Курсовая работа: Сравнительный анализ технологии изготовления печатных форм флексографской печати. Московский государственный университет печати Цифровые технологии форм флексографской печати

Флексографические формы играют важную роль в получении высокого качества продукции. Даже на самом современном оборудовании невозможно получить хороший результат без использования печатных форм с соответствующими возможностями.

Изготовление флексографских печатных форм

Флексографские формы играют немаловажную роль в получении высокого качества продукции, т. к. даже на самом современном оборудовании невозможно получить хороший результат без использования печатных форм с соответствующими возможностями.
Во флексографии в настоящее время применяют следующие виды печатных форм:
1) эластичные (резиновые), изготовленные методом прессования;
2) эластомерные (резиновые), изготовленные методом прямого лазерного гравирования;
3) фотополимерные;
4) новые виды, изготовленные другими методами.
Изготовление резиновых печатных форм методом прессования — длительный процесс. Кроме того, такие формы имеют низкие изобразительные возможности и поэтому сегодня применяются очень редко.
Резиновые печатные формы, изготавливаемые методом прямого лазерного гравирования, имеют ряд достоинств по сравнению с эластичными. Они не усаживаются при изготовлении, более точно воспроизводят изображение, имеют бесконечный (бесстыковый) рисунок и поэтому применяются только в производстве обоев.
О новых видах печатных форм речь пойдет в следующей статье.

Производство форм

Фотополимерные формы изготавливаются с использованием фотополимеризующихся композиций и материалов, включающих эластомерное связующее (чаще всего каучук), ненасыщенный мономер и фотоинициатор. При воздействии на такие материалы ультрафиолетового излучения (около 360 нм) молекулы фотоинициатора расщепляются на радикалы, которые присоединяются к молекулам мономера и образуют новые радикалы. Множество таких радикалов полимеризуется и образует цепочки молекул, которые посредством поперечных связей соединяются в пространственную структуру.
В процессе полимеризации первоначальные физические свойства композиции или материала изменяются так, что, если исходный продукт был жидким, он затвердевает, а если твердым — становится нерастворимым в определенных растворителях.
Сегодня известны два способа изготовления фотополимерных форм — на основе жидких композиций и твердых материалов (пластин).
Фотополимерные формы на основе жидких композиций применяются в основном в газетном производстве и поэтому в настоящей статье не рассматриваются.
Во флексографской печати при производстве упаковки наибольшее распространение имеют формы, изготовленные на фотополимеризующихся пластинах.

Виды пластин

Печатно-технические свойства фотополимеризующихся форм в значительной степени зависят от вида пластин, на которых они изготовлены. При выборе для изготовления печатной формы фотополимеризующейся пластины необходимо учитывать следующие факторы.
1. Фотополимеризующиеся пластины могут быть однослойными (рисунок 1) и многослойными (рисунок 2). Многослойные пластины разработаны для высококачественного воспроизведения растровых изображений, а также изображений с мелкими деталями. В таких пластинах фотополимеризующийся слой является более жестким, чем несущий. В дальнейшем мы расскажем, как и на однослойных пластинах можно обеспечить воспроизведение сложных изображений. В настоящее время многослойные пластины используют лишь в 5-7 % случаях, а в остальных случаях — однослойные.
2. Пластины выпускаются толщиной от 0,76 до 6,35 мм. Выбор толщины формной пластины зависит от характера запечатываемого материала. Пластины толщиной до 3,0 мм применяют для запечатывания гладких упаковочных материалов с глубиной рельефа на печатной форме 0,58-0,8 мм. Пластины толщиной более 3,0 мм используют для запечатывания шероховатых упаковочных материалов и гофрокартона с глубиной рельефа на печатной форме 1,0-3,5 мм. Выбор толщины формной пластины также зависит от зазора между формным и печатным цилиндрами печатной машины.
3. Фотополимеризующиеся пластины могут иметь твердость от 25 до 75 единиц Шора. Выбор твердости пластины и, следовательно, печатной формы зависит от характера запечатываемого материала и воспроизводимого изображения. В частности, для запечатывания гладких материалов используют пластины средней и высокой твердости.
4. Пластины могут иметь формат от 30 x 40 см до 125 x 180 см. При выборе формата пластины желательно, чтобы он соответствовал формату негатива или кратно размещался на ее поверхности.
5. Фотополимеризующиеся пластины могут быть не озоностойкими и озоностойкими. Озоностойкие пластины применяют в случаях, когда печатная машина оборудована установкой обработки запечатываемого материала коронным разрядом или ультрафиолетовыми сушилками, при работе которых выделяется озон.
6. Пластины и, соответственно, печатные формы могут иметь различную устойчивость к краскам и растворителям, что также необходимо учитывать при выборе пластин.
7. Фотополимеризующиеся пластины могут вымываться растворами на основе органических спиртов или могут быть водовымывными.
Наличие на поверхности пластин защитной пленки обеспечивает защиту от механических повреждений и воздействия кислорода. Пластины чувствительны к воздействию тепла, дневного света, УФ-излучения и коротковолнового излучения источниками света, поэтому в помещении, где изготавливают печатные формы, не должно быть актиничных лучей, т. е. должны быть удалены УФ-лучи.

Требования к дизайну и негативам

Для получения печатных форм, имеющих хорошее качество и позволяющих печатать конкурентоспособную продукцию, необходимо, чтобы дизайн продукции и негативы для последующего изготовления печатных форм отвечали определенным требованиям.
1. Процесс предусматривает использование прямого (читаемого) штрихового или растрового негатива, выполненного на фотопленке с матовым эмульсионным слоем. Только матовый эмульсионный слой позволяет обеспечить хороший контакт негатива с поверхностью пластины, особенно при воспроизведении изображений с мелкими деталями.
2. Минимальная оптическая плотность пробельных элементов на негативе должна быть не ниже 4,0, а максимальная плотность вуали должна быть не выше 0,06. Отклонение от этих параметров может вызвать проблемы в процессе изготовления печатных форм.
3. Дизайн и негатив должны учитывать изобразительные возможности процесса:
1) минимальная толщина отдельно стоящих линий — 0,1 мм;
2) минимальный диаметр отдельно стоящих точек — 0,2 мм;
3) растровые точки в высоких светах не менее 3 % при линиатуре растра на форме 48—54 лин./см.
Приведенные количественные параметры данного пункта являются средними по современному состоянию флексографской печати. В реальных условиях конкурентного производства эти требования должны уточняться и соответствовать технологическим возможностям процесса.
4. Негатив должен учитывать удлинение изображения на печатной форме при ее изгибании для крепления на формном цилиндре. Печатную форму изготавливают в плоском виде, а при креплении формы на формный цилиндр она изгибается и изображение удлиняется. Для устранения подобного удлинения негатив должен иметь укороченное изображение в направлении движения запечатываемого материала в печатной машине.
5. Дизайн и комплект негативов должны иметь треппинг (перекрытие), равный 0,1—0,5 мм. Иначе в процессе печатания продукции возможно появление незапечатанных просветов в местах соприкосновения различных красок. Для устранения просветов одна из красок должна быть «шире», т. е. частично перекрывать соприкасающуюся краску. Величина этого перекрытия зависит от технологических возможностей конкретного производства.
6. Углы наклона растра на негативе должны учитывать угол наклона ячеек анилоксового вала на печатной машине.При угле наклона ячеек вала 60 углы наклона растра по краскам: пурпурная — 45, желтая — 90, голубая — 15, черная — 75.При угле наклона ячеек вала 45 углы наклона растра по краскам: пурпурная — 38, желтая — 83, голубая — 8, черная — 68.При несоблюдении этого требования возможно возникновение муара на оттиске.
7. Дизайн и негатив должны учитывать растискивание растровых точек в процессе печатания. На рисунке 4 показан оттиск, отпечатанный без учета растискивания изображения. На рисунке 5 показан оттиск, отпечатанный с учетом компенсации растискивания. Сравнение оттисков на рисунках 4 и 5 показывает, что компенсация растискивания значительно уменьшает раздавливание изображения и улучшает качество его воспроизведения.

Изготовление форм

Перед изготовлением печатной формы выбирают пластину с учетом требований к печатной форме и условий проведения печатного процесса. Из выбранной пластины вырезают кусок в соответствии с форматом негатива с учетом технологических припусков и возможности крепления его при обработке (конструкции обрабатывающего процессора). При разрезке пластины ее помещают подложкой вверх. Резку пластин можно проводить с использованием трех видов приспособлений.
При использовании самого дешевого приспособления — ножа — трудно обеспечить ровность линий реза; также возможно отслоение защитной пленки, что впоследствии может вызвать проблемы с качеством изготовленных печатных форм.
При использовании резака, осуществляющего «сабельный» рез, обеспечивается ровная линия реза, а вот возможность отслоения защитной пленки сохраняется.
При использовании дискового ножа обеспечивается ровная линия реза, возможность отслаивания защитной пленки минимальна. Кроме того, дисковый нож может осуществлять рез и под углом, что особенно важно при обрезке стыка на готовой форме для уменьшения величины просвета при печатании «бесконечного» рисунка.
Первая операция процесса — экспонирование оборотной стороны. Пластину помещают в экспонирующее устройство подложкой вверх и экспонируют в течение нескольких секунд без вакуума и негатива. Данная операция создает основание формы и управляет глубиной рельефа на будущей печатной форме, обеспечивает хорошее сцепление полиэфирной подложки с фотополимеризующимся слоем и стабильную структуру боковых граней посредством прочного соединения печатающих элементов и основания печатной формы. Оптимальное время экспонирования оборотной стороны определяется тестированием, основанном на проведении ступенчатого экспонирования. Тестирование проводится при запуске процесса впервые, при использовании новой партии пластин, а также при изменении каких-либо условий производственного процесса, включая старение ламп в копировальной установке.
Основное экспонирование — вторая операция процесса изготовления фотополимерных печатных форм — должно проводиться сразу после экспонирования оборотной стороны. С пластины снимают защитную пленку, на лицевую сторону накладывают негатив и за счет вакуума обеспечивают плотный контакт негатива с поверхностью пластины. Не допускается попадание пыли или ворсинок. После укладывания негатива его края и края пластины покрывают специальной рельефной пленкой. Затем пластину и негатив покрывают вакуумной пленкой, а потом создают вакуум. Далее воздух с середины пластины вытесняют к краям, разглаживая вакуумную пленку ладонью или антистатической салфеткой. После этого выполняют экспонирование продолжительностью от нескольких минут до нескольких десятков минут.
Задачей основного экспонирования является формирование рельефа печатающих элементов на будущей форме. Оптимальное время основного экспонирования также определяется тестированием, основанном на ступенчатом экспонировании специального тестового негатива. Тестовый негатив содержит 4-8 одинаковых изображений. Каждое изображение состоит из комбинации различных позитивных и негативных элементов в виде линий, точек и растровых структур. Тестирование необходимо повторять всякий раз, когда меняются какие-либо факторы в производственном процессе. Оптимальным считается время, при котором на форме будут хорошо воспроизведены отдельно стоящие линии и точки, а также растровые точки в высоких светах. Оборудование для проведения экспонирования должно обеспечивать контролирование величины вакуума; желательно, чтобы оно было оснащено охлаждающим устройством поверхности стола, на который укладывают пластины во время экспонирования. Желательно также наличие счетчика общего времени работы ламп.
Следующая операция процесса изготовления форм — вымывание пробельных элементов. При этом незаполимеризованный материал набухает и удаляется с формы, остается заполимеризованное рельефное изображение печатающих элементов.
Для вымывания экспонированная пластина может быть помещена в вымывной раствор (в этом случае задается время вымывания) или с помощью транспортера проводиться в вымывной установке в горизонтальной плоскости (в этом случае задается скорость движения транспортера). Вымывание формы может быть выполнено как непосредственно после основного экспонирования, так и спустя несколько часов, если только в это время на пластину не будет попадать свет. Продолжительность вымывания зависит от состава и температуры вымывного раствора, конструкции и давления щеток вымывного устройства, а также необходимой глубины рельефа.
В качестве вымывного раствора можно использовать состав на основе смеси перхлорэтилена с бутанолом, а также растворы, поставляемые изготовителями фотополимеризующихся пластин. Для каждого вида вымывного раствора рекомендуется своя температура обработки. Поэтому вымывная установка должна обеспечивать работу при заданной температуре; желательно, чтобы она поддерживала эту температуру постоянной.
Для обеспечения качественной обработки форм и получения заданной глубины рельефа необходимо регулировать давление щеток, изменяя величину зазора между щетками и опорной поверхностью в зависимости от толщины обрабатываемой пластины. Эту величину желательно знать точно и устанавливать с пульта управления установки.
Во время процесса вымывания удаляемый с пробельных элементов формы полимер попадает в вымывной раствор и насыщает его. С увеличением концентрации полимера в вымывном растворе снижается его вымывающая способность. Поэтому концентрация полимера в растворе должна ограничиваться. Насыщение раствора полимером зависит от формата обрабатываемых форм, количества пробельных элементов и глубины их рельефа. Концентрация полимера в вымывном растворе не должна превышать 5,5 %, при этом практикой установлено, что на 1 м2 обработанной пластины при глубине рельефа 1 мм требуется 10-15 л вымывного раствора. В зависимости от вида вымывной установки концентрация полимера в вымывном растворе может поддерживаться в заданных параметрах вручную или автоматически.
По окончании процесса вымывания на поверхности формы остаются капельки вымывного раствора с растворенным в них полимером. После высушивания полимер остается на поверхности формы и может создать проблемы с равномерностью изображения на оттиске. Поэтому рекомендуется после вымывания ополаскивать форму чистым раствором.
Оптимальное время вымывания определяют тестированием, при этом всегда стремятся, чтобы оно было минимально необходимым.
Отработанный, насыщенный полимером вымывной раствор подвергают регенерации, перегонке. При этом 85-90 % раствора может быть возвращено для дальнейшего использования.
В процессе вымывания форма набухает, впитывая вымывной раствор. Величина впитывания вымывного раствора зависит от степени полимеризации формы, времени вымывания, вида и температуры вымывного раствора. Поэтому после вымывания форму подвергают сушке в сушильном устройстве путем обдува нагретым до 60-65 С воздухом.
Сушка оказывает существенное влияние на качество печатных форм и доведения их до исходной толщины пластины. Продолжительность сушки зависит в первую очередь от толщины формы и вида вымывного раствора и составляет 1,5-3,5 ч. Необходимо следить за равномерностью обдува воздухом форм при сушке и за соблюдением температурного режима.
После проведения сушки (если позволяет время) форму целесообразно выдержать в помещении формного отделения в течение нескольких часов. Эта операция позволяет полностью стабилизировать толщину печатной формы и дает возможность несколько повысить ее тиражестойкость.
Вместе с тем после сушки и даже после выдерживания фотополимерная форма сохраняет липкость поверхности. И по этой причине она восприимчива к загрязнениям и подвержена изменениям в результате воздействия давления и воздуха. Для устранения такого положения форму подвергают финишной обработке. Она заключается в обработке коротковолновым УФ-излучением с длиной волны около 250 нм.
Необходимая продолжительность финишной обработки обуславливается количеством остатков вымывного раствора, который находится в форме после сушки и зависит от типа фотополимеризующегося материала, типа вымывного раствора и продолжительности сушки. Оптимальное время обработки определяется тестированием и составляет 70-90 % от времени основного экспонирования. Обработанные формы не должны обладать липкостью, иметь трещины и матовую поверхность.
Дополнительное экспонирование необходимо для обеспечения полной полимеризации возможно незаполимеризованного мономера, находящегося в теле формы. При наличии не полностью заполимеризованного мономера не может быть обеспечена достаточная тиражестойкость формы, а также возможны потери мелких деталей и высоких светов изображения в процессе печати. Дополнительное экспонирование повышает устойчивость формы к растворителям красок и смывочным средствам и обеспечивает форме окончательную твердость.
Дополнительное экспонирование проводят облучением УФ-излучением с длиной волны около 360 нм в экспонирующем устройстве с лицевой стороны без негатива и вакуума. Продолжительность его примерно равна или чуть меньше времени основного экспонирования. Дополнительное экспонирование может проводиться одновременно с финишной обработкой, если это позволяет конструкция установки. Однако при высокой температуре воздуха в помещении цеха (более 28° С) дополнительное экспонирование проводят отдельно после финишной обработки. Это связано с возможностью перегрева обрабатываемых форм и образования по этой причине на их поверхности трещин.
Помещение, в котором осуществляется изготовление фотополимерных печатных форм, должно иметь неактиничное освещение и быть оборудовано общеобменной вентиляцией. Ввиду того, что вымывные растворы, как правило, тяжелее воздуха, отсос их должен осуществляться из нижней части помещения. Дополнительно, установка полностью или секции одной установки должны быть оборудованы местными отсосами.

