Hvad er Flexotryk maskinen?

Flexografi giver mulighed for hurtigere trykning og nye teknikker.

Den tekniske udvikling af flexotrykmaskiner i dag går imod hurtigere trykning og hurtigere omstillingstid. Der anvendes for eksempel flere farveværker i samme trykværk. Det giver mulighed for bedre farveseparation i såvel fuldtone- som rasterflader. Bedre præcision i det såkaldte register indebærer, at pasningen mellem farverne fra det ene trykværk til det næste skal være nøjagtig for at opnå et korrekt trykbillede. Dette kan opnås med en mere præcis montering af trykpladerne ved hjælp af såkaldte mikromærker i pladen. Udviklingen går også mod anvendelse af kammerrakelfarveværker og finere aniloxvalser, som giver en mere præcis farveudmåling. Desuden er det vigtigt, at maskinerne er lydsvage og nemme at betjene samt, at energiforbruget er reduceret mest muligt. Dette opnås bl.a. ved at automatisere og indføre computerstyring på de automatiske processer.

Inden for periferiudstyr (dvs. udstyr, der ikke indgår direkte i trykprocessen) sker der en udvikling mod mere effektive og mindre miljøbelastende vaskeprocesser. Endvidere udvikles nye fotopolymerplader, herunder plader, der kan udvaskes med vand (dvs. at ikke-hærdet fotopolymer bliver fjernet ved fremstilling af trykbilledet), og der anvendes lasergravering af såvel gummi som fotopolymerplader

Flexografisk produktion

Trykværket

Trykværket i flexografi er på den ene side meget enkelt, idet det reelt kun består af en aniloxvalse, en kammerrakel, en trykcylinder med kliché samt en modtrykscylinder.

Men på den anden side er der så mange faktorer omkring aniloxvalsens specifikationer contra klichéens rasterfinhed  der alligevel gør trykværket og trykningen til en mere kompliceret sag.

Da der oftest trykkes fra rulle til rulle med en hastighed på helt op til 365 meter pr. minut og da tryksubstratet ofte er en ikke-sugende plastfolie, stilles der store krav til tørring. Derfor er der efter hvert trykværk monteret en tørresektion, således at farven er næsten tør inden næste farve påføres.

Aniloxvalsen forsynes med farve af kammerrakelsystemet. Farven overføres til Klichéen som afsætter trykket på trykemnet.

Aniloxvalsen

Trykværkets aniloxvalse er hele hjertet i flexografien. Det er aniloxvalsen der modtager farven fra kammerraklen og videregiver denne til klichéen på pladecylinderen. Aniloxvalsens overflade består af en mængde små fordybninger kaldet celler eller kopper.

De bedste aniloxvalser er laser-graverede keramiske valser. En stålvalse oversprøjtes med en 0,002 – 0,004 mm tyk keramisk plasmaoverflade under ekstrem varme (ca. 20.000 grader). Derefter bliver kopperne brændt/graveret af en CO2-laser. Den keramiske overflade er så hård at den uden problemer kan modstå den barberbladsskarpe stålrakels evige slid.

Aniloxvalsen defineres ved fire mål: celleåbning ( i my), celledybde (i my), antallet af celler pr. cm (også kaldet aniloxvalsens rasterfinhed) og koppernes samlede volumen (udtrykt i cm3 pr. m2).

Cellevæggene og det areal der er imellem cellerne opfylder desuden to meget vigtige formål. For det første skal de kunne holde de enkelte cellers farve adskilt og for det andet skal de fungerer som støtte for raklen og for klichéens rasterpunkter. Arealet mellem cellerne (på engelsk kaldet „land“) må af hensyn til trykkvaliteten ikke være større end 1/10 af celleåbningen ved optimal farveføring.

Da to aniloxvalser med et ens antal celler pr. cm jo godt kan have forskellige kopdybder og dermed også dossere forskellige farvemængder, opererer man med aniloxvalsens kopvolumen, x-antal cm3 pr. m2, som er et udtryk for hvor meget farve aniloxvalsen kan indeholde og dermed afgive.

