2022年印刷胶辊的印刷适性分析分享 .pdf

印刷胶辊的印刷适性分析博星国际贸易（上海）有限公司华南地区经理税 俊作为拥有悠久历史和久负盛名的许多国际知名品牌印刷机的主要原装胶辊生产供应商，德国 B?ttcher (博星)国际集团 公司由于始终坚持高标准的生产和品质要求，以及精益求精的科学研究态度，尤其在印刷胶辊及印刷全方位平衡方面取得的众多成果 ，为印刷机朝着更高速、更高效、更稳定的优质印刷境界提供了有力的支持。以前博星公司曾介绍过印刷胶辊的橡胶材料生产和胶辊的制造过程，原料及工艺过程的选择怎样直接影响到胶辊各项品质的表现，以及相同成分的橡胶经过不同的生产工艺可以得到不同的橡胶性质。B?ttcher 公司每年研发及测试上千种橡胶配方，以配合各种不同工业的多样化要求：造纸、冶金、纺织、木材、玻璃、塑料加工、印刷、扶手、办公设备等等，而最终往往只会选定几十种，甚至一、两种应用于印刷工业。由此可见，橡胶的种类极多，工艺控制的要求也高。那么，什么样要求的胶辊才是真正适用于印刷环境的呢？印刷环境又会对印刷胶辊产生什么样的影响呢？印刷胶辊的技术参数及对印刷的影响一. 印刷环境对橡胶的品质要求从胶辊在印刷中的必须表现来看，橡胶的品质对于印刷胶辊在印刷中的作用和影响是根本性的，它主要可以达成和控制胶辊在印刷中的以下表现：1. 能把油墨以均匀的墨膜 /水膜形式分离。2. 保证连续平滑的油墨 /润版液传输。3. 形成油墨 /润版液蓄积以弥补印刷输送环节造成油墨/润版液不均的缺陷。4. 补偿几何差变。5. 补偿和抑制振动。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 6. 控制热增长。7. 与印刷机上媒介质的化学兼容性，如油墨、润版液及清洁维护的化学品等。8. 抗臭氧、老化，保持稳定的硬度。9. 良好的热和电的传导性。10. 良好的弹性和回复性。11. 抗磨损和抗撕裂的能力。二. 印刷胶辊的表面结构对印刷过程的影响在印刷胶辊的技术指标中，表面粗糙度是达成胶辊传递油墨和润版液的一项重要性能。一般来说，印刷墨辊要求表面粗糙度为6 20 微米即可，而酒精水辊的表面粗糙度为 4 10 微米即可，有的印刷机为了增加带水的能力，水辊的表面研磨得更细，比如：在小森印刷机上的酒精润版水辊的表面粗糙度为2 6 微米。胶辊的表面粗糙度在印刷中的作用是至关重要的，它既要准确的计量所传递的油墨和水，保证传水传墨的稳定性，从而保证印刷色彩的稳定，同时，能把油墨以均匀的墨膜 /水膜形式分离，保证连续平滑的油墨/润版液传输，并形成油墨 /润版液蓄积以弥补输送环节造成的不均缺陷。但是，在实际的印刷过程中，由于印刷压力和与胶辊接触的其他化学品的作用，胶辊总会造成表面结构的损失，我们称之为表面釉化现象。以下是对釉化现象的发生以及在印刷中产生的不良后果的分析研究。1. 胶辊表面的釉化结釉的印刷胶辊表面积损失，同时胶辊的硬度变大，弹性降低。胶辊表面发生釉化现象是不可避免的，胶辊结釉时不要草率的认为胶辊已经老化、失去印刷功能，也不要粗暴地使用含颗粒的物质去清洁或打磨胶辊表面（这种做法目前在印刷厂中普遍存在，由于违背釉化的原理，效果也并不理想），向博星的专业技术人员咨询，可通过化学方式恢复胶辊。2. 釉化现象产生的原因在印刷过程中，一些残留的杂质堆积在胶辊的橡胶表面。它们中的某些残留物可以通过水或溶剂清洁，但仍会有少量留在橡胶表面的微孔底部。这些残留物在孔内长时间的堆积，在印刷压力和热量的作用下，最终使胶辊表面发生釉化。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 值得一提的是，一些清洁剂本身的清洁能力不足或自身的残留物过多（如一些劣质的煤油、汽油、酒精） ，都会加快釉化的过程。不及时处理，釉化层会越来越厚，对印刷造成极大的困扰。图 2.6 是一个新的胶辊表面状态示意图：图2.6 新的胶辊表面结构图 2.7 是一个釉化的胶辊表面状态示意图：图2.7 釉化的胶辊表面结构3. 釉化现象造成的不良后果A.使橡胶表面积大大减少，油墨和润版液转移性能不良，印刷困难。以下一组数据可以说明问题（以海德堡印刷机为例）：普通胶辊：在印刷机运转百万转以后，橡胶表面开始结釉。优质胶辊：在印刷机运转五百万转以后，橡胶表面积残留不到30% 。