В статье описывается с конкретными технологическими примерами процесс допечатной подготовки в флексографии, т. е. каким образом файл (оригинал) готовится к процессу печати (формированию красочного изображения на том или ином запечатываемом материале).

Допечатный процесс

Обработка оригинала.

Допечатный процесс начинается с обработки оригинала. Он может быть как вещественным (выполнен на бумаге или пленке), так и электронным (компьютерный файл). При обработке оригинала необходимо знать максимально воспроизводимые элементы изображения флексографским способом, что зависит в первую очередь, от возможностей самого формного материала (резинового или фотополимерного, в настоящее время наибольшее применение имеет фотополимерный материал) и печатного оборудования. Обычно используются следующие ограничения: максимальная линиатура растровых изображений –

60-65 лин/см; относительные площади растровых точек – от 2-3 до 95 %; минимальный диаметр точек – 0,20-0,25 мм; толщина линий – от 0,1 мм; кегль текста – не менее 4 пунктов.

Стоит отметить, что вышеуказанные факторы являются нормированными «данными флексографского печатного производства», гарантирующие их стабильность воспроизведения. Благодаря современным технологиям формного производства, вполне реально воспроизведение и значительно большей линиатуры (например, 80 лин/см) при градационном диапазоне 1 – 99 %, текст 2 пункта и т. д., однако из-за характеристик печатного производства, не всегда это стабильно воспроизводится непосредственно на оттиске.

Подчеркнем, что все вышеперечисленные параметры в большей степени зависят от характеристик растровых анилоксовых валов, свойств печатной краски и формной фотополимерной пластины. В последнее время находят широкое применение фотополимерные пластины, изготовленные цифровым лазерным способом (Computer-to-Plate), разрешающая способность которых значительно выше, чем у так называемых аналоговых («традиционных») пластин. Одним из основных недостатков печатного процесса в флексографии является высокое растискивание. Это связано с использованием жидких печатных красок и высокоэластичных мягких печатных форм), т.е. увеличение размеров растровых элементов (точек) на оттиске относительно размеров этих элементов на фотоформе и на печатной форме соответственно, в среднем на 15–25 (20) % в полутонах (так, вместо 2–3 % точек на оттиске воспроизводятся 10–15 % растровые точки). Растискивание в итоге приводит к уменьшению общего контраста отпечатков, а также к невоспроизведению теневых участков изображений. Для компенсации растискивания необходимо производить корректировку на стадии разработки дизайна и использовать на фотоформе (печатной форме) заведомо заниженные значения относительных площадей растровых элементов. При этом необходим контроль печатного процесса при помощи денситометра отраженного света. При выводе печатных форм для флексографской печати, как правило, используются круглые растровые точки регулярной структуры. Стоит отметить, что на уменьшение растискивания в печати влияют также и свойства формного материала и печатных красок. Также целесообразно разделение плашечных и растровых элементов одного цвета на различные формные носители (печатные секции) из-за различного давления в зоне печати плашечных (большего для насыщенности) и растровых (минимального для меньшего растискивания) изображений.

При работе с растровыми изображениями необходимо учитывать, что подача краски на форму в печатной секции осуществляется при помощи специального растрированного анилоксового валика (внешняя поверхность этого вала имеет множество ячеек определенной формы и количества на единицу длины) и от его параметров зависит выбор растровых углов при разработке дизайна. В случае применения анилоксовых валов с ячейками четырехугольной ромбовидной формы, расположенными под углом 45° к образующей цилиндра, необходимо использовать следующие растровые углы (для голубой, пурпурной, желтой и черной триадных красок): 7,5°, 37,5°, 67,5° и 82,5° (по сравнению с традиционными офсетными углами – разница +7,5°). В настоящее время многими ведущими фирмами-производителями (напр. Apex, Simex, Zecher) производятся анилоксовые валы с ячейками шестиугольной формы и с углом 60° к образующей цилиндра, при которых обеспечивается более стабильный и эффективный переход краски на печатную форму (на возвышающиеся печатающие элементы) – для данных анилоксовых валов пригодны традиционные (офсетные) растровые углы 0°, 45°, 15° и 75°.

Естественно, в случае многокрасочных работ на изображении должны присутствовать приводочные кресты (шпалы) в определенных местах (как правило, по краям изображения). Чаще всего для более плотного прилегания формы к формному цилиндру в процессе монтажа, в качестве приводочных крестов используются сплошные шпалы с крестами.

Фотоформа

После обработки оригинала и создания дизайна информация поступает на т. н. «растр-имидж-процессор» (РИП), где происходит растрирование с определенными параметрами (углами поворота и формой растровой точки) и цветоделение изображения. Затем информация поступает на фотовыводное устройство, в котором посредством лазерного излучения формируется изображение на фотопленочном материале (или на фотополимерном формном материале в случае применения систем CTP). Изображение (фотопленка) проявляется в проявочном устройстве с применением обычных химических растворов – в результате получается готовая фотоформа (прямой негатив, т. е. с прямым изображением на эмульсионной стороне фотополенки). Рекомендуется использовать фототехнические пленки Agfa, Kodak, Fujifilm, отличающиеся высокой контрастностью рабочего слоя; либо современные фотопленки, выведенные на специализированных принтерах Jet (Epson).

Существует два типа формного материала для изготовления флексографских форм – резиновый и фотополимерный. Изначально формы изготавливались на основе резинового материала (при этом достигалось довольно низкое качество). В 1975 году впервые была представлена фотополимеризующаяся пластина для флексографского способа печати. Этот формный материал позволял воспроизводить изображения с линиатурой до 60 лин/см и выше, а также линии толщиной от 0,1 мм, точки диаметром от 0,25 мм, текст как позитивный, так и негативный, от 5 пунктов и растровые точки с площадью от 3-5 до 95-98 %. И, естественно, фотополимеризующиеся пластины быстро заняли лидирующее положение на рынке формных материалов для флексографии. Отметим, что в то время речь шла только об аналоговых формах, изготавливаемых при помощи копирования с фотоформ (негативов).

Резиновые (эластомерные) печатные формы могут быть получены способом прессования и гравирования.

Изготовлению эластомерных (резиновых) печатных форм способом прессования предшествует изготовление первичной оригинальной формы – набора или клише. Типографские наборные формы, изготовленные ручным или машинным способом, могут быть использованы как оригинальные для последующего получения матриц, а затем флексографских печатных форм.

Изготовление клише – это фотомеханический процесс переноса изображения с негатива на поверхность металлической пластины, которая может быть выполнена из меди, магния и цинка. При последующем проявлении незадубленный копировальный слой с пробельных участков удаляется. Задубленный копировальный слой на участках печатающих элементов остается и дополнительно задубливается химически и термически, чтобы обеспечить достаточную кислотоустойчивость при последующем травлении.

При травлении металлов в кислоты вводят различные поверхностно-активные вещества (ПАВ) для уменьшения бокового стравливания.

В зависимости от характера изображения клише бывают растровые и штриховые, от этого зависит глубина травления и твердость применяемого в последующем для прессования формы эластомера. После травления клише тщательно смывают и производят отделку.

Далее изготавливают матрицы; причем для изготовления флексографских форм используют два способа: из картона, пропитанного фенольной смолой и из бакелитового порошка. После прессования для отверждения матрицы требуется около 20 мин. при температуре 145°С. После чего матрица отделяется от оригинальной формы и охлаждается.

В качестве материала для печатных форм используются разнообразные резиновые смеси, соответствующие установленным требованиям. Наибольшее применение находят три основных вида резины - на основе натурального каучука, актилнитрилкаучука и бутилкаучука. Резина, предназначенная для изготовления форм должна характеризоваться стойкостью к растворителям, способностью деформироваться, прочностью к истиранию, стабильными свойствами при хранении, оптимальным временем вулканизации, вязкостью, усадочностью и т.д.

Потребность некоторых видов отрасли в бесшовных флексографских печатных формах стимулировала разработку методов их изготовления гравированием на заранее обрезиненном и вулканизированном валу (в России на предприятиях, производящих обои с помощью флексографского способа печати, используются именно резиновые бесшовные формы; применение резины обусловлено, в первую очередь, экономическими соображениями). Сначала изготавливается и подготавливается вал. Гравирование может происходить двумя способами: при помощи системы с маскированием (прямым способом) и сканерной системы (косвенным способом). При первом способе процессом гравирования «управляет» металлическая маска, сформированная на поверхности резины. Способ доступен для контроля на всех этапах производства. Гравирование может осуществляться с повышенной скоростью, без опасности получения нерезкого изображения. При косвенном способе процессом гравирования управляет вал с изображением. Так же, как на «гелиоклишографе» (для изготовления формных металлических цилиндров глубокой печати), могут обрабатываться оригиналы с повторяющимся узором. Маска здесь не требуется, но необходимо изготовление сканируемого валика (валика с изображением). Электронное устройство считывает этот валик и управляет лазерным лучом посредством импульсов. По сравнению с прямым способом, недостатком здесь является не которая не резкость краев изображения.

Как указывалось выше, вследствие небольшой производительности (это связано с необходимость удаления от 0.5 до нескольких мм резинового слоя лазером), низких технологических возможностей (линиатура не более 34 лин/см - это связано с характеристиками применяемого наиболее мощного (в «природе») лазера СО2 с размером самого пятна 30 – 50 мкм), трудоемкости формного процесса и экономического фактора (высокой стоимости) резиновых форм, этот формный материал в данное время не имеет большого распространения, особенно в Европе и России. Но, у него есть и бесспорные преимущества – очень высокая тиражестойкость и износостойкость, в десятки раз превышающие характеристики фотополимерных формных материалов, особенно в случае материала EPDM.

В последнее время наибольшее распространение получили фотополимеризующиеся флексографские пластины, что в свою очередь определяет выбор фотоформы с необходимыми характеристиками (при аналоговом, «традиционном» способе изготовления форм). Фотополимеризующиеся слои являются слоями негативного проявления (т. е. там, где действует свет – уменьшается растворимость в проявляющем растворе), поэтому в качестве фотоформы необходимо использовать негатив. При этом рекомендуется применять матированную фототехническую пленку, которая обеспечивает наиболее плотный контакт фотоформы с фотополимеризующимся слоем формной пластины в процессе экспонирования во избежании образования т. н. оптических «колец Ньютона», по бытовому, пятен.

На эмульсии негатива формируется прямое изображение, на форме – зеркальное, на оттиске – прямое.

Фотополимерные формы изготавливаются традиционным (аналоговым, при помощи фотоформ) и цифровым (СtP) способами (что указывалось выше).

Как правило, по экономическим причинам, флексографские фотополимерные формы по-прежнему также изготавливаются и аналоговым («традиционным») методом, посредством экспонирования фотополимерного слоя через негатив.

Процесс изготовления флексографских фотополимерных печатных форм включает следующие этапы:

1. Предварительное экспонирование – воздействие УФ-излучением диапазона «А» (к данному диапазону длин волн относится интервал от 200 до 400 нм) на оборотную сторону пластины (со стороны полиэфирной подложки) для формирования основания будущих печатающих элементов и для увеличения адгезии (сцепления) между фотополимерным слоем и полиэфирной подложкой, а также для очувствления фотополимеризующегося слоя. Эта операция оказывает значительное влияние и на закрепление мелких печатающих элементов, особенно тонких растровых элементов; и главным образом, все же определяет высоту печатающего элемента.

2. Основное экспонирование («копирование») – воздействие УФ-излучением диапазона «А» на фотополимеризующийся слой через негатив, который укладывается на пластину эмульсионной стороной под вакуумом, в результате чего происходит реакция фотополимеризации на будущих печатающих элементах. При этом стоит отметить тот факт, что экспонирование происходит через вакуумную пленку, а не через стекло, как в офсетных копировальных рамах, т. к. только эта пленка пропускает в полной мере необходимое УФ излучение определенной длины волны.

