Почти всё о трафаретной печати

С.А. Сергеев, технический директор ООО «Анимар», канд. техн. наук, доцент, sergeev@animar.ru

Оборудование трафаретной печати

Планшетные полуавтоматы, ¾-автоматы и автоматы

Цилиндровые трафаретные плоскопечатные машины

Листовые ротационные трафаретные печатные машины

Ролевые ротационные трафаретные печатные машины

Принципы выбора трафаретного оборудования

Особенности работы на трафаретном оборудовании

Краски для трафаретной печати

Продукция трафаретной печати

Оборудование трафаретной печати

Трафаретная печать относится к способам прямой печати, при которых краска через печатную форму наносится непосредственно на запечатываемый материал (в отличие от офсетного способа печати, когда краска наносится на запечатываемый материал через промежуточную, офсетную поверхность).

Основным отличием конструкции трафаретных машин от прочих является их печатный аппарат. Печатный аппарат трафаретной машины состоит из формодержателя с печатной формой; опорной поверхности, на которой располагается запечатываемый листовой материал; ракеля и орошающего ракеля (контрракеля), предназначенных для равномерного распределения красочного слоя по форме и продавливания его через печатающие участки; краскопитающего устройства.

В соответствии с классификацией трафаретные печатные машины различаются по следующим критериям:

• форма печатающей поверхности:

- планшетные (обе поверхности печатного аппарата — плоскости),

- плоскопечатные (форма — плоская, печатающая поверхность — цилиндр),

- ротационные (и форма, и печатающая поверхность — цилиндрические);

• форма запечатываемой поверхности:

- для печати на плоских материалах,

- для печати на объемных материалах;

• степень автоматизации:

- ручные,

- полуавтоматы,

- 3/4­автоматы,

- автоматы,

- поточные линии;

• красочность:

- однокрасочные,

- многокрасочные;

• формат:

- малый (до А3),

- средний (до А2),

- большой (до А1 и выше).

Планшетные полуавтоматы, ¾-автоматы и автоматы

При работе планшетной машины на ее столе неподвижно закрепляется запечатываемый материал, над которым в момент печати фиксируется печатная форма. Во время работы ракельная система с краскопитающим устройством совершает возвратно­поступательное движение. При рабочем ходе краска под давлением ракеля продавливается через открытые ячейки формы на запечатываемый материал. При этом создается необходимый контакт формы с запечатываемым материалом, переход краски на печатные элементы оттиска, разрыв красочного слоя по толщине вследствие отхода печатной формы. Краска через ячейки формы переходит на запечатываемый материал и закрепляется на его поверхности. Для отделения листа от печатной формы требуется достаточное усилие, определяемое следующими параметрами:

• вязкость краски;
• температура краски;
• скорость печати;
• сила сцепления запечатываемого листа с печатной поверхностью;
• натяжение сетки;
• угол заточки и профиль давящей поверхности ракеля.

Такой печатный аппарат позволяет печатать на листовом материале разной массы, жесткости и толщины, в том числе негибком. Поэтому он используется почти во всех полуавтоматических машинах, где запечатываемый материал подается и снимается вручную, а также в ряде автоматов, снабженных самонакладами и приемно­выводными устройствами.

К достоинствам этих машин относится возможность работы с запечатываемыми материалами любой жесткости и поверхностями вплоть до профилированных, а также применение запечатываемых материалов большой толщины. Формат запечатываемого материала в зависимости от типа марки машины — до В1+. От полуавтомата 3/4­автомат отличается наличием автоматического самонаклада.

Стоимость таких машин доступная. Кроме того, они нетребовательны к квалификации печатника и просты в обслуживании.

В то же время скорость печати машин в основном не превышает 600­700 циклов в час (что может соответствовать профилю выпускаемой продукции: толстая, негибкая, невпитывающая).

Если нужна машина, соответствующая более высоким качественным характеристикам и скорости, следует использовать плоскопечатные автоматы: скорость работы — до 1000 листов в час; точность совмещения повторных прогонов при отлаженной технологии — ±0,05 мм; толщина запечатываемого материала практически любой жесткости  — до 3 см.

Цилиндровые трафаретные плоскопечатные машины

Печатный аппарат цилиндровых трафаретных плоскопечатных машин также работает с плоской печатной формой, а вот опорной поверхностью для запечатываемого материала служит цилиндр. Во время работы машины печатная форма осуществляет возвратно­поступательное движение (рабочий и холостой ход); ракель при этом не перемещается. Такая конструкция печатного аппарата используется в листовых машинах­автоматах, предназначенных для печатания на эластичных и мягких материалах (бумага, картон, пластик и др.).

В плоскопечатных машинах с цилиндровым печатным аппаратом запечатываемый материал соприкасается с печатной формой только в зоне текущего контакта цилиндра и печатной формы, поэтому усилие, требуемое для отрыва листа, гораздо меньше, чем у машин с плоской конструкцией печатного аппарата.

Различают две разновидности плоскопечатных машин:

• с реверсивным движением цилиндра;
• стоп­цилиндровые.