博星免釉化胶辊：在印刷机运转三千万转以后，橡胶表面积可以保持在 70% 以上。B. 釉化使胶辊表面变硬，导致印刷压力增大，调校墨辊和水辊的压力困难。并直接导致以下问题：印品油墨密度不足干燥慢名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 水墨平衡不稳定增加纸张浪费并且清洁困难二. 胶辊粘弹性原理是胶型选择的依据之一1. 胶辊粘弹性的基本原理博星在平版印刷中使用的胶辊材料是粘弹性相对滞后的橡胶材料，也就是说平版印刷中使用的胶辊材料弹性很小，这是为什么呢？橡胶作为一种粘弹性材料，其弹性的基本原理是在周期性的应力作用下产生周期性的应变，而且相位滞后于应力。在应力-应变曲线上形成所谓的滞后圈的面积即是材料结构阻尼所耗散的能量，即由机械能转变为热能， 这一过程叫作内耗。在印刷过程中，这种内耗若得不到及时的发散，会使胶辊及周围环境温度升高，胶辊受到长期低温焦灼后会极大程度地影响自身寿命，而且油墨在高温影响下流变也会不稳定，由此会导致印刷调节的困难、印刷速度对印品质量的失控。墨辊在油墨传输过程中温度的上升，是由墨辊间的接触压力引起的，接触压力与接触面积有关，在胶辊长度一定时，即与接触宽度有关。图 2.1 是印刷胶辊的温度升高和墨辊间接触宽度的关系曲线。5 10 15 20 25 墨辊接触宽度(mm) 图2.1 : 胶辊的温度和接触宽度的关系胶辊的温度升高与接触宽度成线性关系，大约接触宽度每增加1 毫米，胶辊温度约升高 3摄氏度。胶辊温度的升高引起墨辊直径的膨胀，两者也成线性关系， 而且橡胶层愈厚，墨辊直径的膨胀量愈大。见图2.2。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 墨辊直径的20mm橡胶层厚度热膨胀量(mm) 15mm橡胶层厚度1 13mm橡胶层厚度10mm橡胶层厚度0.5 20 40 60 80 温度的升高() 图2.2 : 胶辊温度和直径的关系因此，在匀墨系统中，不增大墨辊的直径，而是增加墨辊的数目，就不仅能够提高匀墨系数，而且可以保持墨辊间接触宽度不再增大，胶辊的温度上升不会很高。而且，为了保持胶辊尺寸的稳定性，所包覆的橡胶厚度小，会更有利于印刷温度的控制。在传输油墨的过程中，胶辊的不断辗压和摩擦，会造成印刷机输墨装置温度的慢慢上升。图 2.3 是在小型双色胶印机上，连续印刷过程中，所测定的温度变化情况：墨斗串墨辊着墨辊29 七小时四小时两小时23 温度() 图2.3: 输墨装置的温度变化图当机器运转两个小时以后，墨斗、串墨辊、着墨辊的温度都有所升高，四小时后，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 温度继续升高，温度最高的地方是串墨辊。当印刷机运转到七小时后，墨斗、串墨辊、着墨辊的温度才几乎相等。因此，为使输墨系统的温度不上升得过高，降低串墨辊的温度可以收到良好的效果。目前很多先进的印刷机一般都在串墨辊的附近安装了冷却系统，来降低印刷过程中输墨系统的温度，就是基于这个原因。2. 胶辊粘弹性的实际应用在实际印刷生产中，橡胶的粘弹性效应对胶辊的动态硬度，印刷压力以及胶辊内的热量积累都会产生直接的影响，表2.1、表 2.2、表 2.3 和图 2.4 就分别对此进行了详细的说明。印刷机海德堡 SM 102 曼-罗兰 COLORMAN 曼-罗兰 ROTOMAN 张/小时13000 40000 60000 速度（米 /小时）2.70 12.0 10.5 胶辊直径（毫米）60 140 92 转速（转 /秒）14.4 27.3 36.3 跳动（次 /秒） ）28.8 54.6 108.9 跳动次数少的胶辊更加容易热积累表2.1: 不同印刷方式胶辊的动态跳动测试0102030405060708090单张纸卷筒纸热积累图2.4: 不同印刷方式热积累的比较名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 从图 2.4 和表 2.1 看出胶印中的热量积累是比较容易发生的，因此在平版印刷中使用的胶辊材料应该选取粘弹性相对滞后的橡胶材料，控制胶辊尺寸稳定性和橡胶老化，防止过度的印刷压力，是非常重要的。