3. Вымывание («проявление») – удаление незаполимеризованного материала с пробельных элементов будущей формы под действием специального вымывного рас- твора (на основе ароматических углеводородов и органических спиртов в случае сольвентных растворов или водного раствора) и при помощи щеток. При этом на поверхности формы формируются возвышающиеся печатающие и углубленные пробельные элементы.

4. Сушка горячим воздухом (60–65 °С) для испарения вымывного раствора с поверхности и из глубины формы.

5. Обработка коротковолновым УФ излучением диапазона «С» (254 нм) посредством специальных ламп в специальной экспонирующей секции, т. н. «финишинг». Необходима для устранения липкости поверхностного слоя форм, появляющейся в процессе вымывания и сушки*.

6. Дополнительное экспонирование («задубливание») УФ-излучением диапазона «А» (как и при первой и второй операциях) всей поверхности формы со стороны печатающих элементов для полной их полимеризации и увеличения тиражестойкости и износоустойчивости готовых печатных форм.

* - последние операции могут выполняться как в другой последовательности, так и одновременно, в зависимости от типа и условий производства.

Для выполнения предварительного, основного и дополнительного экспонирований требуется специальное оборудование, которое должно быть оснащено УФ-лампами с излучением «А» при длине волны (максимуме излучения) около 360 нм. Пластина укладывается на горизонтальную металлическую пластину. Для основного экспонирования необходимо наличие вакуумной пленки, вакуумного насоса и отверстий в этой металлической пластине для удаления воздуха. Может использоваться одно или несколько устройств.

Для вымывания необходима специальная установка, имеющая металлический резервуар достаточного для вымывного раствора объема, систему подогрева раствора и систему щеток для удаления вымытого полимера. Установка может быть как горизонтальной, так и вертикальной. Пластина может крепиться как на плоских, так и на цилиндрических ротационных («барабанах») поверхностях. При этом система подогрева раствора должна поддерживать температуру на заданном уровне.

Вымывание происходит, как указывалось выше, либо при помощи специального «сольвента», либо при помощи воды (для пластин JET, Япония) или водного мыльного раствора (для пластин TOYOBO (Япония), например). в последнем случае нет необходимости в вытяжном устройстве и регенерационной установке. С экологической и экономической точек зрения в качестве формных материалов целесообразно использование водовымывных пластин, однако сольвентные пластины – «традиционны» и более дешевые, как правило. Репродукционная и разрешающая способности современных водовымывного и сольвентного формных материалов подобны.

Для сушки используются устройства, содержащие горизонтальные металлические поддоны (от одного до нескольких), а также калориферы и вентиляторы для подачи горячего воздуха определенной температуры.

Для проведения УФС (финишинговой) обработки (против липкости) необходима экспонирующая секция, оборудованная УФ-лампами диапазона «С» с коротковолновым излучением 254 нм (излучение диапазона «А» не позволяет устранить липкость верхнего слоя фотополимерных печатных форм из-за физико-химии процесса фотоинициированной полимеризации). Эта секция может иметь как горизонтальное, так и вертикальное построение.

Все перечисленные устройства должны содержать электронные таймеры для регулирования времени и других параметров технологических процессов, а также систему отвода выделяющихся вредных испарений (озона, тепла).

Рис. 1. Вымывание фотополимерной печатной формы в башенном водном процессоре

Для изготовления форм выпускаются как модульные, так и комбинированные устройства различных форматов. В модульных («in-line», горизонтального поточного типа) процессорах формат обрабатываемых пластин может достигать метра и более, и в принципе не иметь ограничений.

С экономической точки зрения и с точки зрения удобства наиболее целесообразно использование комбинированного процессора, который включает все вышеперечисленные устройства с одним электронно-программируемым управлением. Максимальный формат обрабатываемых пластин в данном случае составляет 80 (90)х100 (110) см.

Качественное, компактное и экономичное комбинированное оборудование башенного и поточного типов выпускается под маркой Jet (Голландия). Оно предназначено как для обработки пластин Jet, так и других марок и производителей. На рис. 2 представлен водовымывной процессор Waterpress комбинированного башенного типа.

В последнее время растет использование цифрового способа изготовления форм Computer-to-Plate (CtP). Появилась эта технология еще в 90-х годах прошлого столетия. При данном способе посредством лазерного излучения (светодиоды, оптиковолоконный, Nd:Yag лазер, с длиной волны 800-1100 нм) формируется своего рода, негативная маска на фотополимерном слое. Для лазерного способа изготовления форм применяются специальные пластины с черным (т. н. «масочным») слоем на основе углерода (толщиной 5-10 мкм), нанесенным на фотополимеризующийся слой. Именно на этот черный, чувствительный к излучению более 1640 нм слой и наносится информация лазерным излучением, осуществляющим т. н. «лазерную абляцию». После лазерного экспонирования выполняются те же операции, что и при изготовлении форм традиционным способом. Однако, основное экспонирование выполняется без вакуума (без вакуумной пленки и негатива).

Цифровые пластины могут быть как сольвентовымывными, так и водовымывными. Также на рынке присутствуют т. н. «термопроявляемые» пластины, которые не получили большого распространения. Также пока не получила большого распространения, но имеет хорошие перспективы, разновидность СtР технология прямого лазерного гравирования, когда лазер (СО2, YAG, диоды) напрямую формирует возвышающиеся печатающие элементы, удаляя полимер или резину с поверхности пробельных элементов. Это относительно новая и мало распространенная технология, находящая пока основное применение при изготовлении бесшовных гильз - печатных форм (круглых для бесконечной печати, без краев в печати); однако, она может быть использована и для производства как фотополимерных, так и эластомерных (резиновых) печатных форм и имеет существенные преимущества в виде отсутствия процессов экспонирования/вымывания/сушки/регенерирования растворов и т. д. Однако, этой технологии необходим больший практический опыт ее использования на различных предприятиях со стороны пользователей.

Отметим, что к «сольвентам» относятся различные органические ароматические спирты и углеводороды (как правило, имеющие неприятные удушающие запахи с агрессивным испарением) например, перхлорэтилен с бутанолом. По мере загрязнения сольвентного раствора он подлежит процессу регенерации на специальных регенерационных устройствах посредством возгонки летучих растворителей и формирования осадка загрязненного раствора, подлежащего утилизации. Как правило, восстановлению подлежит порядка 80-90% изначального объема раствора. Пример регенерационной установки Reclaim представлен на рис. 4

Для обработки водовымывных пластин используется обычная вода, в которую могут добавляться смягчающие (моющие) поверхностно-активные вещества в зависимости от типа проявления пластин.

При применении цифровых (CtP) пластин (технологии лазерного маскирования, LAMS, рис. 5) достигается лучшее качество печати, так как формируется более правильная «столбикообразная» (даже почти прямоугольная) форма профиля печатающих элементов, что приводит к меньшему растискиванию в процессе печати, т. е. к более высокому качеству печати. Это происходит за счет того, что вследствие ингибирующего влияния кислорода в процессе экспонирования, воспроизводимая точка на поверхности формной пластины имеет размер меньше необходимого (рис. 6). К преимуществам данной технологии также можно отнести отсутствие негатива (фотоформ), что значительно упрощает и оптимизирует процесс изготовления флексографских фотополимерных форм, прежде всего с точки зрения его «прозрачности» и контроля.

Печатная форма во многом определяет качество флексографского оттиска. В частности, возможность воспроизведения изображений, идентичных по контрасту офсету и глубокой печати, и без «ступеньки» в области светлых градационных переходов, напрямую зависит от характеристик печатной формы. Повышенное (например, по сравнению с традиционным офсетом) растискивание из-за мягкого формного материала и конструкции флексографского печатного аппарата очень затрудняет получение высококонтрастных изображений.

Рис. 2 Формные водовымывной процессор (сверху) и сольвентовымывной процессор Interflex (внизу)

Рис. 3. Фотополимерная тестовая водовымывная форма на основе пластины Jet (Япония) – внизу; сольвентовымывная тестовая форма на основе пластины также производства JET (Япония) - вверху

Рис.4 Регенерационная установка для восстановления сольвентного раствора фирмы Reclaim

Рис. 5 Цифровая СtР-пластина с черной маской после лазерной обработки на устройстве СtР (Computer-to-Plate, лазерного маскирования LAMS).

Рис. 6 Профили печатающих элементов на аналоговой (слева) и цифровой форме.

Одним из путей решения этой проблемы стала разработка формных материалов, позволяющих воспроизводить т. н. «плоские» вершины печатающих элементов. Из-за ингибирующего влияния кислорода в процессе основного экспонирования (фотоинициированной полимеризации на будущих печатающих элементах), края печатающих элементов на флексографских печатных формах всегда получаются немного закругленными, что и приводит к излишнему растискиванию в процессе печати, т. е. к потере каких-либо деталей и ухудшению воспроизведения изображений в флексографии, особенно иллюстрационных.

Некоторые производители формных материалов предложили использование специальных т. н. ламинационных пленок, которые с нанесенным изображением лазером, прикатываются к самой фотополимерной пластине, и таким образом, устраняется ингибирующее влияние кислорода на формирование печатающего элемента с воспроизведением плоских вершин, наряду с возможностью т. н. «микрорастрирования» поверхности печатающих элементов, что в свою очередь определяет более высокий краскоперенос печатающих элементов..Пионером и разработчиком этой технологии и подобных систем выступила компания Kodak. Далее стоит остановиться поподробнее на некоторых моментах этой технологии:

Плоские вершины точек.

В отличие от традиционных флексографских пластин, где кислород ингибируется в процессе УФ экспонирования и делает профиль точки скругленным, особенно в светлых тонах, система Kodak Flexcel NX устраняет воздействие кислорода во время экспонирования, для получения плоской по всей поверхности и крепкой точки с четкими гранями. Такая структура точки является решающей для высокой производительности при печати, давая постоянное, повторяемое качество пластин, малочувствительных к изменению давления, износу от запечатываемого материала и чисткам. Микрофотография плоских вершин представлена на рис. 7.

Вывод форм с высоким разрешением

Существенной составляющей технологии является также повышенное разрешение вывода форм, что дает увеличение диапазона воспроизводимых тонов и превосходное воспроизведение изображений.

Устройства вывода Flexcel NX используют технологию вывода квадратными точками размером 10 микрон при разрешении 10 000 dpi, позволяя воспроизводить легчайшие полутоновые детали, растяжки до ноля на всем доступном уровне градации серого. И поскольку достигается воспроизведение изображения «один-в-один» и пластины имеют плоскую точку, ни одна деталь не теряется на всем протяжении тиража.

Повышенный краскоперенос

Эффективность краскопереноса вносит вклад, как в качество отпечатка, так и в эффективность производства. Пластины Flexcel NX с их плоской точкой и нечувствительностью к давлению позволяют печатать с более высокой плотностью и ровными заливками. Значительное улучшение краскопереноса, в тех работах, что раньше вызывали затруднения, также может быть достигнуто использованием технологии Kodak DigiCap, которая применяет «микротекстутирование, или микрорастрирование» поверхности пластин Flexcel NX

Растрирование DigiCap NX

Растрирование DigiCap NX это программная опция системы Flexcel NX, которая позволяет значительно улучшить краскоперенос вследствие «микротекстурирования» поверхности печатных элементов пластины Flexcel NX. Работы, которые традиционно являлись проблемными, теперь могут быть с легкостью выполнены с высокими плотностями и равномерностью заливок и увеличенным цветовым охватом. Инновационное решение использует возможность системы Flexcel NX воспроизведения «один-в-один» (растровых печатающих элементов любого диапазона градаций) для формирования микротекстуры на всей плоскости печатных элементов пластины. Элементы размером 5х10 микрон равномерно распределяются по всей поверхности печатных элементов пластины как на заливках, так и на тоновых элементах (за исключением очень светлых элементов). Микрозернистость и равномерность получаемой структуры значительна. Именно эта структура и увеличивает краскоперенос фотополимерной поверхности печатающих элементов флексографской формы. Результат данного микрорастрирования представлен на рис. 8.

Согласно практическому Отечественному опыту многих крупнейших производителей гибкой упаковки («Эдас Пак», «Дельта Пак», «Данафлекс», «Томь лтд» и т.д,), наиболее лучшие результаты печати с этих форм достигаются в случае использования спиртовых печатных красок при запечатывании различной пленочной продукции. Однако, положительные и впечатляющие результаты по печати есть и в случае узкорулонных этикеточных флексографских предприятий при использовании УФ-отверждаемых и водных красок (например, «Девятый вал», «Нео-принт» и т.д.).

Компания JET выпустила цифровые водовымывные СtР-пластины с интегрированным «антиингибирующим» слоем, также обеспечивающим воспроизведение печатающих элементов с плоскими вершинами и, как следствие, уменьшение растискивания в процессе печати. Из опыта отечественных этикеточных предприятий («ПК Альянс», «Верже» и др.) в этом случае наилучшие результаты достигаются при печати УФ-отверждаемыми красками различной самоклеящейся этикеточной продукции.

Благодаря этим и другим разработкам, флексография все ближе приближается по качеству и контрастности изображений к плоскому офсетному и глубокому способам печати, прежде всего с потребительской точки зрения, что в свою очередь является определяющим фактором при рыночной экономике, и в условиях конкурентной борьбы между типографиями. При этом флексография характеризуется большей экономичностью и универсальностью, позволяя печатать различные (в т.ч. минимальные) тиражи на широкой номенклатуре материалов.

Подготовка к печатному процессу начинается с монтажа обрезанной по формату оттиска печатной формы на формный цилиндр при помощи двухсторонней липкой ленты (у каждого производителя имеются, как правило, несколько типов по жесткости, степени адгезии и цветам). При этом точный выбор типа двухсторонней липкой ленты зависит от характера изображения и вида запечатываемого материала, а выбор ее толщины (так же как и толщины печатной формы) зависит от зазора (расстояния) между формным и печатным цилиндром. Пример изображения двухсторонней липкой монтажной ленты Biesse представлен на рис. 9.

При сложных растровых многокрасочных работах, особенно на широкорулонных печатных машинах, рекомендуется применять электронные монтажные устройства, которые позволяют контролировать данный процесс при помощи видеомониторов и позициометров (объективов). При этом достигается наибольшая точность монтажа печатных форм друг относительно друга и максимальная точность приводки красок на оттиске. Пример изображения современного монтажного устройства производства J. M. Heaford представлен на рис. 10.

