Электронный комплекс WetFlex

До недавнего времени информация о флексографских красках электронного отверждения (EB, Electron Beam) была противоречивой. Главным препятствием их внедрению считались высокая стоимость и большие габариты используемых устройств. Ознакомиться с одной из первых систем позволил День открытых дверей компании Fischer & Krecke, прошедший в апреле на территории фирмы UV Flex в немецком Айхштеттене, где уже несколько месяцев работает в тестовом режиме широкорулонная 10-красочная F&K Flexpress 16 S с модулем электронного отверждения.

Подтвердить, что в основе технологии не простой набор самостоятельных разработок, а комплекс увязанных химико-технологических решений и физических процессов, вышли представители Sun Chemical, Fischer & Krecke и ESI (Energy Sciences). Фолкер Линце из Sun Chemical, представленный коллегами в роли «отца» красочной системы WetFlex, начал с того, что технология — результат долгой совместной работы «большой тройки», к которой присоединилась немецкая Saueressig, отвечающая за цветовое профилирование и цветоделение.

Один из тестируемых в составе Fischer & Krecke Flexpress 16 S WetFlex компонентов — секция ламинации, работающая с отверждаемыми «электронным» способом клеями

Акцент он сделал на экологичности процесса, качестве оттисков и преимуществах, открывающих путь на рынок пищевой упаковки. Как следовало из презентации, работа WetFlex сопоставима с печатью УФ-красками (небольшое растискивание, надёжное воспроизведение областей с 2% заполнением, рабочие линиатуры до 200 lpi) при исключении проблем с запахом благодаря полному отсутствию в «электронных красках» фотоинициаторов. Сейчас краски проходят сертификацию в США и странах Европейского Союза на соответствие принятым в пищевой промышленности нормам.

К сожалению, оговорился Линце, особенности химического состава красок UniCure пока не позволяют изготовить кроющую белую EB-краску, поверх которой можно производить печать. Потому после первой секции машины в UV Flex смонтирована УФ-сушка. Докладчик сразу снял неизбежные вопросы, сообщив, что содержащиеся в предлагаемой краске фотоинициаторы аттестованы для использования в пищевой промышленности, а их процентное содержание заметно снижено в сравнении с традиционными УФ-красками. Не исключено предварительное нанесение праймера из спиртовых или водных красок с условием их полного предварительного высушивания.

О ведущихся активных работах над перспективными составами говорило наличие белой EB-краски для межслойной печати, наносимой в конце технологического процесса, в последней секции. Подтверждала их и двойственная природа белого УФ-праймера, окончательно отверждающегося, как и остальные красочные слои, в излучающей поток электронов системе EZCure-I DF от ESI на выходе из машины.

В составе системы электронного отверждения — трансформатор высокого напряжения, заключённый в вентилируемый под небольшим давлением газовый баллон, и излучающая поток электронов вольфрамовая станция ESI EZ Cure

Ключевой момент использования EB-красок — режим их последовательного нанесения «сырое по сырому», снимающий потребность в межсекционных сушках (ранее существовавшие красители этого типа не могли обходиться без них). В основе — изменение фазового состояния красок после переноса на носитель с печатной формы: высокий уровень липкости красочной плёнки гарантирует надлежащee наложение красок (треппинг) и совмещение красочных слоёв. Окончательная гарантия точной цветовой приводки — планетарная конструкция печатной машины, исключающая смещение материала при его прохождении между печатными секциями.

Особое внимание Линце обратил на потенциальный и весьма широкий спектр запечатываемых материалов, среди которых PE, OPA, PA, OPP, CPP, PET, APET, PETG, алюминиевая фольга, термоусадочные плёнки из полистирола. Но предварительное тестирование каждого носителя необходимо: например, радиационное воздействие на некоторые виды бумаг может привести к появлению запаха.

Не меньший интерес вызвал анализ печатных свойств новых красок. Первая особенность — заметно более высокая, по сравнению с водными и сольвентными, вязкость — 300–700 паскаль-секунда (Па-с), — вдвое меньшая, чем у УФ-красок (600–1200 Па-с). Вторая — сокращённый расход красок при той же плотности красочного слоя и смещение к работе на анилоксах с большей линиатурой благодаря их высокой насыщенности. В ходе 7-красочной демонстрационной печати в UV Flex сюжета 60 лин./см на скорости 400 м/мин применялись анилоксы с линиатурой 360 лин./см и рабочим объёмом 3,5 см3/м².

Отметив перспективы снижения стоимости EB-красок из-за отсутствия в них фотоинициаторов, докладчик представил данные о сокращении их потребления в сравнении с сольвентными: расход белой (анилокс 180 лин./см, 7,2 см³/м²) был оценён в 67% от расхода сольвентной (анилокс 120 лин./см, 12 см³/м²), жёлтой — в 37% (анилокс 360 лин./см, 1,9 см³/м², против 320 лин./см, 3,5 см³/м²), чёрной — 59% (360 лин./см, 2,3 см³/м² против 320 лин./см, 3,5 см³/м²). Важный штрих — незначительные отклонения оптической плотности оттиска при изменении скорости печати (для Yellow и Magenta — практически постоянной) со 100 до 350 м/мин.

Изменение оптической плотности триадных красок UniCure в зависимости от скорости печати

Одно из главных условий стабильности технологии — температурный режим, для чего разработчики из Fischer & Krecke модифицировали систему термоконтроля. Выход из регламентированного диапазона (20–30 °С) чреват проблемами с отверждением. Однако, подчеркнул Линце, отпадает необходимость в специальной системе контроля вязкости, ведь она автоматически соответствует норме при нахождении красок в указанном температурном интервале. За решение этой задачи отвечает специально настроенная система термостатирования.

Доработки «стандартной» версии Flexpress на этом не ограничились: как прокомментировали представители Fischer & Krecke, помимо конструкционных изменений, связанных с установкой габаритного блока отверждения, заменены красочные насосы, смонтирована система перемешивания красок в ракельной камере. Практически обязательным элементом стал блок коронирования: как сообщил Линце, уровень поверхностного натяжения материала перед печатью не должен опускаться ниже 40 дин/см.

О физических принципах работы станции отверждения и особенностях её эксплуатации рассказал европейский менеджер ESI Урс Лойпи. Суть системы — генерация направленного потока электронов, традиционно создаваемого нагревом находящихся под высоким напряжением вольфрамовых нитей. Выход — сквозь «окно» из фольги заданной толщины, через которое электроны попадают на проходящее по замкнутой камере отверждения полотно.

Основное условие качественного результата — атмосфера инертного газа (азот, 120 м³/ч для работающей на 400 об/мин машины в UV Flex), замещающего кислород, тормозящий реакцию свободно-радикальной полимеризации красок. Логичное технологическое следствие — установленный перед входом в цех регулярно заправляемый баллон с жидким азотом. Как пояснил Лойпи, главный критерий при разработке системы электронного отверждения — ширина обрабатываемого полотна (500–1676 мм) и скорость печати. Ориентировочная стоимость агрегата с минимальной шириной обработки (500 мм) — 350 000 евро, примерная цена установленного в UV Flex (1350 мм) — 500 000 евро. Согласно накопленной статистике, затраты на замену ресурсных деталей не должны превышать 1 евро/ч.

Ослепительно белый баллон с жидким азотом на входе в цех вполне может стать визитной карточкой UV Flex, планирующей начать приём коммерческих заказов на «электронный» Flexpress уже в июне

Таковых в блоках EZ Cure три — вольфрамовые нити (заявленный ресурс — 10 000 ч), пропускающая поток электронов фольга (2000 ч) и кольцевые уплотнители камеры отверждения (2000 ч). А расходы на азот, подчеркнул Лойпи, главным образом определяет стоимость транспортировки, т. е. территориальная близость поставщика. Уровень энергопотребления установленной в UV Flex системы был оценён в 85 кВт, расход воды для охлаждения — 60 л/мин.

Завершила мероприятие демонстрационная печать. Об отсутствии растворителей в красках присутствующим можно было не напоминать: воздух в цеху был свеж, как на улице. Не удалось выявить и специфических запахов от щедро отрезаемых печатниками образцов.

Существенная особенность выполненной 7-цветной печати — разработанный Saueressig алгоритм цветоделения MC-Flexo New, базирующийся на системе Opaltone: стандартную триаду UniCure дополняют цвета Green, Orange и Violet. Запечатываемый материал — 5-слойный полипропилен PUA, применяемый для молочной упаковки. Несмотря на вынужденное использование цветовых профилей под фольгу, к качеству градиентов и контрастности оттисков на тестовой полосе придраться было трудно, вызывали уважение равномерность заполнения и «твёрдость» точек на 1% и 2% плашках.

Подводя черту, директор Fischer & Krecke по продажам Марквардт фон Ходенберг был краток: выходящая на рынок технология WetFlex достойна внимания по ряду веских причин, среди которых снижение энергопотребления из-за отказа от промежуточных сушек; отсутствие растворителей и мигрирующих в пищевую упаковку акрилатов; резкое упрощение автоматической смывки, в которой используется обычная вода; высокие теплостойкость и механическая стойкость оттисков; высокий уровень глянца и малое растискивание. По его мнению, первые успехи должны закрепить скорые установки аналогичных систем в Германии (контракты уже подписаны). На вопрос о готовности российского рынка к подобным технологиям ответ сможет дать только время. Пока же, отметил директор Fischer & Krecke по маркетингу Вернер Фассе, на рынке Восточной Европы востребована техника «начального» уровня по цене 1,5–2 млн евро.