Dette kan også bruges når man fx ønsker at kontrollere om en aniloxvalse er slidt. Ved at indsprøjte en specifik mængde væske på aniloxvalsen og fordele væsken på så stort et areal som muligt på aniloxvalsen, kan man efterfølgende trykke væsken over på papir. Trykkeren kan så på papiret elektronisk måle de enkelte rasterpunkters areal og form og ved at dele indsprøjtet væske med den opmålte trykflade får man et nøjagtigt mål for aniloxvalsens kopvolumen.

Celleåbning og celledybde defineres i mikron (0,001 mm)

Forholdet mellem celleåbning, cellevæg og det mindste rasterpunkt skal blandt andet være således at rasterpunktet ikke kan „falde ned“ i en aniloxvalsecelle. Klichéens rasterpunkt skal derfor blive standset af cellevæggene. Ellers ville det betyde, at rasterpunktet bliver dybbet i farve således at der også vil være farve på rasterkeglens sider, hvilket vil give et „beskidt“ trykbillede.

Aniloxvalsens celler. Øverst til venstre ses et rasterpunkt der „falder ned“ i en celle og derfor vil give et beskidt tryk.

Den ideelle farvetransport opnås, når antallet af celler er 3,5 – 4,5 gange større end klichéens rasterfinhed. Det betyder, at hvis der skal trykkes et raster på 60 l/cm skal aniloxvalsen mindst have 60 x 3,5 = 210 celler pr. cm. Dette er også for at forhindre anilox-moiré. Cellevinklen skal af samme grund helst være 60 grader i forhold til cylinderaksen.

• Aniloxvalser med et celleantal på op til 79 celler pr. cm (200 celler pr. inch) anses for at være groft og bruges til opgaver der kræver meget farve og som ikke har en rasterfinhed på mere end 20 l/cm.
• Aniloxvalser med et celleantal på 157-197 celler pr. cm (400-500 cpi)  anses for at være middel og bruges til opgaver som ikke har en rasterfinhed på mere end 56 l/cm.
• Aniloxvalser med et celleantal på 276-315 celler pr. cm (700-800 cpi)  anses for at være fin og bruges til opgaver med en rasterfinhed på helt op til 90 l/cm.
• Der findes også aniloxvalser med et celleantal på helt op til 420 celler pr. cm (1067 cpi) og som kan trykke rasterfinheder på helt op til 120 l/cm.

Kammerrakel

På de fleste flexomaskiner sidder der i dag en kammerrakel, som både indeholder trykfarven i et lukket system og samtidig opfylder sin mission, med at skrabe overskydende farve af aniloxvalsen. Kammerraklen og aniloxvalsen udgør altså hele flexomaskinens farveværk.

Kammerraklens skrabeblad er kun 0,1 mm tykt og er lige så skarbt som et barberblad. Under trykning får kammerraklen automatisk tilført farve, ligesom overskydende farve kan slippe ud af systemet. Kammeret er dermed hele tiden fyldt med farve som presses ind imod aniloxvalsen. I enderne af kammerraklen og øverst med forseglerraklen er kammeret forseglet så der ikke kan slippe andet farve ud, end det der er fyldt i aniloxcellerne. Dermed er hele farveværket/kammeret også tillukket så der ikke kan slippe fordampende opløsningsmidler ud i lokalet.

Kammerraklen kan vippes tilbage, så man får adgang til aniloxvalsen og så man bla kan udskifte rakelblade.

 Kammerraklen fungerer desuden sådan, at ubrugt farve for hver omgang bliver skyllet ud af aniloxcellerne så hele aniloxvalsen dermed bliver renset og ny farve kan påføres inden næste trykomdrejning. Dermed får hvert trykbillede „ny“ farve.

Ved farveskift og afvaskning bliver kammerraklen tømt for farve og rensevæske bliver sprøjtet ind i kammeret. Dermed bliver både aniloxvalse og kammerrakel renset og en anden farve kan påfyldes forholdsvist hurtigt.