Пробный оттиск.

Для получения пробного оттиска плашечного типа может использоваться специальное двухваликовое пробопечатное устройство – «колор-тестер» (рис. 11) с соответствующим анилоксовым растрированным валиком (подробное описание анилоксов см. ниже) и резиновым (формным) валиками. Это устройство позволяет до печати тиража получать объективное представление о пигментации и адгезии краски к определенному типу запечатываемого материала, а также с некоторой погрешностью подбирать необходимый цветовой оттенок.

Рис.7. Микрофотографии различных растровых точек (в светах и тенях) с «плоскими» вершинами идеальной формы на формах Kodak Flexcel NX

Рис. 8 Микрорастрирование поверхности печатающих элементов Kodak DigiCap NX

Рис. 9 Различные двухсторонние липкие монтажные ленты Biesse»

Рис. 10 Монтажное устройство J. M. Heaford (для узкорулонной печати)

Рис. 11 Пробопечатное устройство «колор-тестер»

Рис. 12 Формная гильза Axcyl

Монтаж форм

Формы могут монтироваться не только на цилиндр, но и на специальную гильзу (при использовании которой достигаются наилучшее качество печати и удобство монтажа). Вообще, применение гильз обеспечивает большую оперативность перехода с одного тиража на другой при различной длине печати. Это особенно целесообразно при частой смене заказов с различной длиной печати. Существуют гильзы с клеящим слоем, не требующие применения монтажной двухсторонней липкой ленты. Печатные секции машины должны быть оборудованы для крепления гильз, что значительно увеличивает их стоимость.

Целесообразность использования гильз вместо формных цилиндров определяется форматом печатной машины, так, при ширине печати свыше 600 мм использование гильз просто необходимо из-за громоздкости обычных формных цилиндров.

Пример гильзы Axcyl представлен на рис. 12

При монтаже формы происходит ее удлинение на определенную величину, которая рассчитывается по формуле:

D = K / R х 100 %, где К = 2 π t, где t – толщина формы за вычетом толщины полиэфирной подложки (примерно, 0,125 мм).

R – длина печати (раппорта) или диаметр формного цилиндра. π = 3,14.

В итоге рассчитывается доля в процентах от необходимой длины оттиска, на которую надо уменьшить изображение перед изготовлением печатной формы (либо изображение в электронном виде, либо фотоформу-негатив).

При использовании цилиндрических бесшовных флексографских печатных форм, растяжение отсутствует. Однако, необходимо специальное дорогостоящее формное оборудование для изготовления (обработки) гильзовых круглых форм (о них было также указано выше).

Таким образом, полностью описан процесс допечатной подготовки в флексографии будущего печатного оттиска.

Рис. 11.14. Образование флексографской формы лазерным гравированием: 1 - сфокусированный лазерный луч; 2 - печатная форма

Методы изготовления флексографских форм с использованием поэлементной записи информации на формный материал были известны еще в конце 60-х гг. прошлого столетия. Применялось ЭМГ с аналоговых оригиналов для изготовления печатных форм на обрезиненных валах по принципу ЭМГ клише. Такой способ давал возможность изготавливать бесшовные (бесстыковые) формы для печатания «бесконечных» (типа обоев) изображений. В связи с низкими репродукционно-графическими показателями и другими недостатками ЭМГ в дальнейшем стало заменяться лазерным гравированием на том же материале.

Эта технология изготовления резиновых форм применялась в двух вариантах:

Гравирование с использованием металлической маски, предварительно созданной на поверхности обрезиненного формного цилиндра;

прямое гравирование , которое управлялось с помощью электронного устройства, считывающего информацию с вала, несущего изображение.

По первому варианту процесс изготовления формы состоял из следующих этапов:

Рассмотренная технология очень сложна и трудоемка. Она была модернизирована, медная маска стала изготавливаться лазерным гравированием. Для этого на поверхность обрезиненного формного цилиндра наносился тонкий слой меди, который прожигался аргоновым лазером, образуя маску. Затем уже лазер на выжигал оголенную резину до необходимой глубины пробельных элементов. После этого маска снималась и форма была готова к печати. Линиатура полученного изображения составляла от 24 до 40 лин/см, тиражестойкость форм достигала 2 млн. отт. Эта технология позже была вытеснена технологией прямого гравирования, которая подвергалась совершенствованию и сохранилась до настоящего времени как цифровая технология.

В 1995 г. фирма DuPont (США) разработала флексографские ФПП с масочным слоем . На нем по цифровой технологии LAMS (от англ. - Laser Ablatable Mask ) лазерным излучением создается маска, выполняющая функцию негатива . Дальнейшие операции по изготовлению ФППФ в принципе не отличаются от изготовления форм по аналоговой технологии. Такая же цифровая технология для изготовления пластинчатых бесстыковых форм на гильзах была предложена фирмой BASF (Германия).

В 2000 г. на выставке Drupa фирмой BASF была представлена установка для прямого лазерного гравирования форм флексографской и типографской печати на базе лазера на для гравирования по цифровой технологии специально созданного полимерного формного материала. Некоторые фирмы предложили для этих же целей использовать также ФПП после их предварительного УФ-облучения. Предлагались и другие варианты цифровых технологий. Так, для прямой записи печатных форм на ФПП без масочного слоя фирмой Global Graphics было разработано устройство, в котором в качестве источника излучения используется не лазер, а УФ-лампы мощностью 500 Вт, управляемые компьютером. Однако эти разработки не получили широкого применения.

Применяемые в настоящее время флексографские печатные формы, изготовленные по цифровым технологиям, можно классифицировать по различным признакам, например, (рис. 11.1
):

Вариант технологии изготовления форм: изготовленные лазерным гравированием и по масочной технологии;

Вид материала формы: эластомерные (из вулканизированной резины), полимерные и фотополимерные;

Геометрическая форма: цилиндрические и пластинчатые.

Классификацию можно продолжить и по ряду других признаков: толщине форм, высоте рельефа, стойкости форм к растворителям печатных красок и т.д.

Структура фотополимерных форм в принципе не отличается от структуры форм, изготовленных по аналоговой технологии (см. § 8.1.1), поскольку формирование печатающих и пробельных элементов осуществляется также в толще ФПК под влиянием тех же процессов (см. рис. 8.2, в
). Отличие состоит в иной конфигурации печатающих элементов (рис. 11.2 ).

Они имеют более крутые боковые грани. Это обеспечивает меньшее растискивание печатающих элементов в процессе печатания (выделение">Фотополимерные цилиндрические формы. Схема изготовления этих форм характеризуется рядом отличительных особенностей. Цилиндрические формы (рукавные, реже бесстыковые - пластинчатые со спаянными краями) изготавливаются на фотополимеризуемом материале с масочным слоем. Этот материал размещен на гильзе и, как правило, предварительно подвергается экспонированию с оборотной стороны (эта операция проводится при его изготовлении). Процесс изготовления форм осуществляется, как и для пластинчатых, сначала на ЛЭУ проводится запись информации на масочный слой. Дальнейшие операции, начиная с основного экспонирования, выполняются аналогично изложенной выше схеме на оборудовании, обеспечивающем возможность кругового экспонирования и обработки.

Эластомерные цилиндрические формы. Получение эластомерных печатных форм по цифровой технологии осуществляется прямым лазерным гравированием и включает операции по изготовлению формного цилиндра, представляющего собой обрезиненный стержень, подготовке его поверхности к лазерному гравированию, заключающейся в обтачивании и шлифовании резинового покрытия. В дальнейшем на нем проводится прямое лазерное гравирование, очистка гравированной поверхности цилиндра от остатков продуктов горения резины и контроль формы.

При использовании гильз с резиновым покрытием, специально предназначенным для лазерного гравирования, подготовка поверхности не проводится и, следовательно, сокращается количество операций процесса получения формы.

Полимерные цилиндрические формы. Цилиндрические формы могут быть получены на полимерных материалах (цилиндрических бесшовных гильзах, реже бесстыковых пластинчатых). Изготавливаются они в одну стадию на одной единице оборудования. После контроля ЭВПФ и выбора режимов гравирования непосредственно осуществляется гравирование лазерным излучением.

Формирование печатающих элементов пластинчатых и цилиндрических ФППФ, изготовленных по цифровой масочной технологии, происходит одинаково, в процессе основного экспонирования ФПС формного материала. Поскольку основное экспонирование УФ-А излучением осуществляется через маску (в отличие от экспонирования через фотоформу в аналоговой технологии) и протекает в воздушной среде, то, вследствие контакта ФПС с кислородом воздуха, происходит ингибирование процесса полимеризации, вызывающее уменьшение размеров формирующихся печатающих элементов. Они оказываются несколько меньше по площади, чем их изображения на маске (рис. 11.4 ).

Это происходит потому, что ФПС открыт для воздействия кислорода воздуха (либо, как считают ряд исследователей, за счет образовавшегося при экспонировании озона, который обладает большей химической активностью и может ускорять процесс окисления). Молекулы кислорода воздуха быстрее реагируют по открытым связям, чем мономеры друг с другом, что приводит к торможению или частичному прекращению процесса полимеризации.

Результатом воздействия кислорода является не только некоторое уменьшение размеров печатающих элементов (в большей мере это сказывается на мелких растровых точках), но и снижение их высоты (рис. 11.5, а
).

формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook609/files/208.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" в - плашка

На рис. 11.6 показаны различия по высоте печатающих элементов с формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook609/files/204.gif" border="0" align="absmiddle" alt=", тем меньше и их высота (переход" href="part-008.htm#i1615">§ 8.3.3) при ее размещении на формном цилиндре происходит незначительное выравнивание высоты печатающих элементов на растровом изображении 1 и на плашке 2 (рис. 11.7
).

Однако растровые точки имеют меньшую высоту (рис. 11.7, а ), в то время как на форме, изготовленной по аналоговой технологии (рис. 11.7, б ), они, наоборот, превышают по высоте плашку. Таким образом, размеры и высота печатающих элементов на форме, изготовленной по цифровой масочной технологии, отличаются от печатающих элементов, сформированных по аналоговой технологии (см. рис. 11.5 ).

Определенные отличия характерны и для профиля печатающих элементов. Так, печатающие элементы на формах, изготовленных по цифровой технологии, имеют более крутые боковые грани, чем печатающие элементы форм, полученных по аналоговой технологии (рис. 11.8 ).

Объясняется это тем, что при основном экспонировании через фотоформу излучение прежде, чем достичь ФПС, проходит через несколько сред и слоев (воздух, прижимную пленку, фотоформу), последовательно преломляясь на границах и рассеиваясь в каждом из слоев. Это приводит к образованию печатающего элемента с более пологими гранями (см. рис. 11.8, а ) на формах, изготовленных аналоговым способом. Практически полное отсутствие светорассеяния при основном экспонировании через маску, которая является составной частью формной пластины, позволяет получить печатающие элементы с более крутыми гранями. Такие особенности печатающих элементов форм, изготовленных по масочной технологии, сказываются на уменьшении растискивания в процессе печатания (рис. 11.9 ), а характерное для печатающих элементов расширение у основания (см. рис. 11.8, б ) придает формам большую стабильность в печатном процессе.

Формирование пробельных элементов , как и в аналоговой технологии, происходит при вымывании или термической обработке экспонированных ФПП, поэтому процесс их образования не имеет существенных отличий (см. § 8.2.2). Наличие масочного слоя на неэкспонированных участках не оказывает влияния на процесс формирования пробельных элементов. В случае вымывания и термической обработки этот слой удаляется вместе с незаполимеризованным слоем.

При изготовлении форм гравированием эластомеры (резина) подвергаются воздействию лазерного излучения. Лазер, как источник тепла, создает температуру в несколько тысяч градусов (например, лазер на - 1300°С). Происходит термическое разрушение материала и в результате формируются углубления - пробельные элементы. Печатающие элементы таких форм выполнены из исходного материала, который не подвергался действию лазерного излучения.

Общая характеристика устройств. Для выполнения всего комплекса операций изготовления флексографских фотополимерных форм по масочной технологии необходим комплект оборудования, включающий ЛЭУ, а также используемое в аналоговых технологиях оборудование для экспонирования ФПС формной пластины и последующей обработки формы (см. § 11.1.2).

ЛЭУ для получения изображения на масочном слое ФПП (т.е. записи маски), построены по схеме с внешним барабаном (см. рис. 10.11, в
). Их конструкция и технологические возможности во многом аналогичны устройствам для офсетных технологий СТР , но с учетом специфических требований, предъявляемых к устройствам для изготовления флексографских форм. В ЛЭУ входят барабан из угольного волокна или «воздушный» цилиндр для гильз, рабочая станция для управления записью, вакуумная система, обеспечивающая крепление формной пластины на барабане, система вытяжки (всасывания отходов на местах их образования) для устранения загрязнения пластины.

Различные модели комплектуются разнообразными типами систем, обеспечивающих крепление формных пластин на полимерной и металлической (например, стальной) подложках. Крепление может осуществляться путем вакуумного прижима, магнитным способом с помощью постоянных магнитов, в том числе, с установленными приводочными штифтами или комбинированным способом с использованием вакуумного и магнитного прижимов. На таких устройствах возможно осуществлять запись со скоростью 1,5-8 пример">dpi , что позволяет осуществлять запись изображения с линиатурой до 220 lpi .

В зависимости от вида оптической системы в ЛЭУ различных типов возможна как однолучевая запись, так и запись несколькими (8, 15, 25, 48) лучами (для моделей малого и среднего форматов) и более чем 200 лучами (для моделей большого формата). За счет параллельного экспонирования несколькими лучами обеспечивается более высокая производительность. Это позволяет снизить скорость вращения барабана по сравнению с устройствами с однолучевой системой записи той же производительности, и этим значительно уменьшить силу, вызывающую биение и отрыв пластин от барабана. В результате в такой конструкции удается реализовать автоматическую балансировку независимо от формата пластины и ее толщины.

Различные модели ЛЭУ могут быть автоматизированы и оснащены магазинами для ФПП различного формата. В перечень заложенных возможностей ряда устройств входит также запись информации на цилиндрические материалы, переоснащение более мощными лазерами, их перевод на прямое гравирование и другие возможности, например, использование для загрузки и выгрузки пластин специального стола на воздушной подушке.