Плоскопечатные трафаретные машины реверсивного типа

В плоскопечатной машине реверсивного типа цилиндр во время печати совершает качательное движение. Автоматические цилиндровые печатные машины обеспечивают стабильность отрыва запечатываемого листа, поскольку он запечатывается в изогнутом виде и контакт печатной формы с ним обеспечивается по образующей печатного цилиндра. Применение таких машин ограничивается только плотностью и жесткостью запечатываемого материала.

Современные листовые трафаретные печатные машины­автоматы представляют собой поточные линии, которые состоят из пневматического самонаклада, печатного устройства, а также листовыводного, сушильного и приемного устройств. Производительность листовых машин зависит от конструкции, формата, характера печатной продукции и в среднем составляет 2,5­3,0 тыс. отт./ч.

При том что полезная площадь печати по сравнению с плоскопечатными машинами изменяется незначительно, существенно возрастает скорость печати. Однако уменьшается толщина запечатываемого материала (до 1 мм) и существуют определенные ограничения по жесткости, поскольку опорой для печати является цилиндр, а следовательно, материал в процессе печати должен изгибаться. Тем не менее эти машины являются более «полиграфическими» как по скоростям, так и по применяемым материалам. При этом стоят они — в зависимости от формата — в среднем в 1,5 раза дешевле стоп­цилиндровых машин.

Стоп-цилиндровые трафаретные плоскопечатные машины

В стоп­цилиндровой плоскопечатной машине для подачи листа печатный цилиндр останавливается после каждого цикла печати. В то время как цилиндр поворачивается либо остается неподвижным, печатная форма возвращается в исходное положение. Преимущество стоп­цилиндровой плоскопечатной машины заключается в том, что цилиндр остается неподвижным в течение половины печатного цикла (то есть до работы с ракелем), так что даже на самых высоких скоростях для точной подачи листов времени всегда достаточно.

Достоинством таких машин является высокая точность совмещения (±0,05 мм) на реальных скоростях работы — до 3500 отт./ч. Обслуживать их очень удобно, они практически не ломаются. При необходимости замены на новую машину их легко продать на вторичном рынке.

Листовые ротационные трафаретные печатные машины

Листовые ротационные трафаретные машины имеют цилиндрическую печатную форму и цилиндрическую печатающую поверхность. В этом случае ракель с краскоподающим устройством находится в полом формном цилиндре, поверхностью которого является трафаретная форма. Производительность машины — около 100 тыс. оттисков в сутки. Несомненные преимущества определяют высокую цену машины, что и обусловливает ее отсутствие сегодня на российском рынке.

Ролевые ротационные трафаретные печатные машины

При ротационной трафаретной печати ракель размещается внутри формного цилиндра. Печать производится при синхронном вращении трафаретной формы и печатного цилиндра и неподвижном ракельном ноже.

Ротационные устройства отличаются наивысшей производительностью, однако в операционных трафаретных машинах этот принцип построения печатных аппаратов применяется редко. Это объясняется, с одной стороны, высокой технологической сложностью изготовления ротационных печатных форм, а с другой — ориентацией трафаретной печати на мало­ и среднетиражную продукцию. Для изготовления больших тиражей экономически выгодно применение флексографской, офсетной или высокой печати. В случае если при изготовлении высокотиражной продукции появляется необходимость в использовании трафаретного способа, например для печати кроющей плашки, то применяются комбинированные машины, в состав которых входят секции трафаретной печати.

Именно в комбинированных машинах, предназначенных в первую очередь для изготовления этикеточной продукции, наиболее часто используются ротационные трафаретные секции.

Печатание на объемных изделиях осуществляется с плоских трафаретных форм. При этом универсальные машины позволяют печатать на изделиях с различной конфигурацией поверхности. Подобные машины чаще всего бывают полуавтоматическими — с ручной установкой и съемом изделия. Специализированные машины предназначены для печатания на изделиях определенной формы и размера — они могут быть оснащены системой автоматической подачи изделий.

Объемные изделия с плоской поверхностью закрепляются на рабочем столе механически. Печатание осуществляется по планшетной схеме — с перемещением ракеля при неподвижных трафаретной форме и изделии или согласованным перемещением формы и изделия при неподвижном ракеле.

Прохождение краски через печатную форму и ее количество на оттиске зависят от скорости печатания, вязкости краски, характера сетки, вида ракеля и других факторов.

Производительность печатного процесса определяется не только конструкцией машины, но и скоростью закрепления краски на оттисках. Аппаратно эта проблема решается созданием высокопроизводительных сушильных устройств. Технологически — разработкой новых рецептур красок.

Принципы выбора трафаретного оборудования

Назначение трафаретного производства, точнее вид конечной продукции, определяет требования к оснащению такого участка, а в конечном счете определит вид запечатываемого материала. Наиболее требовательное в этом отношении — декольное производство, использующее специальную гуммированную бумагу, поэтому микроклимат играет в ней главенствующую роль. Не менее важно в этом плане оснащение участков по печати на панелях автомобильных приборов и изготовлению печатных схем.

