フレキソ印刷機への投資が単一の基板タイプによって決定されることはほとんどありません。軟包装市場にサービスを提供する印刷コンバーターは、入ってくる注文を処理できないために印刷機がアイドル状態にあるのは、利益を得ることができない資本であることを知っています。問題は、機械が 1 つの素材に印刷できるかどうかではなく、-過剰なダウンタイム、スクラップ、品質の低下を伴うことなく素材を切り替えられるかどうかです。
A 高速6色フレキソ印刷機機器スペクトルの中間に位置します。つまり、4-色のナロー-ウェブ ユニットよりも高性能ですが、ハイエンド映画作品専用に設計された 8- または 10 色の-セントラル インプレス（CI）ドラム構成よりは特化度が低くなります。-この機械が何を処理できるのか、-その境界がどこにあるのか-を理解するには、機械設計、材料特性、プロセス パラメータの間の相互作用に注目する必要があります。
中心的な印象のアーキテクチャ
ほとんどの高速 6 色印刷機は、中央印象（CI）シリンダー設計を採用しています。{0}{1}この構成では、6 つの印刷ステーションすべてが、大径の共通圧胴の周囲に放射状に配置されています。{3}}ウェブは各ステーションを通過するときにこのシリンダーの周りに巻きつきます。これは、インクが転写されるすべての点で素材が CI ドラムによって支持されていることを意味します。
このアーキテクチャは、基板の多様性にとって非常に重要です。スタック-タイプの印刷機（ステーションが互いに垂直に積み重ねられる）では、ウェブが複数のニップを通って上向きに移動する際に、ウェブに累積的な張力がかかります。薄いフィルムは伸びます。デリケートな紙にはシワがつきます。対照的に、CI プレスは、ステーション間の経路長が短く、CI シリンダーが連続的な支持を提供するため、ウェブを比較的安定した張力下に保ちます。
Polymer Engineering & Science で発表された研究では、マルチ-ステーションのロール-ツー-システムにおけるウェブ張力の挙動を調査し、拡張可能な基板の実行時に CI 構成がスタックまたはインライン設計よりも低いレジスタ変動を示すことが実証されました。-このため、CI ドラム プレスは一般に、混合基板の生産環境にとって最も汎用性の高いオプションとみなされています。-
基板の取り扱い: 機械に何が入るのか
紙-ベースのウェブ
紙と板紙は、ほとんどのフレキソ加工の入門レベルの基材カテゴリです。{0}新聞用紙、クラフトライナー、段ボール中材、漂白硫酸塩無地板、およびコーティングされた折り畳み段ボール原紙はすべて、毎日フレキソ印刷機を通過します。
設備の観点から紙を扱いやすくするのは、その寸法安定性です。紙は通常の生産張力下では大幅に伸びないため、6 色の見当合わせ制御は機械的に簡単です。課題は、表面強度と吸収性の別の部分にあります。-低-坪量-紙は、版との接触中に糸くずが発生し、版上に繊維が堆積し、その後の印影を低下させる可能性があります。 TAPPI T 499 (ワックスピックテスト) および TAPPI T 456 (平滑性測定) は、特定の紙グレードが表面劣化なしにフレキソ印刷の接触圧力に耐えられるかどうかを評価するための標準化された方法を提供します。
約 400 gsm を超える基板グレードでは、剛性に関連した問題が発生します。-厚いボードは CI シリンダーの曲率に容易に適合しないため、ウェブ幅全体にわたって不均一なニップ圧力が発生します。一部の印刷機には、この影響を補うために調整可能なセクターを備えたセグメント化された圧胴が組み込まれています。他の製品は、厚めの素材に均一に圧力を分散するために、圧胴上の準拠ブランケット カバーに依存しています。
ポリオレフィンフィルム
二軸延伸ポリプロピレン（BOPP）、低密度ポリエチレン（LDPE）、直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）、キャストポリプロピレン（CPP）を合わせると、世界中で印刷される軟包装フィルムの量の大部分を占めます。-
これらのフィルムには、紙とは異なる一連の課題があります。表面エネルギーが低いため、表面が処理されていない限りインクは濡れません。また、温度にも敏感です。乾燥トンネルが約 120 ～ 130 度を超えると BOPP フィルムは収縮し始めますが、PE フィルムはさらに低い温度で軟化します。
したがって、表面処理については交渉の余地がありません。{0}最初の印刷ステーションの前にインラインで設置されたコロナ放電ユニットはフィルム表面をイオン化し、表面エネルギーを約 30 ダイン/cm から 38～42 ダイン/cm-に上昇させる極性基を生成します。この範囲は、水-ベースまたは溶剤-ベースのフレキソインクが適切な濡れと接着を達成します。 ASTM D2578 は、印刷を進める前に処理レベルを検証するために使用されるダインペン試験方法を指定しています。
紙とフィルムの両方を同じラインで稼働させるコンバーターの場合、素材に応じてオンまたはオフにできるオプションのコロナ ステーションを備えた高速 6 色フレキソ印刷機が、運用上の大幅な柔軟性を提供します。この機能がなければ、未処理クラフト紙（コロナが必要ない）と未処理 BOPP（コロナが必要）を切り替えるには、フィルムをオフラインで前処理するか、一貫性のない接着結果を受け入れる必要があります。-
ポリエステルおよびバリアフィルム
ポリエチレン テレフタレート (PET) フィルムとポリアミド (PA、ナイロン) フィルムは、軟包装フィルム市場の高性能端を占めています。- PET は寸法が安定しており、伸びに強く、ポリオレフィンよりも高い乾燥温度に耐えます。多くの点で、BOPP や PE よりもフレキソ印刷機での高速印刷が容易です。
ナイロンフィルムは吸湿性に敏感です。ナイロンは周囲の湿気を吸収し、その吸収により寸法が変化します。シフトの開始時に適切に登録されていたナイロン ウェブは、一日を通して湿度が変化すると、登録からずれることがあります。通常のナイロン生産用に構成された印刷機には、ウェブ経路の周りに密閉された環境制御が組み込まれていることが多く、センサーのフィードバックに基づいてウェブの長さを動的に調整するサーボ駆動の補正ローラーが使用される場合があります。-
エチレンビニルアルコール (EVOH) またはアルミニウム金属化層を含むバリアフィルムでは、過剰なニップ圧や溶剤への曝露によってバリア層自体が損傷する可能性があるという事実に注意する必要があります。印刷機は印刷後のバリア特性を直接テストしませんが、オペレーターは、激しい印刷条件では ASTM F1927 規格に従って測定される酸素透過率が損なわれる可能性があることに注意する必要があります。
アルミ箔
アルミニウム ホイルは-通常は厚さ 6～15 ミクロン-で、主に医薬品の包装や高級菓子の包装にフレキソ印刷機で使用されます。フォイルは非多孔質、非吸収性、寸法的に硬いです。-インクは浸透ではなく蒸発によって完全に乾燥します。
フォイルの操作上の主な考慮事項は、清潔さです。フォイルの製造では、表面に転がり潤滑剤や帯電防止剤が残留します。-これらの汚れが残っているとインクの濡れを妨げます。最初のカラーステーションの直前にインラインコロナまたは火炎処理を行うのが標準的な方法です。火炎処理は、有機残留物の除去と金属表面の酸化を同時に行うため、ホイルに対して特に効果的です。
フォイルは、巻き戻しセクションや巻き戻しセクションでも慎重に取り扱う必要があります。フォイルは伸びるのではなく引き裂かれるため、ウェブの破断回復手順はフィルムに使用される手順よりも穏やかでなければなりません。多くのオペレーターは、同じ機械でフィルムからフォイルの実行に切り替えるときに、より遅い加速ランプと低い最大張力制限を設定します。
不織布
スパンボンドおよびメルトブローンのポリプロピレン不織布は、ブランド入りの医療用包装材や再利用可能なショッピングバッグの需要に牽引され、フレキソ印刷の成長分野となっています。不織布は、他の一般的なフレキソ基材とは異なる動作をします。ニップ圧力下で圧縮され、印象を通過した後に部分的に回復し、インクが表面に残るのではなく繊維のバルクに浸透するため、同等の面積のフィルムや紙よりも大幅に多くのインクを消費します。-
不織布の見当制御は難しいことで知られています。 TAPPI および AIMCAL 組織の技術議事録に文書化されている、ロールツーロール プロセスにおける不織布素材のウェブの取り扱いに関する研究では、フィルムや紙と比較して不織布に印刷する場合は印刷マージンを広くし、公差仕様を緩くすることが推奨されています。{1}不織布基材を使用する 6 色フレキソ印刷機は、通常、許容できる見当精度を維持するために、低速で動作します。-多くの場合、定格最大値の 40 ～ 60% です-。
素材ごとのインク システムの考慮事項
溶剤{0}ベース、水-ベース、UV- インクの選択は、素材の問題と切り離すことができません。
溶剤ベースのインクは乾燥が早く、フィルムやホイルなどの非多孔性の表面では非常に光沢があります。-しかし、VOC 排出規制のため、多くの場所で溶剤回収または軽減システムが必要です。これらの規則には、EPA の大気浄化法および欧州連合の産業排出指令 (IED) が含まれます。このシステムは、再生熱酸化装置または炭素吸着ユニットとすることができます。したがって、さまざまな素材に対応する必要があるマシンの場合、溶剤インクはほぼすべての素材に対応できます。しかし、ルールに従うためにさらに多くの作業が追加されます。
特に厳しい VOC 規制がある地域では、水性インクがますます主流になっています。{0}多孔質基材（紙、板紙）上ではよく乾燥し、処理されたフィルム上でも十分に乾燥します。その制限は速度です。水は有機溶媒よりも蒸発が遅いため、拡張された乾燥トンネルまたは高温のエアナイフが設置されていない限り、非多孔質基材での生産スループットが制限される可能性があります。-
UV インクは、紫外線ランプにさらされると瞬時に硬化します。蒸発によって乾燥することはまったくありません。-重合します。これは、UV インクが塗布されたとおりに基材表面に定着し、優れたドットの鮮明さと耐摩耗性を提供することを意味します。すべての素材が UV インクを同等に受け入れるわけではありません。吸収性の高い紙は、硬化が起こる前に低粘度の UV インク ビヒクルを吸収する可能性があり、インク膜の形成が不十分になることがあります。-一部のプラスチック フィルムには、表面に移行して UV 硬化の化学反応を妨げる添加剤 (UV 安定剤、スリップ剤) が含まれています。 ASTM F1942 は、フレキシブル基板上の UV 硬化型インクの性能評価に関するガイダンスを提供します。
アニロックスロールの選択と基材のマッチング
アニロックス ロールは、版に転写され、最終的には基材に転写されるインクの量を決定します。セルの体積 (1 平方インチあたりの 10 億立方マイクロメートル、BCM で表される) とスクリーン線数 (1 インチあたりの線数、LPI) が 2 つの主要な仕様パラメータです。
BCM が高いアニロックス ロールはより多くのインクを転写し、不透明な白い背景や単色のブロックに適したより厚いカバレッジを生成します。下部の BCM ロールは、細かいハーフトーン作業やプロセスの色再現に適した薄いフィルムを生成します。アニロックスの選択と基材の関係は直接的です。吸収紙は、一部のインクがシートに浸透するため、より多くのインク量に対応できます。フィルムでは、余分なインクが表面にたまり、利用可能なトンネル滞留時間内に硬化または乾燥できないため、より厳密なインク量の制御が必要です。
高速 6 色フレキソ印刷機を新しい素材に合わせてセットアップする場合、アニロックス ロールの選択は、通常、版の取り付け後に調整される最初のパラメータになります。経験豊富なオペレーターは、さまざまな LPI/BCM の組み合わせをカバーするアニロックス在庫を維持し、これまでのジョブで蓄積された経験的記録を使用してそれらを基材タイプと照合します。現在のところ、アニロックスの幾何学形状とすべての基材インクの組み合わせにおける印刷結果を確実に結びつける普遍的な予測モデルはありません。ただし、「Progress in Organic Coatings」で発表された研究では、グラビアおよびフレキソ印刷システムにおけるインク転写機構の理論的枠組みが進歩しています。-
乾燥トンネルの構成
乾燥システムはおそらく、特定の印刷機が商用速度でどのような素材を処理できるかを決定する唯一の最も重要なサブシステムです。
熱風乾燥トンネルが基本構成です。{0}加熱された空気は、印刷ステーション間に配置されたノズル アレイを介して、新たに印刷されたウェブに向けられます。空気の温度、速度、湿度の制御はマシンによって大きく異なります。入門レベルの印刷機には、固定速度の送風機とシンプルなサーモスタット温度制御が備わっている場合があります。-より高い仕様のマシンには、ブロワー モーターの可変周波数駆動、ゾーン制御の発熱体、トンネル内の結露を防ぐために気流を調整する排気湿度センサーが備えられています。-