性质橡胶 1 橡胶 2 静态硬度（ Shore A）25 25 滞后系数0.17 0.05 压力深度设置（mm）0.30 0.30 静态压力（ N/mm ）0.15 0.15 动态压力（ N/mm ）0.68 0.40 动态硬度（ Shore A）43 31 压痕的最大压力（MPA ）0.06 0.036 扭矩（ N/mm ）1.20 0.15 温度累积（ K）8 3 转动速度（ m/s）15 15 以上数据是对厚度为一米的橡胶测试所得表2.2: 橡胶的粘弹性对胶辊动态硬度,温度,压力的实际影响从表 2.2 我们可以看出，同样是绍氏25 度的橡胶，内耗比较大的橡胶材料在印刷过程中的动态压力，动态硬度都比较大，并且在相同的印刷条件下比较容易积累热量。温度（摄氏度）直径（ mm）压痕宽度（ mm）压力（ N/mm ）20 160.000 5.00 0.05 40 160.053 6.96 0.14 60 160.106 8.50 0.24 表2.3: 温度，压痕宽度和压力的关系同时，从表 2.3 可以看出，较高的温度和较宽的压痕都会导致印刷过程中的实际压力的非线性增加，从而引起胶辊体内的热积累剧增，直接导致胶辊损坏。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 因此，无论是否已经选取在一定温度下可正常使用的合适的胶型，在实际印刷中，都应该采用合适的压痕（印刷生产商一般都会在说明书中提供其原装胶辊的合适的压痕要求），并采取措施阻止温升。尤其在机器空转的时候，博星公司为此专门研究出了空车保护膏，以替代过去常使用的一些无效的措施。三. 印刷胶辊适应的硬度胶型和硬度对于不同的印刷方式来说是非常的重要的，不同的印刷要求有不同的机械标准和化学标准。对于大多数的普通印刷中,印刷胶辊的硬度从一定程度上可反映橡胶的品质，硬度过大可能其抗腐蚀能力得到一定增强，但是带水和带墨的能力下降， 并且对于印刷机器的损耗以及对于PS版的图文的磨损增加。 硬度过小则可能因抗压和耐腐蚀的能力差而造成胶辊使用寿命过短的。对于印刷胶辊的硬度要求：在要保证良好的上水和上墨的能力，且有足够的抵抗化学腐蚀和物理作用的能力前提下，印刷胶辊的硬度应适当的降低。目前，博星在为各印刷机制造商所提供普通油墨印刷机的原装胶辊的硬度标准是Shore A 25。在实际的印刷应用中，选用适当的胶型可首先避免由于胶辊本身角色的不恰当而引发的印刷质量故障，以保证稳定顺畅的印刷。表 2.4 是博星为海德堡 ,罗兰,高宝,三菱,小森等著名的印刷机的不同印刷方式和不同功能的印刷胶辊选取的胶型和硬度标准：胶辊胶型硬度(Shore A) 应用墨辊179 25 一般传统油墨725 471 40 38 UV 油墨一般 / UV 油墨酒精水辊119 25 一般酒精润版144 115 171 25 25 25 减少酒精印刷免酒精印刷一般 / UV 油墨表2.4 优质印刷胶辊的胶型和硬度即博星的普通油墨印刷墨辊一般都采用免釉化橡胶179 25的胶型和硬度，一般酒精水辊采用亲水性能好的119 25的胶型和硬度。在进行UV 印刷时则采用抗名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - UV 油墨腐蚀的 725 40 的胶型和硬度作为印刷墨辊，兼容性更强的471 38的胶型和硬度用于普通和UV 两用印刷墨辊， 171 25 的胶型和硬度用于普通和UV 两用印刷水辊。对于在印刷机上的自动清洗装置所使用的胶辊，博星提供的原装胶辊的胶型对清洁剂的传输作用和自洁能力都很好，而且抗腐蚀性能好；另外，对于印刷中常出现的纸毛纸粉问题，博星也有专门的除脏胶辊。四. 胶辊压力对印刷的影响印刷压力是胶辊的各项技术指标在印刷过程中的综合体现，胶辊的印刷压力表现基于其硬度、弹性、表面粗糙度等性能基础之上，对于印刷机上不同位置的胶辊其压力标准也是既定的。胶辊的压力调节在印刷中直接影响到印品的质量，并且还直接影响到印刷其他的相关成本，例如：胶辊的寿命，机器的折旧，电费的损耗等等。012345678910111213141516171819204mm6mm8mm压力（kg）图2.8 胶辊压痕宽度和印刷压力的关系从图 2.8 我们可以看出，当压痕宽度为4 毫米时，胶辊压力达到1.8 公斤，而当宽度为 6毫米，压力达到6.35 公斤，当宽度为 8 毫米时，压力已经达到14.9公斤。