Flexofarver

Der bruges tre forskellige trykfarver til flexografi. Vandbaserede farver, UV-farver og solventfarver. Valget af trykfarve er naturligvis afhængig af hvad der skal trykkes på.

Vandbaserede farver

Disse farver bruges hovedsageligt til pap- og papirsubstrater. Fordelene ved vandbaserede farver er naturligvis at de er de mindst miljøskadelige og at man kan vaske maskine og aniloxvalser af med vand. Men der er en del ulemper med disse farver. Farverne har en tendens til at skumme og til at blive siddende i aniloxvalsens celler. Desuden fordamper vand meget langsommere end opløsningsmidler, hvorfor tørretiden med vandbaserede farver er meget længere.

UV-farver

UV-farver fungerer efter samme princip som den fotopolymerer kliché. Ved belysning med UV-lys sker der en hærdning af farven, således at den er helt tør efter tryk og UV-lys. Derfor må der også monteres UV-lamper efter hvert trykværk, hvis man ønsker at benytte UV-farver.

UV-farver benyttes til ikke-sugende substrater som fx polyethylen og andre plasttyper. Da UV-farve ikke indeholder opløsningsmidler, er denne farve faktisk den mindst miljøskadelige flexofarve, men tilgengæld kan give både eksem og allergi ved hudkontakt, hos den trykker der arbejder med farven.

Solvent-farver

Disse farver tørrer ved en fordampning af farvens opløsningsmidler. Ethylalkohol er det mest anvendte opløsningsmidel til disse flexofarver. Farverne bruges især til trykning på fødevareemballager.

Maskintyper

Der findes principielt tre maskintyper inden for flexografien: Stak-maskinen, in-line-maskinen og encylindermaskinen / satellitmaskinen (på engelsk: Central Impression = CI).

Trykmaskinerne bliver desuden kategoriseret i enten „smal-bane-maskiner“ (narrow web) som kan have en banebredde på helt ned til kun 15 cm og „bred-bane-maskiner“ (wide web) som kan have en banebredde på helt op til 3 meter. Der findes også enkelte ark-flexomaskiner.

De forskellige flexografiske virksomhedstyper har tendens til at benytte bestemte maskiner. Fx bruger etiket-branchen oftes in-line-maskiner, mens trykkerier i den fleksible emballageindustri oftes bruger encylindermaskiner. Stak-maskinerne bruges typisk i „pose-industrien“.

In-line maskinen

In-linemaskinen har visse fordele frem for de øvrige flexomaskiner. Alle trykværker er monterede ved siden af hinanden i en højde så trykkeren nemt kan gå fra et værk til et andet og forholdsvist nemt foretage justeringer.

På in-linemaskinen er det nemmere at se banen under trykning, end på de øvrige maskiner. Desuden kan in-linemaskinen forholdsvist nemt udbygges med et eller flere værker, ved simpelthen at rykke maskinen fra hinanden og efterfølgende monterer de nye værker ind i den gamle maskine.

Ulemperne ved denne maskintype er, at der hele tiden er meget „bane“ (fx plast) inde i maskinen. Der kan være 50 meter bane imellem „føde-rullen“ og „oprulnings-rullen“.  Det betyder, at der bruges meget materiale til indretning og ved justeringer. Sidst men ikke mindst betyder den lange baneafstand imellem de enkelte trykværker, at det er meget svært at holde pasning imellem farverne.

In-linemaskinerne benyttes blandt andet til karton-foldeæsker og papirposer. Maskinerne kan også fås i meget smalle banebredder, så de egner sig til etikettrykning.

Staktrykværket

Stak-maskinen kræver mindre gulvplads end in-linemaskinen da trykværkerne hér er placeret over hinanden (i en stak).

Til gengæld er maskinen mindre tilgængelig for trykkeren, som må op og kravle for at komme til de øverste trykværker, fx ved aniloxvalseskift og klichémontering.

Da stakmaskinen i princippet er bygget som en in-line maskine, er ulemperne med stak-maskinen de samme som nævnt under in-linemaskinen.