Особенности лазерных источников. Практическое применение для записи изображения на масочный слой ФПП в различных устройствах нашли следующие типы лазерных источников (см. § 9.2.2):

Переход" href="part-009.htm#i1817">§ 9.2.2) обеспечивает возможность записи элементов изображения без искажений из-за расфокусировки на ФПП, разнотолщинность ФПС которых может достигать 20-25 мкм.

Особенности экспонирующих устройств. Каждое из ЭУ поставляется со своим программным обеспечением , позволяющим осуществлять компенсацию искажений, возникающих на стадиях формного и печатного процессов, это также искажения (градационные и графические), связанные, например, с ингибирующим действием кислорода при экспонировании ФПС. Программное обеспечение позволяет также учитывать:

Особенности формируемых на маске изображений;

Сжатие и удлинение изображения вдоль оси формного цилиндра и по его окружности (см. § 8.3.3) при размещении (монтаже) пластинчатой формы на цилиндрической поверхности формного цилиндра в печатной машине;

Эффект от взаимодействия двух растровых структур (изображения на форме и растрированного анилоксового вала);

Тип и толщину формной пластины;

Тип печатной машины;

Вид запечатываемого материала, краски и т.д.

Таким образом, в отличие от устройств для изготовления офсетных форм, растискивание которых стандартизовано, при изготовлении форм флексографской печати требуется содержать целую базу данных о растискивании со всевозможными вариациями, в том числе, перечисленными выше. Это связано со специфическим для флексографской печати процессом компенсации искажений изображения в процессе изготовления формы.

Тест-объекты для контроля процесса изготовления флексографских форм. Для контроля процесса изготовления флексографских форм и оценки их качества применяются цифровые тест-объекты . Они состоят из фрагментов, содержащих штриховые (в том числе, текстовые) и растровые элементы различных размеров, причем выполненные как в негативном, так и позитивном исполнении. Размеры элементов, как и в аналоговых тест-объектах, установлены с учетом технологических возможностей формных пластин по воспроизведению на них элементов тех или иных размеров. Растровые тестовые шкалы на тест-объектах, состоящие из полей с различной выделение">рис. 11.10 приведен тест-объект фирмы DuPont .

Тест-объекты такого типа позволяют определить режимы изготовления форм, в том числе режимы основного экспонирования , которые, как и в аналоговых технологиях, оцениваются тестированием. На изображении такого тест-объекта на печатной форме по воспроизведению штрихов, отдельно стоящих точек, растрового и текстового изображений можно определить ее качество.

Тест-объект, необходимый для подбора компенсационной кривой (рис. 11.11 ), в отличие от рассмотренного на рис. 11.10 , имеет дополнительно фрагмент, представляющий собой непрерывный элемент 1 , обозначенный буквами от А до U , содержащий растровые точки с заданной линиатурой растрирования (от поля А к полю U происходит увеличение размера растровых точек). Растровые поля на этом тест-объекте с пример">Сгео , применяются для оптимизации режимов записи изображения на масочный слой ФПП. Они служат для калибровки устройства и позволяют устанавливать фокусировку, скорость вращения барабана, мощность лазера, перемещение оптической головки вдоль барабана, разрешение записи и др.

В цифровой масочной технологии для тестирования режимов проведения последующих (после записи маски) стадий изготовления формы могут использоваться тестовые негативы (см. рис. 8.5 ), или специально смоделированные тестовые негативы, содержащие фрагменты с тестовыми элементами необходимого размера.

Формирование маски. Маска создается в результате теплового воздействия лазерного излучения на масочный слой ФПП и формируется на поверхности ФПС. При этом ИК-лазер не оказывает влияния на ФПС, чувствительный к УФ-излучению. Обработки в химических растворах после записи не требуется. Выполняя те же функции, что и негативная фотоформа, маска характеризуется рядом особенностей. Так, полученные на маске элементы изображения отличаются большей резкостью по сравнению с изображением на фотоформе, так как сформированы на термочувствительном масочном слое (см. § 10.3.1).

Кроме того, не требуется получения элементов минимального размера, соответствующего размеру растровой точки с переход" href="part-011.htm#i2498">§ 11.2.1), который после удаления масочного слоя с поверхности ФПС (см. рис. 11.3
) сдерживает реакцию фотополимеризации. Это упрощает процесс записи, поскольку для получения минимальных по размерам печатающих элементов на форме требуется записать на маске элементы больших размеров. Например, для получения на печатной форме растровой точки с выделение">рис. 11.13 показан характер зависимости формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook609/files/204.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" растрового элемента в цифровом файле, созданном для записи маски. Из графика видно, что в области светов, где формируются растровые точки малого размера (именно на них в большей мере сказывается ингибирование кислорода) уменьшение печатающих элементов носит нелинейный характер. Такие зависимости для ФПП разного типа могут отличаться, так как действие ингибитора связано с тем, какие мономеры и олигомеры вступают в реакцию фотополимеризации, т.е. определяются в частности, составом ФПС.

Отличительные особенности выполнения операций. Проведение последующих операций процесса изготовления печатной формы (см. § 11.1.2) не имеет принципиальных отличий от их выполнения при изготовлении ФППФ по аналоговой технологии. Разница заключается лишь в том, что основное экспонирование проводится через маску без вакуумирования. Использование маски, которая является составной частью формной пластины, позволяет устранить светорассеяние при экспонировании, а свойства масочного слоя (однородность, равномерность по толщине, высокая оптическая плотность) гарантируют получение более высокого качества изображения, сформированного на ФПС.

Определение времени основного экспонирования. Время основного экспонирования выделение">рис. 11.10 ). С этой целью тест-объект с заранее заданными установками по разрешению записи, линиатуре растрирования, углу поворота растровой структуры записывается на масочный слой. Затем проводится основное экспонирование ФПС в течение различного времени, которое зависит от чувствительности ФПС.

После проведения всех других операций изготовления формы (при режимах заранее подобранных в результате тестирования - см. §§ 8.3.2 -8.3.6) на ней оцениваются результаты воспроизведения градационной шкалы 4 ..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" воспроизведение мелких элементов улучшается и длина градационной шкалы 4 , увеличивается, т.е. воспроизводятся все более мелкие элементы изображения.

Начиная с определенного выделение">4 перестает изменяться и дальнейшее увеличение времени не влияет на размеры воспроизводимых элементов, но уменьшается угол наклона боковых граней печатающих элементов - они становятся более пологими. Поэтому оптимальным считается то выделение">4 перестает изменяться и на форме устойчиво воспроизводятся мелкие элементы изображения..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" сложно, например, в случае удаления незаполимеризованного слоя способом термической обработки увеличение длины градационной шкалы 4 .

Цилиндрические фотополимерные формы, полученные по масочной технологии, расширяют рамки флексографской печати, создавая возможности для печатания продукции с «бесконечным» изображением, например, упаковочной или др. Благодаря масочной технологии с использованием цилиндрических фотополимерных форм удается достичь более высокого качества печати, в том числе, за счет лучшей приводки. Кроме того, при изготовлении таких печатных форм не требуется производить компенсацию искажений из-за растяжения формы, так как изображение наносится на цилиндрическую поверхность.

Реализация технологии изготовления цилиндрических форм, известная, как технология «компьютер - гильза» (от англ. - computer-to-sleeve ), обеспечивается при использовании «рукавных» структур, состоящих из гильзы с толщиной стенок 0,7 мм, ФПС и верхнего масочного слоя. Такие структуры изготавливаются на специализированных предприятиях из пластинчатых ФПП, которые предварительно экспонируются с оборотной стороны. После раскроя по размерам, пластины монтируются встык, края стыков сплавляются, шлифуются и затем на поверхность «рукавного» материала наносится масочный слой. Различные типы «рукавных» структур отличаются толщиной ФПС. Использование гильз с компрессионными (от лат. - compression - сжатие) свойствами, позволяет осуществлять печатание без большого растискивания. Это связано с тем, что элементы различных размеров (мелкие печатающие элементы и плашка), размещенные на одной форме, создают различное удельное давление и обеспечивают разное сжатие участков гильзы.

Технологический процесс изготовления печатных форм происходит по схеме получения флексографских форм на формных пластинах с масочным слоем (см. § 11.1.2), но при этом экспонирования оборотной стороны не требуется. К особенностям процесса, как и в аналоговых технологиях, относится использование для изготовления форм оборудования для круговой обработки цилиндрических формных материалов. Для реализации технологии существует также возможность создания единой автоматизированной линии по изготовлению флексографских форм на гильзе с помощью сопряжения устройства для записи изображения на масочный слой и оборудования для дальнейшей обработки экспонированного материала. Изготовленные по такой технологии печатные формы обладают твердостью до 65 единиц по Шору i2668">резиновых покрытий входят полимеры (этиленпропиленовый, акрилнитрилбутадионовый, натуральный или силиконовый каучуки), наполнители (сажа) и целевые добавки (ускорители, наполнители, красители и др.).

Подготовка стержня и его обрезинивание осуществляется следующим образом: на его поверхность наносится клеевой слой, необходимый для обеспечения адгезии резины к материалу стержня. Если стержень ранее был покрыт резиной, то ее удаляют, а его оголенная поверхность обрабатывается на пескоструйном устройстве. В дальнейшем на стержень наматывается покрытие из сырой резины в виде полос и обтягивается бандажной (от франц. - bandage - повязка) лентой, затем проводят вулканизацию резины в атмосфере пара или горячего воздуха. После вулканизации образуется однородное ровное покрытие без швов, которое после охлаждения освобождается от бандажа. Далее следует обточка и шлифование покрытия цилиндра. Готовое покрытие подвергается контролю по размерным показателям, качеству поверхности и ее твердости; последняя может составлять 40-80 единиц по Шору пример">LEP (от англ. - Laser Engraved Plate ) - это технология изготовления полимерных флексографских (цилиндрических и пластинчатых) форм прямым лазерным гравированием. В этой технологии удачно сочетаются возможности полимерных материалов и экономичный и высокоскоростной способ лазерного гравирования. Этот способ можно рассматривать как одностадийный бесконтактный процесс, обеспечивающий достаточно высокую повторяемость, которая составляет менее 1% по окружности.

Рельефное изображение на флексографской печатной форме получается в результате удаления материала под действием лазерного излучения. Образовавшиеся продукты воздействия в виде пыли, аэрозоля и других летучих компонентов улавливаются вентиляционной системой и очищаются в результате двухстадийного процесса: абсорбции твердых частиц, грубых аэрозолей и последующего удаления летучих компонентов. Готовая печатная форма проходит процедуру очистки от остатков продуктов разложения полимера.

К основному недостатку технологии следует отнести относительно невысокую скорость гравирования, равную 0,06 формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook609/files/m2.gif" border="0" align="absmiddle" alt="/час (при глубине пробельных элементов 0,6 мм). Однако многолучевое гравирование приводит к повышению стоимости устройства.

Полимерные формные материалы. Для обеспечения приемлемых характеристик форм технология прямого гравирования требует использования таких полимеров или их смесей, которые обладают достаточной чувствительностью в ИК-диапазоне длин волн и удовлетворяют требованиям печатного процесса с точки зрения печатно-эксплуатационных показателей (тиражестойкости, твердости, устойчивости к растворителям печатных красок). Это может быть материал на основе этилен-пропилен-диенмономеров (EPDM), обладающий высокой теплоемкостью, неспособный к пространственной полимеризации и отличающийся большей твердостью по сравнению с используемыми в аналоговых технологиях. Такой полимер должен содержать в своем составе поглощающие ИК-излучение частицы черного цвета при использовании для гравирования лазеров ИК-диапазона длин волн (твердотельных и волоконных).

Гравировальные устройства. Основной особенностью этих устройств является то, что в них используется стационарный лазерный источник и подвижный барабан, который обеспечивает перемещение формного материала перед лазерным лучом. Они оснащены одним или несколькими лазерными источниками мощностью по 250-300 Вт каждый. Практическое применение в этих устройствах находят лазеры на , а также твердотельные и волоконные лазеры. Благодаря использованию акусто-оптических модуляторов обеспечивается возможность фокусировки лазерного луча до размера в диаметре 20-25 мкм. Соответственно, получаются растровые точки с пример">dpi . В таких устройствах может быть задана глубина гравирования, а также другие параметры, которые позволяют изменить крутизну профиля гравируемой ячейки. Кроме трехмерного контролируемого гравирования существует также возможность понижения высоты части растровых элементов на форме (рис. 11.15
). Это приводит к снижению их растискивания в процессе печатания и позволяет одновременно воспроизводить на одной форме плашечные, растровые и штриховые элементы.

Гравировальные устройства различных типов комплектуются таким образом, чтобы их можно было перестраивать с гравирования одним лучом на работу с несколькими лучами с различной мощностью. Они гравируют материал на различную глубину, обеспечивая формирование крутых боковых граней печатающих элементов. Использование двух лазеров, один из которых действует в верхней части будущего печатающего элемента (подрезает его), а другой гравирует основание печатающего элемента, позволяет получить печатающие элементы различной высоты хорошо закрепленные на основании. Это обеспечивает тиражестойкость форм до 4 млн. отт. Комбинация в гравировальных устройствах лазеров двух типов, например, лазера на для предварительного формирования профиля печатающих элементов и твердотельного лазера, формирующего боковые грани заранее определенной формы, расширяет возможности технологии прямого лазерного гравирования.

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

предварительное экспонирование оборотной стороны фотополимеризуемой флексографской формной пластины (аналоговой) в экспонирующей установке;

основное экспонирование монтажа фотоформы (негатива) и фотополимеризуемой пластины в экспонирующей установке;

обработка фотополимерной (флексографской) копии в сольвентном (вымывание) или термальном (сухая термообработка) процессоре;

сушка фотополимерной формы (сольвентновымывной) в сушильном устройстве;

дополнительное экспонирование фотополимерной формы в экспонирующей установке;

дополнительная обработка (финишинг) фотополимерной формы для устранения липкости ее поверхности.

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.