因此我们得出以下结论：1增加 50%的压痕宽度会增加250%的胶辊压力。2增加 100%的压痕宽度会增加725%的胶辊压力。所以，在不影响印刷质量的前提下，胶辊压力应该越轻越好。因为在实际操作中，压痕宽度即是印刷压力的表现，印刷生产商所提供的压痕宽度要求即是已名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 经过测试的原装胶辊的印刷压力标准，最好不要随意更改。对于印刷成本控制，印刷压力的影响也是很大的。笔者曾做过以下测试：机器：海德堡 CD 102 五色印刷机机身编号 :530.664 油墨：杭华油墨 ,标准四色印刷润版液：BottcherFount 3010 印刷压力代表辊：直径60 的靠版墨辊印刷速度： 10000 张/小时工作时间： 24 小时/天原装墨辊硬度： Shore A 25 原装水辊硬度： Shore A 25在第二个月将印刷压力调节到第一个月的50%，得到了表 2.9 的结果。胶辊压力电耗费油墨耗费润版液耗费第一月3.6kg 墨杠： 4.3mm 17000 度820kg 86kg 第二月1.8kg 墨杠： 4.0mm 11000 度600kg 70kg 节约量35% 27% 18% 表2.9 印刷压力对成本的影响从表 2.9 可以看出，在印刷过程中印刷压力对印刷的成本影响是相当大的。五. 实际生产中印刷胶辊技术指标变化的可接受范围尽管德国博星总公司拥有很好的研究机构，对胶辊以及其生产环境的相互影响和适应能力都做了很多研究，但作为博星公司的代表，要求我们必须注重在中国实际生产中的数据。为此，笔者专门做了关于在生产中印刷胶辊技术指标变化的详细调查研究，总结出在高速印刷过程中如何通过掌握胶辊的技术参数变化来对印刷机运转过程实行预见性的控制。设备：海德堡 CD102 出厂年份：1992年印刷介质：普通油墨，铜版纸印刷产品：精美画册机器速度：平均 11000张/小时胶辊：原装博星胶辊工作状态： 两班/天，工作 24小时，实际正常运转时间约18 小时/天通过对该机器的第一个色组进行三个月的技术跟踪，定期测试其胶辊的硬度、直径以及表面状态等指标，在博星公司指导的规范清洁情况下，墨辊表面硬度变化在 Shore A 2以内，直径变化在2%以内，表面结构的损失在10%以内，在这种名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 情况下，印刷仍进行得比较顺利，经保养后恢复。对于高品质的印刷，胶辊的技术指标可接受变化范围如下：1.硬度指标标准硬度：Shore A 25 ( 海德堡 CD 102 ) 可以接受的硬度变化： Shore A 5 如果超出此硬度变化的范围， 可能会导致印刷问题的发生， 也较难保养恢复。2.直径指标可以接受的直径变化：5% 如果超出此直径的变化，需要尽快更换。3.表面粗糙度若不考虑磨损的情况，而仅以胶辊表面的釉化程度来认定。当釉化而使得表面积损失达30%以上，就会导致印刷问题的发生，对于品质好的胶辊，可采取措施恢复；当釉化而使表面积损失到50%以上，即使暂时采取措施恢复，也应考虑更换胶辊。因此，应该注意及时清洁、保养胶辊。在操作过程中，应以印刷品的要求和操作者的预见性来结合考虑。如果3个月内就产生超出允许范围的变化，应该首先检查是否使用了不适当的胶辊（如 UV印刷时使用普通墨辊和水辊） ，其次是否使用了不恰当的油墨、润版液或清洁剂。在印刷的过程中，胶辊故障的发生的原因往往是多种多样的，而影响胶辊正常使用和寿命的因素也是和所使用的其他印刷辅助器材息息相关的。例如；优质的印刷胶辊配合使用不当的纸张会因表面结晶而导致印刷问题，长期使用含有芳香族的油墨进行印刷或长期使用含有芳香族的清洁剂清洗胶辊，都会对印刷胶辊造成伤害，从而影响印刷的品质对于印刷过程中由于化学品造成的印刷问题，可以寻求博星公司技术人员的帮助，并且博星公司建议印刷企业尽量选择对印刷胶辊无伤害的、 印刷适性能相互平衡的印刷器材，这样才能做到资源的最优化配置。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -