به صورت معکوس نسبت به مسیر چرخش نورد آنیلوکس قرار می‌گیرد. در این روش مرکب، به جای پاک یا خشک شدن، با سایش از سطح نورد آنیلوکس بریده می‌شود. چون مسیر چرخش نورد آنیلوکس طوری است که به هل دادن تیغه تمایل دارد، نگه‌داشتن تیغه در جای خود کاری دشوار است. البته باید توجه داشت که تیغه خیلی محکم بسته نشود.
تیغه باید طوری در محلش نگه داشته شود که بتواند به راحتی به سمت داخل و خارج نوسان داشته باشد و یا به عبارت دیگر تاب بخورد. تیغه باید طوری تنظیم شود که بتواند نورد آنیلوکس را با حداقل مقدار فشار تمیز کند. دلیل دیگر این امر این است که تیغه بتواند در اثر گرمای به وجود آمده منبسط شود و در نتیجه از خم شدن و کمانه کردن تیغه در حین فرآیند چاپ جلوگیری شود.
نگه‌دارنده دکتر بلید معمولاً در یک زاویه ۳۰ تا ۳۵ درجه از خط مماس با نورد آنیلوکس طراحی می‌شود. قبل از این که تیغه در نگه‌دارنده خود نصب شود، باید بررسی‌های لازم انجام شوند تا هیچ‌گونه شکستی یا شکاف در لبه‌های تیغه وجود نداشته باشد. این کار را می‌توان به‌سادگی و با کشیدن ناخن روی لبه تیغه انجام داد. یک برآمدگی یا شکاف کوچک روی لبه می‌تواند موجب انحراف تیغه و در نتیجه وارد شدن فشار زیاد به نورد آنیلوکس شود.
موادی که معمولاً برای ساخت داکتر بلید استفاده می‌شوند عبارت‌اند از:
- پلی‌استر؛
- فولاد فنری (دارای حالت ارتجاعی) آبی؛
- فولاد فنری ضد زنگ.
امروزه بیشتر از داکتر بلید پلی‌استر استفاده می‌شود.
برای انجام عمل مرکب‌دهی به بهترین نحو، برخی کارها باید انجام شوند:
- نورد آنیلوکس در حالت شروع به کار ماشین در حالت ایده‌آل و تماس مناسب با داکتر بلید باشد؛
- داکتر بلید برای کاربردهایی خاص در سرعت‌های بالا روی نورد آنیلوکس مقاوم باشد؛
- زاویه دکتر بلید با آنیلوکس دقیق تنظیم شده باشد؛
- داکتر بلید باید با حداقل فشار برای انجام چاپ تنظیم شود؛
- داکتر بلید و نورد آنیلوکس طوری تنظیم شوند که نامیزان نباشند و به هم صدمه نزنند.
سیستم‌های داکتر بلید در طول سالیان اخیر رشدی قابل‌ملاحظه داشته‌اند. جدیدترین نوع داکتر بلید، سیستم دو تیغه‌ای یا چمبر داکتر بلید است که به اپراتورها در تنظیم رنگ کمک زیادی می‌کند. در شکل ۲ انواع مختلفی از سیستم‌های داکتر بلید نشان داده‌شده‌اند.
شکل ۲- انواع آرایش داکتر بلید
با ظهور تیغه‌های زاویه معکوس پیشرفتی در کیفیت چاپ فلکسو دیده شد. این تیغه‌ها کنترل چهار رنگ اصلی چاپ را کاملاً و بدون بروز مشکلات نوردهای منشأ شدنی کردند. این عامل پیشرفتی خوب بود و تولیدکنندگان ماشین‌آلات پیشرفت‌های خود را ادامه دادند تا در نهایت به چمبر داکتر بلید رسیدند.
سیستم چمبر داکتر بلید
در حالت چمبر داکتر بلید، دو تیغه روی آنیلوکس قرار می‌گیرند و نه تنها کار را آسان‌تر می‌کنند، زمان نظافت را نیز بسیار کاهش می‌دهند. در این حالت حلال‌های مرکب نیز تبخیر نمی‌شوند و صرفه اقتصادی بالایی از نظر صرفه‌جویی در حلال‌ها در پی دارد. چون تیغه‌های دوتایی به سرعت حساس نیستند، تحت تأثیر دوران نیز قرار نمی‌گیرند و در هر برج ثابت خواهند بود.
شکل ۳- سیستم چمبر داکتر بلید (دو تیغه‌ای)
در این سیستم مرکب‌رسانی، مرکب برای کنترل و حفظ ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی لازم در یک سیکل بسته بدون تماس با هوا در حال گردش است و پس از ورود به محفظه یا اتاقک متصل به نورد آنیلوکس با آن تماس می‌یابد. در بالا و پایین این نورد تیغه‌هایی تعبیه شده‌اند و اضافی مرکب را با فشاری که روی نورد وارد می‌کنند به درون اتاقک می‌ریزند. اتاقک دکتر بلید، علاوه بر ارتقای کیفی مرکب‌رسانی به پلیت فلکسو، به دلیل فضای بسته خود از انتشار گازها و بخارات ساطع از مرکب در هوای آزاد کارگاه می‌کاهد.
در این سیستم درزبندی انتهایی، یعنی فاصله انتهایی تیغه تا دیوار محفظه، باید به خوبی آب‌بندی شود و اگر نه مرکب از این درز بیرون می‌ریزد. این موضوع مهم‌ترین مشکل چاپ‌کاران فلکسوگرافی به شمار می‌آید؛ به همین خاطر چاپ‌کار باید از محفظه‌هایی با اندازه مناسب و صحیح استفاده کند. سیستم جدید دکتر بلید تعویض تیغه را بدون نیاز به هیچ‌گونه ابزاری ممکن می‌کند.
واحدهای چمبر داکتر بلید بسیار ساده هستند و به چاپخانه‌دارها اجازه می‌دهند واحدهای اضافی تهیه کنند و در کارگاه قرار دهند. این واحدهای اضافی به اپراتور اجازه می‌دهند که به سرعت واحدهای کثیف را با واحدهایی که قبلاً تمیز شده‌اند عوض کند. این کار دو مزیت دارد:
- بالا رفتن سرعت تغییر واحدها؛
- کم شدن زمان تعویض.
نگه‌دارنده‌های دوتیغه در ماشین‌های بزرگ استفاده شده‌اند. هر واحد به آنیلوکس خود محکم می‌چسبد و مرکب پس از عبور از دالان (چمبر) به تیغه می‌رسد. مرکب مصرفی برای آنیلوکس استفاده می‌شود و آن درصدی که استفاده نمی‌شود دوباره به مخزن برمی‌گردد. جمع‌آوری و کنترل مرکب جریان یافته در اتاقک چمبر برای این واحدها لازم است. واحدهای چمبر داکتر به میکسر و پمپ نیاز دارند.
کنترل برج‌ها
دستی
در این روش، تنظیم سیلندر پلیت به رول چاپی به مقداری معین فشار از طرف اپراتور نیاز است. به همین منظور اکثر کارخانجات سازنده ماشین چاپ از پیچ برای تنظیم فشار استفاده می‌کنند. در این مدت، تمام مراحل فشار به اپراتور و تجربیات او وابسته‌اند؛ مثلاً اگر پیچ رزوه‌داری که سیلندر پلیت را تنظیم می‌کند ۲۰ رزوه به اینچ داشته باشد، یعنی یک دور کامل پیچ ۲/۱ اینچ سیلندر پلیت را به سمت جلو می‌راند و به رول چاپی نزدیک می‌کند. تمام این تنظیمات با چرخ‌دستی و یا پیچ انجام می‌شوند.
در تنظیم فشار نورد آنیلوکس به سیلندر پلیت نیز، مانند سیلندر پلیت به رول چاپی، باید این نکات را رعایت کرد. برای به دست آوردن چاپ در سرعت فرض شده باید سیلندر پلیت و آنیلوکس به فشار متعادل برسند و به اصطلاح قفل شوند. وقتی کلید چاپ در وضعیت خاموش است، آنیلوکس از سیلندر پلیت جدا خواهد شد و سیلندر پلیت از رول چاپی تقریباً ۳۲/۱ (یک سی‌ودوم) اینچ فاصله می‌گیرد.
اگر تنظیم فشار بین آنیلوکس، پلیت و سیلندر فشار در حالت وضعیت خاموش کلیه چاپ انجام شود، زمانی که ماشین روشن می‌شود، فشار برقرار می‌شود و سیلندر پلیت ۳۲/۱ اینچ به سوی سیلندر فشار حرکت می‌کند؛ در نتیجه فشار زیادی به پلیت وارد می‌شود و به آن آسیب خواهد زد؛ بنابراین تنظیم فشار هر واحد چاپی برای چاپ باید در حالت وضعیت کلید روشن (on) چاپ انجام شود.