Изготовление фотоформы:

- экспонирование

- проявление в щелочном растворе

- отжим

- закрепление в кислой среде

- промывка водой

- сушка

3. Изготовление печатной формы:

- входной контроль оборудования и материалов

- засветка оборотной стороны

- основное экспонирование

- проявление

- сушка при to 40-60 o C

- дополнительное экспонирование

Фотополимерные формы из жидких фотополимеризуемых материалов (ЖФПМ) появились в 1969 г. в Японии. Фотополимеризуемые пластины из твердых фотополимеризуемых материалов (ТФПМ) стали применяться для изготовления форм типографской печати с середины 70-х годов прошлого столетия. В 1975 г. На мировом рынке появились флексографские фотополимеризуемые материалы (ФПМ) Cyrel (фирма DuPont, США). Совершенствование свойств ТФПМ привело к упрощению аналоговой технологии изготовления форм высокой печати, а также к разработке водовымывных пластин, таких как Nyloprint WD, WM, и водомывной установки Nylomat W60 (BASF, ФРГ), которые появились в начале 80-х годов. В 1985 г. началось широкое промышленное внедрение пластин Nyloflex. В 1986 году фирма Letterflex (США) выпустила флексографские формы на стальной подложке для газетной печати Newsflex-60 и высокопроизводительное формное оборудование.

Улучшение печатно-технических свойств фотополимерных флексографских форм происходило благодаря разработке и применению тонких формных пластин с высокой жесткостью. Гильзовая технология получила развитие с 90-х годов XX в. Благодаря выпуску фирмой Rotec гильз с жесткой и сжимаемой поверхностями. Крепление на гильзе флексографской формы, изготовленной в том числе на тонкой пластине, дало возможность значительно повысить качество печатания.

Разработки сольвентных вымывных растворов, не содержащих хлористого углеводорода, существенно улучшили экологические показатели формного процесса производства флексографских печатных форм.

Внедрение в 1999 г. технологии FAST (DuPont) для термического проявления рельефного изображения на флексографских фотополимерных формах благодаря отсутствию растворителей и стадии сушки позволило сократить в 3-4 раза время создания печатной формы.

Применению цифровых технологий для флексографских печатных форм предшествовали технологии, известные с 70-х годов прошлого столетия, использующие поэлементную запись информации на формный материал (в основном из резины) путем гравирования, управляемого аналоговыми носителями информации. Способ изготовления резиновых форм лазерным гравированием использовался в виде двух наиболее распространенных технологий: гравирование под управлением металлической маски, созданной на поверхности обрезиненного формного цилиндра, и гравирование под управлением электронного устройства, считывающего информацию с вала, несущего изображение. Основными этапами производства форм лазерным гравированием с маскированием являются: обрезинивание формного цилиндра; шлифовка поверхности резины; обтягивание цилиндра медной фольгой, края которой соединяются встык; нанесение на фольгу копировального слоя; копирование фотоформ; травление меди на участках, соответствующих пробельным элементам формы, с получением гравировальной маски; гравирование СO2-лазером; удаление маски с поверхности формы.

Цифровые технологии для изготовления флексографских печатных форм получили широкое развитие начиная с 1995 г. в результате создания фотополимеризуемых пластин с масочным слоем фирмой DuPont.

В 2000 г. на выставке Drupa фирмой BASF была представлена установка для прямого лазерного гравирования форм флексографской и высокой печати на базе СO2-лазера мощностью 250 Вт для гравирования специально созданного полимерного формного материала.

Цифровая технология в производстве печатных форм для печати бесстыковых изображений была предложена фирмой BASF в 1997 году и получила название компьютер - печатная гильза (Computer to Sleeve) .

В числе последних разработок - процесс прямого лазерного гравирования Flexdirect, заключающийся в одностадийном гравировании полимерного или эластомерного материалов с формированием рельефа формы. Для повышения линиатуры гравируемого изображения в устройствах прямого гравирования Flexposedirect (компания ZED, Англия; концерн Luesher, Швейцария) за счет модуляции сигнала уменьшен размер пятна, что позволило воспроизводить печатающие элементы размером 20-25 мкм и менее.

Флексографские фотополимерные печатные формы можно разделить в зависимости от физического состояния формного материала - фотополимеризуемой композиции (ФПК), на формы, изготовленные из твердой и из жидкой ФПК. В цифровых технологиях применяются формы из твердой композиции.

По конструкции различают следующие флексографские формы:

• пластинчатые однослойные , состоящие из одного упругоэластичного материала, например резины, каучука или фотополимера;
• пластинчатые двух- и трехслойные , у которых слои отличаются упругоэластичными свойствами, позволяющими улучшать деформационные характеристики печатных форм;
• цилиндрические в виде полых сменных цилиндров (или рукавов) с упругоэластичным покрытием.

Формы, изготовленные по цифровым технологиям, делятся на флексографские формы, полученные способами лазерного, воздействия на приемный слой формного материала с последующей обработкой, и формы, полученные способами прямого гравирования резиновых или полимерных форм.

В зависимости от формного материала флексографские формы, изготовленные по цифровым технологиям, классифицируются на фотополимерные и эластомерные (резиновые). Фотополимерные формы по сравнению с эластомерными отличаются стабильностью и качеством воспроизведения высоколиниатурных изображений, однако менее устойчивы к эфирам и кетонам, присутствующим в печатных красках.

Производство гравированных форм может осуществляться на формных пластинах, закрепленных на формном цилиндре или гильзе, а также на бесшовных формных материалах из резины, полимера или фотополимера, установленных на металлическом стержне, формном цилиндре или гильзе. Бесшовные формы из ФПМ изготавливаются на пластинах или на рукавах, размещенных чаще всего на гильзах.

Структура фотополимерной формы определяется строением фотополимеризуемой формной пластины и процессом изготовления. Формы, созданные на наиболее широко применяющихся однослойных фотополимеризуемых пластинах, имеют печатающие и пробельные элементы из фотополимеризованного слоя, находящегося на размероустойчивой подложке. Эластомерные формы, гравированные лазером, состоят в основном из вулканизированной резины.

Технологическая схема изготовления флексографских форм на фотополимеризуемых пластинах с масочным слоем включает следующие операции:

• экспонирование оборотной стороны формной пластины;
• запись изображения на масочном слое с помощью лазерного излучения;
• основное экспонирование фотополимеризуемой пластины через интегральную маску;
• вымывание (или термическое удаление) незаполимеризованногослоя;
• сушка формы;
• финишинг (finish - окончание);
• дополнительное экспонирование.

Иногда на практике технологический процесс начинают с записи изображения на масочном слое, а экспонирование оборотной стороны пластины проводят после основного экспонирования.

При использовании термического проявления по технологии FAST после основного экспонирования пластины следует термическое удаление незаполимеризованного слоя с последующим финишингом и дополнительным экспонированием формы.

Особенность производства цилиндрических форм состоит в том, что формная пластина с масочным слоем, предварительно экспонированная с оборотной стороны, наклеивается на гильзу, а затем в лазерном устройстве проводится запись изображения на масочный слой. Существует технология получения бесшовной формы с нанесением масочного слоя на поверхность фотополимеризуемого слоя перед лазерной записью. Дальнейшие операции выполняются в соответствии с изложенной схемой.

Цифровая технология изготовления эластомерных печатных форм прямым лазерным гравированием содержит следующие стадии:

• подготовка формного цилиндра, включающая обрезинивание его поверхности;
• подготовка поверхности формного цилиндра к лазерному гравированию, заключающаяся в обтачивании и шлифовке резинового покрытия;
• прямое гравирование лазером;
• очистка гравированной поверхности цилиндра от продуктов сгорания.

Особенностью технологии при использовании гильзы с резиновым покрытием, предназначенным специально для лазерного гравирования, является отсутствие необходимости подготовки поверхности к гравированию и сокращение операций в схеме технологического процесса.

Формирование печатающих элементов фотополимерных форм, изготовленных по цифровой технологии на пластинах или цилиндрах с масочным слоем, происходит в процессе основного экспонирования. При этом за счет направленного светорассеивания светового потока, проникающего через ФПК, формируется профиль печатающего элемента (рис. 2.1 ).

Фотоинициированная радикальная полимеризация происходит по следующей схеме:

возбуждение молекул фотоинициатора

формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook724/files/f10.gif" border="0" align="absmiddle" alt="

обрыв цепи с образованием конечного продукта

выделение">рис. 2.2 ). Отличие крутизны граней печатающих элементов форм связано с условиями их формирования в процессе основного экспонирования. По аналоговой технологии при экспонировании через негатив излучение, прежде чем достичь фотополимеризуемого слоя, проходит через несколько сред (прижимную пленку, фотоформу), рассеиваясь на их границах, что приводит к образованию печатающего элемента с большей площадью и с более широким основанием. Уменьшение светорассеивания при основном экспонировании фотополимеризуемого слоя через интегральную маску позволяет сформировать печатающие элементы, обеспечивающие воспроизведение изображения в широком интервале градаций.

На форме, полученной по цифровой технологии, формируется рельеф (рис. 2.3 ), являющийся оптимальным для стабилизации и уменьшения растискивания в процессе печатания..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" с относительной площадью растровых элементов в цифровом массиве данных (рис. 2.4 ).

При монтаже печатной формы на формном цилиндре или гильзе за счет растяжения формы происходит увеличение высоты растровых участков изображения. Растровые элементы печатных форм, полученных по аналоговой технологии, выступают над плашечными, что приводит к сильному растискиванию в светах. При использовании цифровой технологии давление на растровые участки изображения оказывается меньше, чем на плашку, что благоприятно сказывается на воспроизведении различного по характеру изображения (рис. 2.5 ).

Важной задачей при формировании печатающих элементов фотополимерных форм является придание их поверхности свойств, позволяющих обеспечить хорошее восприятие и отдачу краски в печатном процессе и высокую износостойкость. При этом решающее значение имеют физико-механические свойства рельефа, которые достигаются во время доэкспонирования и финишинга за счет соответственно фотополимеризации в толще ФПК и поверхностного окисления. Результатом дополнительного экспонирования является создание гомогенной структуры печатной формы с высокими печатно-эксплуатционными характеристиками.

Формирование пробельных элементов способами вымывания или термического проявления фотополимерных форм, изготовленных по цифровой масочной технологии, не имеет существенных отличий от процессов создания фотополимерных форм по аналоговой технологии.

В флексографской печати печатная форма испытывает упругие деформации в печатном процессе. Эти деформации, зависящие, в частности, от запечатываемого материала, толщины и строения формных пластин, должны быть учтены при выборе минимально допустимой глубины рельефа печатной формы. При выборе глубины рельефа учитываются характер изображения (штриховое или растровое), условия печатания, толщина формной пластины. При наличии высоколиниатурного изображения на форме рекомендуется меньшая глубина рельефа во избежание потерь мелких растровых элементов. В случае использования шероховатых и пылящих запечатываемых материалов необходима большая глубина пробельных элементов.

Формирование пробельных элементов фотополимерных форм происходит в процессе вымывания под действием вымывного раствора (при использовании водовымывной ФПК применяется вода). На процесс вымывания влияют гидродинамические факторы, такие как давление вымывных щеток и способ подачи вымывного раствора, а также его состав и температура.

Процесс создания пробельных элементов начинается сольватацией с постепенным переходом ФПК в гелеобразный слой, последующим неограниченным набуханием полимера и заканчивается полным удалением ФПК с неэкспонированных участков.

При действии вымывного раствора на экспонированные участки процесс взаимодействия растворителя с полимером останавливается на этапе ограниченного набухания фотополимеризованного слоя. Это обусловлено наличием пространственной сетки в полимере, подвергнутом облучению.

Формирование пробельных элементов флексографских форм может происходить при удалении незаполимеризованной ФПК с помощью термического процесса. Процесс реализуется за счет наличия термопластических свойств неэкспонированной ФПК, которые утрачиваются под действием УФ-А-йзлучения. В процессе экспонирования в полимере образуется пространственная сетка и ФПК теряет способность переходить в вязкотекучее состояние.

Удаление ФПК с пробельных элементов форм проводится при локальном нагревании поверхности формы инфракрасным излучением. При этом незаполимеризованная часть ФПК переходит в вязкотекучее состояние. Поглощение расплавленного полимера происходит за счет капиллярной абсорбции и проводится с помощью нетканого материала при неоднократном плотном контакте формы с абсорбатом (рис. 2.6 ). Этот процесс зависит от температуры нагревания, тиксотропных свойств ФПК и толщины формной пластины. Масочный слой удаляется с пробельных элементов при вымывании или при термическом проявлении вместе с незаполимеризованным слоем.

При прямом лазерном гравировании флексографская форма изготавливается за один технологический этап на одном оборудовании. Формным материалом служат резина или специальные полимеры. Формирование пробельных элементов осуществляется лазерным излучением за счет передачи материалу большого количества энергии, при этом образуются продукты горения. Под действием лазера, обеспечивающего температуру в несколько тысяч градусов, резина выжигается. Например, СO2-лазером в пятне диаметром 1 мм создается температура 1300 °С.

Формирование рельефа происходит в результате физического удаления эластомера с пробельных элементов формы. Для создания нужного профиля печатающего элемента при прямом лазерном гравировании используются специальные режимы модуляции лазерного излучения или метод обработки формного материала за несколько проходов. Пробельные элементы углубляются на установленную глубину, в то время как печатающие элементы остаются в одной плоскости. Профиль печатающих элементов устанавливается режимом гравирования и имеет отличительные особенности по сравнению с печатающими элементами, полученными под действием УФ-излучения (рис. 2.7 ). Боковая грань печатающего элемента формы, гравированной лазером, направлена перпендикулярно к плоскости печатающего элемента, что дает определенные преимущества в процессе печатания, обеспечивая меньшую степень растаскивания и хороший краскоперенос. Помимо этого, при истирании формы в процессе печатания не происходит увеличения оптической плотности оттиска, так как относительная площадь печатающих элементов не изменяется. Расширение основания печатающего элемента придает большую тиражеустойчивость и стабильность форме в печатном процессе.

Разновидности формных пластин. Флексографские формные пластины различаются по строению, способу проявления, составу ФПК, природе вымывного раствора, толщине и твердости пластины и по другим признакам. По способу проявления изображения они подразделяются на пластины для термического проявления и вымывные пластины. Последние, проявляемые вымыванием, в зависимости от природы вымывного раствора делятся на сольвентные и водовымывные.

В цифровой технологии изготовления флексографских форм применяются пластины, имеющие, помимо фотополимеризуемого слоя (ФПС), дополнительный регистрирующий масочный слой (рис. 2.8 , а ). Он служит для создания первичного изображения, формируемого с помощью лазера, и является маской при последующем экспонировании фотополимеризуемой пластины УФ-излучением. Масочный слой, не чувствительный к УФ-излучению и термочувствительный в ИК-диапазоне спектра, имеет толщину 3-5 мкм и представляет собой сажевый наполнитель в растворе олигомера. ФПС формной пластины чувствителен к УФ-излучению в диапазоне 330-360 нм и по составу и свойствам аналогичен слою, используемому в аналоговой технологии. Этапами изготовления фотополимерной формной пластины с масочным слоем являются: нанесение масочного слоя на защитную пленку, включающее процессы лакирования, кэширования и напыления; кэширование пленок с нанесением ФПК на подложку с помощью экструдера при постоянном контроле толщины слоя; разглаживание ленты формного материала с помощью каландра; предварительное экспонирование со стороны подложки; разрезка ленты по формату пластины (рис. 2.9 ). Для приобретения необходимых свойств пластины выдерживаются в течение нескольких недель.

В качестве слоя, чувствительного к лазерному излучению, на некоторых формных пластинах используют слой на основе алюминия толщиной 1-2 мкм, позволяющий устранить рассеивание излучения внутри масочного слоя.

Основные характеристики формных пластин. Толщина фотополимерной флексографской пластины в большинстве случаев указывается в тысячных долях дюйма (от 30 до 250) или в миллиметрах. Различают тонкие пластины - 0,76 или 1,14 мм, обычные - от 1,70 до 2,84 мм и толстые - от 3,18 до 6,5 мм. Толщина подложки тонких пластин составляет 0,18 мм, толстых - 0,13 мм.

Если на поверхности формного цилиндра должны располагаться несколько печатных форм, то контролю толщин формных пластин следует уделять особое внимание, поскольку перепады толщин могут отрицательно сказаться на распределений давления в процессе печатания. Допуск по толщине одной пластины составляет + 0,013 мм, разных пластин ± 0,025 мм.

Твердость является важнейшей характеристикой формной пластины, позволяющей косвенно судить об износостойкости будущей печатной формы и ее репродукционно-графических характеристиках. Твердость фотополимеризуемой пластины принято указывать в единицах твердости (в градусах по Шору >опред-е">Выбор формных пластин для конкретных условий осуществляется с учетом характера изображения, вида запечатываемого материала, типа печатной краски, а также зависит от печатной машины и условий печатания.

Воспроизведение изображения, содержащего мелкие элементы, требует применения тонких формных, пластин, обладающих высокой твердостью. Необходимые деформации при печатании достигаются за счет упругоэластичнрго материала, располагаемого на формном цилиндре или гильзе. Для воспроизведения растрового изображения используют пластины с большей твердостью, чем для печатания плашки. Это связано с тем, что растровые элементы сильнее реагируют на давление в процессе печатания. При контакте формы с анилоксовым валом при сильной деформации мелких растровых элементов возможен переход краски на склон растровой точки. Недостаточная твердость формной пластины может привести к увеличению растаскивания.

Для печатания на шероховатых пылящих бумагах выбирают толстые пластины, обеспечивающие более глубокий рельеф на печатной форме; при использовании гофрокартона применяют толстые пластины с невысокой твердостью. В случае если в печатной машине имеется встроенное устройство, в котором проводится обработка пленки коронным разрядом, формные пластины для печати на полимерных пленках выбирают с учетом устойчивости к озону. Данные характеристики указываются, так же как устойчивость пластин к некоторым органическим растворителям (например, этилацетату) и рекомендуемые типы печатных красок. При выборе формной пластаны учитывается ее совместимость с печатной краской (на основе воды, органических растворителей, УФ-отверждаемая).

Формные пластины выбираются с учетом формата печатной машины и зазора (расстояния) в печатной паре.

Применяемые формные пластины должны обеспечивать возможность получения необходимых печатно-эксплуатационных характеристик будущих форм, а также соблюдение требований экологии при их изготовлении.

Данные об изображении хранятся в виде файлов PostScript, TIFF или PCX и используются для вывода информации на формную пластину. В растровом процессоре (RIP) значения тоновых градаций для каждого цвета преобразуются в растровые точки большего или меньшего размера. В современные растровые процессоры встроена функция, позволяющая сохранить специальные калибровочные кривые с тем, чтобы при записи они накладывались на выводимые данные.

На этапе допечатной подготовки должен быть известен размер минимально печатаемой точки с тем, чтобы на форме отсутствовали точки площадью ниже минимального значения. Это делается с целью предотвращения нарушения градационной передачи на оттиске в светах изображения. Размер минимальной точки зависит от печатной машины, толщины и жесткости формной пластины и свойств запечатываемого материала. Тонкие формы с неглубоким рельефом способны воспроизводить меньшую точку, чем толстые. Формы, изготовленные на более жестких пластинах, также воспроизводят меньшую по площади растровую точку. Установка минимальных размеров точки задается в программе компенсации растаскивания.

RIP контролирует соотношение минимального размера печатающего элемента и размера ячейки анилоксового вала. Необходимость контроля вызвана явлением аномального краскопереноса, когда меньшие по размеру печатающие элементы могут захватывать больше краски, попадая внутрь ячейки анилоксового вала.

Размер минимального печатающего элемента в файле однобитного растрового изображения, полученного после растеризации с помощью RIP, существенно отличается от размера печатающего элемента на печатной форме.

Компенсация градационных искажений для цифровой технологии включает компенсацию формных и печатных процессов. При изготовлении печатных форм в связи с ингибирующим воздействием кислорода при экспонировании возникают градационные искажения. Их компенсация проводится с помощью флексографских RIP и позволяет восполнить уменьшение размера печатающих элементов на этапе формирования TIFF-файла, передаваемого при записи маски (рис. 2.10 ). Для этого для формирования печатающего элемента нужного размера, от относительной площади растровой точки в файле. RIP пересчитывает размеры растровых точек исходного PostScript-файла и записывает в TIFF-файл необходимый размер окна на интегральной маске. Перед отправкой файла на RIP задаются необходимые параметры: разрешение записи, линиатура, угол поворота растровой структуры и выбранная компенсационная кривая.

Как правило, в программном или аппаратном обеспечении устройств (чаще всего в RIP) предусмотрена компенсация удлинения или сжатия изображения. Такое искажение изображения происходит как вдоль оси формного цилиндра, так и по его окружности. Растяжение печатающих элементов по окружности цилиндра приводит к отличию их размеров на оттиске от размеров на плоской форме - дисторсии (рис. 2.11 ). Эта величина, связанная с печатной машиной и с толщиной печатной формы, учитывается в RIP на этапе растрирования. Так, например, в RIP FlexWorks системы Laser Graver компенсация удлинения или сжатия изображений выполнена в виде задания соответствующих коэффициентов.

Модуль электронного монтажа должен позволить геометрически точно расположить изображения, представленные в виде отдельных файлов. Таким образом можно смонтировать, например, повторяющиеся небольшие изображения, характерные для печатания этикеток.

Запись изображения на формной пластине с масочным слоем проводится с помощью лазеров различного типа. Для этой цели используются волоконный лазер, YAG-лазер, а также лазерные диоды.

YAG и волоконные лазеры отличаются от диодных источников излучения большей стабильностью и меньшей расходимостью светового пучка. За счет этого на масочном слое формной пластины создаются точки стабильных размеров и требуемой круглой формы. Системы для экспонирования флексографских форм обеспечивают запись изображения с линиатурой до 200 lpi. Разрешение может изменяться в пределах 1800-4000 dpi. Скорость экспонирования составляет до 4 м2/ч при размере пятна 15 мкм.

Считается, что для записи изображения на фотополимеризуемую пластину с масочным слоем достаточно глубины резкости 100 мкм. В аппаратах, использующих линейки лазерных диодов, расходимость и диапазон фокусировки лазерного пучка хуже, чем у волоконного и YAG-лазера, что приводит к малой глубине резкости лазерного пучка в зоне обработки материала (рис. 2.12 ). Наибольшую глубину резкости имеют лазеры, работающие в одномодовом режиме, при котором достигаются наилучшие параметры излучения. В мощном многомодовом режиме, позволяющем реализовать высокоскоростную запись изображения, параметры снижаются и глубина резкости уменьшается. При недостаточной глубине резкости отклонения по толщине формной пластины могут привести к изменению диаметра экспонирующего пятна лазера и дефектам записи.

Выбор оптимальных режимов изготовления форм на фотополимеризуемых пластинах с масочным слоем осуществляется с помощью тестирования. Определение увеличения размера растрового элемента при лазерной записи изображения неразрывно связано с подбором режимов обработки формной пластины после получения на ее поверхности интегральной маски.

Для определения времени экспонирования служит тестобъект. Его содержание рассмотрено на примере тест-объекта фирмы DuPont (рис. 2.13 ). Тестирование проводится путем поэлементной записи тест-объекта на фотополимеризуемую пластину с масочным слоем. Цифровой базовый тест-объект включает бесступенчатые градационные элементы, растровые шкалы с относительной площадью растровых точек от 2 до 100%, позитивные и негативные штрихи и точки различных размеров. Файл для тест-объекта создан с использованием программы Macromedia FreeHand 8,0. Если применяемая линиатура не соответствует потребностям пользователя, то ее можно заменить с помощью данной программы. Когда файл нужно конвертировать в другой формат или использовать с другой программой, необходимо следить за тем, чтобы контрольные элементы не изменялись в процессе конвертирования. Для определения оптимального времени экспонирования на одной фотополимеризуемой пластине с масочным слоем последовательно записывают несколько копий тест-объекта, обычно не менее десяти. Во избежание различия одну копию, отрастрированную в RIP, размножают с помощью интерфейса соответствующего устройства для изготовления печатных форм.

Тестирование последующих операций технологического процесса проводится так же, как при изготовлении фотополимерных форм по аналоговой технологии.

Экспонирование оборотной стороны пластины выполняется с целью формирования основания печатной формы. За счет повышения светочувствительности ФПС в результате экспонирования оборотной стороны пластины улучшаются условия формирования печатающих элементов при основном экспонировании и их сцепление с основой. Экспонирование проводится через подложку пластины (см. рис. 2.8 , б ). Излучение, проникая в глубь ФПК, приводит к послойной полимеризации, степень которой постепенно снижается. С ростом экспозиции толщина фотополимеризованного слоя возрастает, уменьшая возможную глубину рельефа будущей формы. Толщиной основания является разность между толщиной формы и максимальной глубиной пробельных элементов. Фотополимеризованное основание ограничивает проникновение вымывного раствора и, следовательно, глубину рельефа.

Величина экспозиции при экспонировании оборотной стороны пластины зависит от ее толщины и характера изображения на печатной форме. Слишком короткое экспонирование может привести к вымыванию мелких печатающих элементов формы из-за недостаточной полимеризации основания и как следствие недостаточной устойчивости к действию вымывного раствора. Излишняя продолжительность экспонирования может создать слишком толстое основание формы и затруднить формирование пробельных элементов необходимой глубины. Определение времени экспонирования оборотной стороны пластины проводится с помощью тестирования. Отдельные участки формной пластины с оборотной стороны подвергаются дозированной экспозиции, задаваемой различным временем экспонирования. Оно зависит от толщины формной пластины и может составлять, например, 10, 20, 30 с и более. Обычно экспонируется 8 ступеней. Необходимое время экспонирования оборотной стороны пластин определяется по графику, связывающему время с глубиной пробелов, полученных после экспонирования и вымывания.

В установку лазерной записи изображения входят: оптическое устройство; экспозиционный цилиндр из угольного волокна или цилиндр для гильз; рабочая станция с обслуживающим установкой и программой для управления экспонирующей установкой; вакуумное устройство, обеспечивающее крепление формной пластины во время записи; система вытяжки отходов, возникающих при удалении масочного слоя. Качество записи зависит от адресации - способности лазера быть управляемым во всей совокупности своих конструктивных признаков, развертки и фокусировки лазерного пятна.

Создание первичного изображения на регистрирующем масочном слое осуществляется с помощью лазерного луча высокой плотности энергии. Благодаря активному поглощению ИК-излучения черным масочным слоем происходит его абляция. На поверхности фотополимеризуемого слоя формируется интегральная маска, несущая негативное изображение оригинала, обладающее высокой оптической плотностью (см. рис. 2.8 , в ). При этом лазер, излучающий в инфракрасном диапазоне, не оказывает влияния на фотополимеризуемый слой, чувствительный к УФ-излучению. Необходимая мощность может быть генерирована одиночным лазерным лучом или несколькими лучами; такая многолучевая технология повышает производительность системы.

Формная пластина закрепляется на барабане и удерживается на нем с помощью вакуума. При экспонировании толстых формных пластин их масса снижает число оборотов вращения барабана.

Получение четкого изображения на интегральной маске зависит от структуры и технических характеристик масочного слоя (однородности, высокой оптической плотности, хорошей адгезии к фотополимеризуемому слою), а также от правильной установки глубины воздействия лазерного луча. Система настраивается на этот параметр путем предварительного тестирования. Встроенное устройство динамической фокусировки позволяет компенсировать изменения толщины слоев фотополимеризуемой формной пластины и улучшить параметры записи.

Проведение последующих операций технологического процесса не имеет принципиальных отличий от их выполнения при изготовлении флексографских фотополимерных печатных форм по аналоговой технологии. Разница заключается в том, что основное экспонирование проводится без вакуума, а изображение переносится с помощью экспонирования фотополимеризуемого слоя формной пластины через интегральную маску.

Основное экспонирование. Целью основного экспонирования является формирование печатающих элементов. Во время этого процесса через негативную интегральную маску 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, а высокая резкость краев маски и ингибирующее воздействие кислорода позволяют достичь необходимого значения крутизны профиля печатающих элементов (см. рис. 2.8 , г ).

Если процесс изготовления формы начинают с лазерной записи изображения на формной пластине, то для обеспечения сохранности цифровой интегральной маски последовательность операций основного экспонирования и экспонирования оборотной стороны пластин выбирается в зависимости от особенностей экспонирующего устройства. Тогда, чтобы не повредить маску, вначале проводят основное экспонирование, а затем экспонирование оборотной стороны пластины. Время основного экспонирования устанавливается с помощью бесступенчатого градационного элемента тест-объекта (см. рис. 2.13 ). Оптимальным считается время, начиная с которого воспроизведенные на форме бесступенчатые градационные элементы имеют примерно одинаковую длину и перестают удлиняться с последующим ростом экспозиции. В этом случае при наименьшей экспозиции обеспечивается наибольший интервал градаций на печатной форме.