De fleste stakmaskiner er maskiner med brede baner, men der findes også enkelte stakmaskiner med smalle baner. Disse er så små at de øverst trykværk kan nåes fra gulvet, uden at trykkeren skal op og kravle på maskinen.

Stakmaskinen bruges typisk til trykning af stabile substrater som fx „flerlags papirposer“

Encylindermaskinen

Den mest almindelige flexomaskine adskiller sig fra stakmaskinen ved kun at have én modtrykscylinder, hvorom der sidder et antal trykværker som små satellitter. Derfor kaldes denne maskine også for en satellitmaskine. Den enorme modtrykscylinder er vandkølet og skal holde en temperatur på 34 grader.

Encylindermaskinen giver et mere stabilt tryk og giver samtidig en bedre pasning imellem de enkelte farver/værker, da banen ligger roligt og fast om modtrykcylinderen under hele trykningen. Maskinen egner sig derfor godt til trykning af tynde fleksible trykemner/substrater, som cellofan og polyethylen.

In-line færdiggørelse

De nævnte maskiner kan have indbygget et stanseværk som ved selvklæbende etiketter udstanser disse og efterfølgende opruller det overskydende papir på en „affaldsrulle“ mens etiketterne rulles op på en anden rulle.

Maskinerne kan også have skærehjul som skærer banen op i smallere baner inden de rulles op på ruller.

Specielle miljø-gevinster i flexografi

Der opnås en række tekniske fordele ved overgangen til UV-teknologi, herunder mere rationel produktion, særdeles hurtig tørring og forøget trykkvalitet. Det er ikke noget større problem at holde konstant temperatur på mindre trykmaskiner, men temperaturkontrollen vil derimod være kritisk på store flexografiske maskiner. Her vil størstedelen af den energi, der tilføres UV-lamperne, opvarme modtrykcylinderen og det materiale, der trykkes på, hvilket ikke er acceptabelt. Nye „kolde” UV-lamper, nye typer farver og lakker og indføring af en kvælstofatmosfære i hærdningszonen vil kunne føre til mindre energiforbrug og hermed også mindre behov for køling og mere sikker gennemhærdning af farverne.

Der formodes at være økonomisk balance inden for de grafiske områder, hvor UV-teknologien allerede benyttes. Derimod vil det kræve betydelige investeringer og medføre forøgede driftsomkostninger at indføre UV-teknologien på nye områder, specielt inden for produktion af flexible emballager.

Udslippet af organiske opløsningsmiddeldampe (volatile organic compounds, VOC) kan i yderste konsekvens reduceres med ca. 1.100 tons pr. år ved overgang til UV-hærdende produkter inden for grafisk industri. Denne reduktion kan især findes inden for produktion af flexible plastem-ballager, hvor der i dag anvendes farver og lamineringsklæbere, som indeholder store mængder opløsningsmidler. Men det er også inden for denne branchegren, at energiforbruget vil blive større ved brug af UV-farver end ved brug af traditionelle farver. Sammenligningen afhænger dog af, om man ved brug af traditionelle trykfarver og lakker renser luften ved hjælp af en efterbrænder. Hvis det er tilfældet, er energiforbruget nærmest uændret.

UV-hærdende produkter varierer i deres hudirriterende og allergifremkaldende effekt. Det anbefales, at man undgår de mest kritiske stoffer, hvilket dog i praksis kan være vanskeligt. Hvis man ved arbejde med UV-hærdende produkter tager en række nødvendige forholdsregler, skønnes risikoen for skader dog at være lille. Der er endvidere risiko for, at restmonomerer i farvelaget kan vandre gennem tynd plastemballage og forurene fx fødevarer. Der savnes testmetoder og grænseværdier herfor. Andre problemer med UV-hærdende produkter vurderes at kunne løses ved at tage simple forholdsregler. Det gælder bl.a. lugtgener, ozondannelse fra UV-lamperne, risiko for hud- og øjenskader fra UV-stråling, farvestøvning og problemer i forbindelse med afsværtning af tryksager.