اتوماتیک
تنظیم واحد چاپ می‌تواند اتوماتیک نیز باشد. اکثر طراحی‌های ساده واحدهای چاپی به اپراتور کمک می‌کنند که تنظیم را با یک چرخ‌دستی و یا پیچ انجام دهد. تنظیمات را می‌توان به صورت پنوماتیکی نیز انجام داد. سازندگان ماشین‌های چاپ همیشه به دنبال طراحی‌هایی بودند که به اپراتور اجازه می‌داد به سرعت کار را در ماشین چاپ تعویض کند.
به همین منظور ماشین‌هایی ساخته شد که امکان تعویض سریع قطعات واحدهای چاپی در حین تعویض کار فراهم شد. همچنین تمام واحدهای چاپ به صورت اتوماتیک کار خود را انجام می‌دادند. تمام این کارها به خاطر آن بود که در وقت صرفه‌جویی شده و خطای اپراتوری در حین تنظیم کار کم شود.
هدف از اتوماتیک کردن واحدهای چاپ، تنظیم فشار، درگیر کردن دنده‌ها، تنظیم انطباق چاپ و… است. با استفاده از اتوماتیک کردن واحدهای چاپ می‌توان سیلندر پلیت و نورد آنیلوکس را با یک برنامه کنترل شونده و یا با کمک برنامه‌های رایانه‌ای حرکت داد و در موقعیت چاپ قرار داد و یا از موقعیت چاپ خارج کرد. تمام این حرکت‌ها با استفاده از نیروی هیدرولیکی و الکترونیکی انجام می‌شود. با سیستم‌های برنامه‌ریزی‌شده و اتوماتیک می‌توان با استفاده از طول تکرار چاپ و محیط سیلندر چاپ، موقعیت سیلندر پلیت را در واحد چاپ تنظیم کرد.
مرکب‌دهی پیوسته
چون مرکب‌های چاپ فلکسوگرافی به سرعت خشک می‌شوند، نورد آنیلوکس در سیستم توزیع مرکب باید دائم بچرخد. وقتی ماشین در حالتی است که چاپ انجام نمی‌شود نیز نورد آنیلوکس باید دائم بچرخد. اگر این کار انجام نشود، مرکب‌ها در سلول‌های آنیلوکس خشک می‌شوند و عمل چاپ به خوبی انجام نمی‌شود و به اصطلاح سطح آنیلوکس یکدست و صاف می‌شود.
زمانی که ماشین عمل چاپ را انجام نمی‌دهد، نورد منشأ و نورد آنیلوکس باید در حال چرخش باشند و آنیلوکس از سیلندر پلیت جدا شده باشد وگرنه نورد آنیلوکس در خط تماس با پلیت ضعیف خواهد شد. به علاوه، اگر سیلندر پلیت از رول چاپی جدا نشده باشد، مرکب پلیت روی رول چاپی خشک خواهد شد و زمانی که ماشین دوباره راه‌اندازی شود، رول چاپی به پلیت خواهد چسبید و ممکن است پاره شود؛ بنابراین جدا کردن سیلندر پلیت از رول چاپی، زمانی که ماشین متوقف است، امری مهم است.
اگر مرکب روی پلیت‌ها خشک شده باشد، قبل از چاپ باید مرکب‌های خشک‌شده را از پلیت‌ها پاک کرد. پس از تمیز کردن پلیت‌ها، می‌توان ماشین را راه‌اندازی و فشار تمام نوردها در طول عملیات باید کنترل شود. پس از نصب سیلندر پلیت در ماشین، نورد آنیلوکس در تماس با سیلندر پلیت و سیلندر پلیت در تماس با رول چاپی قرار می‌گیرد و چاپ از سر گرفته می‌شود.
البته در ماشین‌هایی که با مرکب‌های فرابنفش تغذیه می‌شوند، مسائل بالا صدق نمی‌کنند؛ بنابراین در زمان توقیف ماشین، به چرخش نورد آنیلوکس و نورد منشأ نیاز نیست چون مرکب فرابنفش فقط بر اثر تابش نور فرابنفش خشک می‌شود.
چاپ فلکسوگرافی