При недостаточной экспозиции тонкие линии на форме приобретают волнистость, а на поверхности пластины возникает эффект «апельсиновой корки», приводящий к преждевременному износу формы. При избыточном основном экспонировании изображение на форме теряет четкие контуры, снижается контраст изображения в тенях, глубина пробельных элементов оказывается недостачной.

Удаление незаполимеризованной композиции. К растворителям полимеров предъявляется ряд общих требований, включающих высокую растворяющую способность при минимальном воздействии на сшитые участки и способность образовывать концентрированные растворы с небольшой вязкостью. Растворители должны характеризоваться низкой степенью летучести, обладать невысокой стоимостью, безопасностью в пожарном отношении и нетоксичностью. Сольвентные вымывные растворы представляют собой смесь алифатического или ароматического углеводорода и спирта. Хлорсодержащие растворы из-за токсичности имеют ограниченное применение. Вымывные растворы, содержащие органические растворители, регенерируют в специальных установках (испарителях), которые могут быть соединены с вымывными машинами. Это позволяет организовать замкнутый цикл процесса вымывания, уменьшающий загрязнение окружающей среды.

Целью вымывания является проявление скрытого рельефного изображения, полученного при экспонировании, и формирование пробельных элементов формы. Сущность процесса заключается в том, что скорость диффузии проявляющих растворов в незаполимеризованные участки пластины в несколько раз выше, чем в фотополимеризованные. Для повышения селективности проявления в проявляющие растворы вводят вещества (например, бутанол или изопропанол), уменьшающие набухание облученных пленкообразующих фотополимеров.

Излишнее время вымывания вызывает набухание рельефа, что может вместе с недостаточным основным экспонированием привести к нарушению структуры поверхности («апельсиновая корка»).

По мере насыщения раствора реагентами, входящими в состав ФПК, вымывная способность раствора снижается. Режим регенерации вымывного раствора зависит от размера пластины и глубины пробелов. Его определяют из расчета приблизительно 10-15 л вымывного сольвентного раствора на 1 м2 поверхности пластины и 1 мм глубины пробелов. Определение времени вымывания незаполимеризованного слоя пластины проводят путем тестирования. Оно основано на допущениях, что для различных толщин пластин устанавливается свое постоянное давление щеток вымывного процессора, температура раствора поддерживается стабильной, поглощающая способность раствора не изменяется благодаря его регенерации.

Для определения оптимального времени вымывания несколько одинаковых пластин, подвергнутых одной и той же экспозиции (с защитой части поверхности пластины шаблоном), вымывают в течение различного времени, выбираемого с учетом толщины пластины. После высушивания и измерения толщин вымытых и невымытых участков получают зависимость, по которой определяют время вымывания, необходимое для достижения требуемой глубины рельефа. При этом оптимальному времени соответствует требуемая глубина рельефа плюс 0,2-0,3 мм. Увеличение времени вымывания объясняется тем, что между полимеризованной и незаполимеризованной частями слоя находится фаза, в которой материал частично полимеризован и поэтому вымывается медленно. При использовании вымывного процессора время вымывания определяется скоростью движения формы в процессоре (рис. 2.14 ). В автоматических процессорах непрерывного действия соответствующее значение времени вымывания заносят в программу.

При термическом проявлении рельефного изображения по технологии FAST проэкспонированная пластина закрепляется на барабане термического процессора и подводится к источнику ИК-излучения. Необходимая глубина рельефа, зависящая, в частности, от толщины используемой формной пластины, достигается при 10-12 циклах контакта формы, локально разогретой до t = 160 °С, с абсорбирующим нетканым материалом (см. рис. 2.6 ).

Сушка формы. Назначением сушки является удаление жидкости из фотополимеризованного слоя формы с помощью тепла. Этот слой при вымывании пропитывается вымывным раствором, рельеф изображения набухает и размягчается. Относительное содержание поглощенного фотополимером растворителя после вымывания обычно превышает 30%, поверхность покрыта очень тонкой сплошной пленкой, а капилляры заполнены растворителем.

Влагосодержание фотополимера после вымывания зависит от способности материала к набуханию, времени вымывания, степени сшивки полимера, природы и температуры растворителя. Набухание рельефа формы происходит неравномерно, его степень зависит от характера изображения. Растрированные участки поглощают больше растворителя, чем плашки. Влияние природы вымывного раствора на длительность сушки связано со степенью набухания фотополимерного слоя и со значением летучести растворителя, входящего в состав раствора.

В процессе сушки происходят движение молекул растворителя из внутренних слоев материала к наружным и последующая миграция с поверхности формы в среду теплоносителя. При сушке теплым воздухом, нагретым до температуры 65 °С, растворитель удаляется с поверхности формы за счет конвективной диффузии. Для увеличения скорости внутренней диффузии растворителя возможно применение ФПК на основе гранулированных полимеров, содержащих микропоры.

Интенсивность процесса сушки зависит от химической природы и структуры материала формы, размера и состояния ее поверхности, температуры теплоносителя, его насыщенности парами растворителя и скорости движения относительно формы.

Сушка является наиболее длительной операцией изготовления флексографской печатной формы. Продолжительность сушки может составлять 1-3 ч, после чего возвращается первоначальная толщина пластины, а ее поверхность остается немного липкой. После сушки, перед дополнительной обработкой УФ-С-излучением, форму необходимо остудить, поскольку преждевременная обработка может зафиксировать остаточное разбухание слоя и толщина готовой формы окажется неравномерной.

Устранение липкости и дополнительное экспонирование формы. Дополнительная обработка (финишинг ) проводится с целью устранения липкости, которая образуется благодаря наличию на поверхности тонкого слоя высоковязкой жидкости. Она представляет собой макромолекулы термоэластопласта или другого полимера, растворенного или смешанного с молекулами незаполимеризованных мономеров или олигомеров. Компоненты, не вступившие в реакцию фотополимеризации при экспонировании, в процессе вымывания диффундируют на поверхность, вызывая ее липкость.

Устранение липкости может достигаться двумя способами: обработкой поверхности химическими реагентами, в частности бромид-броматным раствором, или УФ-С-облучением поверхности (см. рис. 2.8 , е ). При первом способе бром, вступая в реакцию присоединения, уменьшает концентрацию ненасыщенных двойных связей и способствует превращению ненасыщенных мономеров с низкой температурой кипения в насыщенные бромпроизводные, которые благодаря более высокой температуре кипения являются твердыми соединениями. Однако химический финишинг с применением растворов реакционноспособных соединений является экологически небезопасным.

Наиболее широкое применение получил финишинг УФ-Соблучением формы в газовой среде. В процессе такой обработки излучением, обладающим высокой энергией и низкой проникающей способностью, устраняется липкость поверхностного слоя печатной формы. Для финишинга используют установки, оснащенные трубчатыми УФ-лампами с максимумом излучения в зоне С с длиной волны 253,7 нм. Слишком длительная обработка делает поверхность формы хрупкой и снижает ее красковосприимчивость. На продолжительность обработки УФ-С-излучением оказывают влияние тип формной пластины, природа вымывного раствора и длительность предшествующей сушки. Время финишинга у тонких пластин обычно больше, чем у толстых.

Дополнительное экспонирование проводят УФ-А-излучением (см. рис. 2.8 , ж ) с целью повышения устойчивости формы к растворителям печатных красок и для достижения необходимых физико-механических свойств. Время дополнительного экспонирования может быть меньшим или равным времени основного экспонирования.

Контроль формы. Показатели качества флексографских форм включают наличие печатающих элементов требуемых размеров, формы и структуры поверхности, определенную высоту рельефа, соответствующую характеру изображения на печатной форме, а также необходимую адгезию к подложке.

К возможным дефектам форм, изготовленных по цифровой технологии, относится появление на форме (и возможно впоследствии в печати) одноцветного муара из-за циклического разнообразия форм печатающих элементов, соответствующих одному и тому же уровню серого, т. е. в зонах постоянного тона растровые точки имеют одинаковую площадь, но разную форму. Причина этого состоит в комбинации воздействия кислорода на фотополимер вдоль контура окна на маске и технологии растрирования, так как уменьшение площади печатающего элемента пропорционально изменению его периметра, размер элемента на печатной форме будет зависеть от его геометрической формы. На возникновение дефекта также оказывают влияние мощность лазера, чувствительность масочного слоя, траектория движения щеток в вымывном процессоре. Избежать его возможно путем оптимизации алгоритмов растрирования и устранения разницы в форме печатающих элементов.

Цифровая технология изготовления форм на гильзах путем лазерного экспонирования фотополимеризуемых пластин с масочным слоем состоит из следующих этапов:

• предварительное экспонирование оборотной стороны пластины;
• монтаж пластины на гильзе с помощью липкой ленты;
• установка гильзы в сменный держатель экспонирующего устройства;
• воздействие лазером на масочный слой фотополимеризуемой формной пластины;
• экспонирование фотополимеризуемого слоя УФ-А-излучением.

Все последующие операции: вымывание, сушка, финишинг, и дополнительное экспонирование проводятся в обычном порядке, но на специальном оборудовании для обработки цилиндрических печатных форм. Для получения бесшовных печатных форм из фотополимера пластина экспонируется с оборотной стороны, затем крепится вокруг гильзы, края пластины крепко сжимаются встык и фотополимер расплавляется для скрепления краев пластины. После этого он шлифуется до необходимой толщины в специальной установке и на бесшовную поверхность наносится регистрирующий термочувствительный масочный слой. На нем лазером записывается изображение, далее следуют операции формного процесса. Формы, изготовленные по технологии компьютер - печатная гильза (CTS), не требуют компенсации искажений, связанных с растяжением формы.

Цилиндровые бесшовные (рукавные) формы (digisleeve ) изготавливаются на полимерном формном материале в виде гибкого полого цилиндра, который натягивают на гильзу, и далее ее обрабатывают на оборудовании, предназначенном для цилиндрических форм. В зависимости от свойств фотополимеризуемого слоя после лазерной записи изображения на масочном слое и экспонирования обработка может проводиться либо вымыванием, либо термическим проявлением незаполимеризованной ФПК.

Компрессионные гильзы используются при печатании с тонких печатных форм. Поверхность гильзы обладает высокими компрессионными свойствами, за счет чего под давлением при печатании мелкие печатающие элементы частично вдавливаются в компрессионный слой из полиуретанового эластомера. В результате плашка вдавливается меньше и на ее долю приходится большее удельное давление (рис. 2.15 ). Это позволяет печатать с одной формы различные по характеру изображения без сильного растаскивания.

Преимущества бесшовных форм заключаются в высоком качестве печати, точном соблюдении приводки, высокой скорости печати, возможности управлять размещением на форме повторяющихся изображений (раппортов). Для формирования бесшовных (бесконечных) изображений необходимы соответствующие программное обеспечение и алгоритмы растрирования. Большое влияние на результаты записи информации оказывают параметры гильз (диапазон диаметров, весовые характеристики) и оптико-механическое оснащение устройства, обеспечивающее необходимую длину хода фокусирующего объектива. Сопряжение устройства лазерной записи с оборудованием для последующей обработки дает возможность создания единой автоматизированной технологической линии по изготовлению гильзовых форм.

Для изготовления печатных форм лазерным гравированием служат формные цилиндры или гильзы с покрытием из эластомера. В состав резиновых покрытий входят полимеры (например, этиленпропиленовый каучук, акрилнитрилбутадионовый каучук, натуральный и силиконовый каучуки), наполнители (сажа, мел), инициаторы и ускорители (сера, амиды и перекиси), пигменты, красители, пластификаторы и другие компоненты. Формные цилиндры имеют длину по образующей до нескольких метров и диаметр до 0,5м.

Подготовка формного цилиндра начинается с механической очистки старого покрытия и пескоструйной обработки поверхности стержня. На очищенную поверхность наносится клеевой слой, состав которого выбирается в зависимости от материала стержня и состава эластомера. Пластина из эластомера толщиной от 3 до 10 мм накладывается на клеевой слой и заматывается бандажной лентой. Цилиндр помещается в автоклав, где вулканизируется при давлении 4-10 бар несколько часов в атмосфере пара или горячего воздуха. После удаления бандажной ленты поверхность цилиндра обтачивается и шлифуется. Размерные параметры и твердость формного цилиндра подвергаются контролю.

Эластомерные формы, гравированные газовым лазером, изготавливаются для печатания штриховых и растровых изображений с относительно невысокой линиатурой (до 36 лин/см). Это связано с тем, что удаление эластомера проводится с помощью лазерного излучения с размером пятна элементарной точки около 50 мкм. Большая расходимость пучка СO2-лазера не позволяет обеспечить запись изображения с высокой линиатурой. При правильном выборе режима гравирования, если размер пятна в 1,5 раза больше теоретического размера точки, между смежными строками записанного изображения не остается необработанного материала. Для получения элементарной точки размером 10-12 мкм, необходимой для воспроизведения изображения высокой линиатуры (60 лин/см), требуется пятно лазерного излучения диаметром 15-20 мкм. Это может быть обеспечено применением Nd:YAG-лазера при использовании специальных формных материалов.

Широкому применению лазеров с твердым активным веществом и лазерных диодов будет способствовать создание формных материалов (полимеров), обладающих необходимыми печатнотехническими свойствами (устойчивостью к растворителям печатных красок, твердостью, тиражестойкостью) и позволяющих обеспечить высокую производительность процесса прямого лазерного гравирования.

Гравирование форм осуществляется в установке для лазерного гравирования. Во время вращения формного цилиндра луч лазера перемещается вдоль оси цилиндра, формируя изображение по спирали. Ход спирали обычно составляет 50 мкм. Синхронизация движения формного цилиндра и лазера, а также управление лазерным излучением осуществляются с помощью компьютера.

Испускаемое лазером излучение с помощью системы зеркал направляется на линзу, которая фокусирует луч на поверхности формного цилиндра (рис. 2.16 ). В зависимости от мощности излучения и технологических параметров глубина гравирования может быть установлена от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Под воздействием лазерного излучения эластомер выжигается и испаряется в процессе, подобном сублимации, а образующиеся газообразные отходы и частицы материала отсасываются и фильтруются. Гравированная лазером печатная форма очищается от оставшихся на поверхности продуктов горения и подвергается контролю.