Реверсивный трафаретный автомат ESC HIGH PRESS серии Е3

Реверсивный трафаретный автомат Cyber Press от компании SPS TechnoScreen GmbH

Наименее капризны лакировальные участки, размещение которых (что, конечно, нежелательно) возможно и в отапливаемом гараже.

Следует учитывать, что большая толщина красочного слоя на оттиске (до 100 мкм) определяет требования к сушке оттисков. Как правило, трафаретный автомат агрегатируется с сушильным устройством, которое выбирается в зависимости от способа закрепления используемой краски на оттиске. Это формирует поточную линию, конечным пунктом которой является приемное устройство — стеккер. Каждый из элементов поточной линии поставляется в собранном виде, поэтому задача монтажа — соединение и согласование ее отдельных устройств. Следует учесть, что процесс сушки в этом случае требует интенсивного воздухообмена, а следовательно, на трафаретном участке необходима вытяжная вентиляция.

Обучение печатников обслуживанию машины, как правило, проходит в период ее инсталляции, чего вполне достаточно для приобретения навыков для самостоятельной работы по местному лакированию, а также одно­ или двухкрасочной печати на рабочих скоростях с соблюдением требований к совмещению.

Главное — выбрать марку и тип оборудования. И здесь возможны варианты.

Реверсивный трафаретный автомат SC-72 AII от корпорации Sakurai Graphic Systems Corp.

Классики

Даже сегодня, в не самое удачное время для полиграфии, трафаретное оборудование продолжает пользоваться спросом. Одна из причин — нежелание полиграфических предприятий отдавать хотя бы часть заказа на сторону. Наиболее востребованными у нас в стране являются 1/2­ и 3/4­автоматы, а также плоскопечатные реверсивные и стоп­цилиндровые автоматы: полу­ и полноформатные. Ротационные листовые и тем более ролевые машины, имеющие узкую специализацию, сегодня на отечественном рынке не востребованы.

Признанными в мировом масштабе классиками по выпуску листовых трафаретных печатных автоматов считаются следующие компании:

• немецкая Europa — Siebdruck­mashinen — Centrum GmbH &CoKG (ESC) с более чем 50­летним стажем в этой области;
• возродившаяся недавно немецкая SPS Technoscreen GmbH;
• японская Sakurai Graphic Systems Corp.

Возможности этих машин можно проиллюстрировать на примере реверсивных и стоп­цилиндровых автоматов компании ESC, сравнительные характеристики которых представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1. Технические характеристики трафаретных реверсивных автоматов ESC HIGH PRESS серии Е3

Таблица 2. Технические характеристики трафаретных стоп-цилиндровых автоматов ESC HIGH PRESS PLUS серии Е3

Таблица 3. Технические характеристики трафаретных печатных машин АТ корпорации Atma

Данные машины задают тон по точности совмещения многокрасочных оттисков, производительности и трудоемкости печатного процесса, длительности перенастройки и многому другому. А компании, их производящие, до недавнего времени задавали тон по уровню цен на машины.

¾-автомат ATMA 80P/B от компании ATMA

Китай проснулся

Прежде всего следует определиться с понятием «Китай». Если к нему отнести и Тайвань, то там расположена всемирно известная фирма ATMA. Она производит трафаретные плоскопечатные 1/2­ и 3/4­автоматы различной производительности, рабочих форматов и модификаций (табл. 3).

Это Китай, у которого остальным еще нужно учиться и учиться. Каждая из машин, представленных в таблице, имеет свою особенность. Так, АТ 80 Р/В, уступая остальным в скорости печати, может печатать в режиме 3/4­автомата на любых жестких материалах. Эти машины востребованы во всем мире, и их продажи, по мнению специалистов ATMA, в настоящее время возвращаются к привычному уровню.

Что касается трафаретных автоматов, то следует назвать такие фирмы, как:

• Jinbao Screen Printing Macinery Co, Ltd;
• Wenzhou Feibao Screen Printing Machinery Co, Ltd;
• AIKYU (Shanghai) Machines & Technology Co, Ltd.

Фирма Feibao выпускает реверсивные автоматы трех модификаций, Jinbao — по одной модели реверсивного и стоп­цилиндрового автомата (помимо 1/2­ и 3/4­автоматов), а вот AIKYU — полную линейку трафаретного оборудования. В ассортименте компании — плоскопечатные ½1/2­ и ¾3/4­автоматы, реверсивные и стоп­цилиндровые трафаретные автоматы, сушильные устройства различных типов, приемные платформы и стеккеры, а также станки для натяжения сеток,  заточки ракелей и многое другое.  Всё перечисленное оборудование компании имеет высокое качество и конкурентоспособные цены. Помимо этого фирма предлагает широкий ассортимент расходных и печатных материалов для трафаретной печати. Характеристики реверсивных и стоп­цилиндровых автоматов AIKYU приведены в табл. 4 и 5.

Таблица 4. Технические характеристики трафаретных реверсивных автоматов AIKYU

Реверсивный трафаретный автомат JB-720 от компании Jinbao Screen Printing Macinery Co, Ltd

Реверсивный трафаретный автомат FB-800 от компании Wenzhou Feibao Screen Printing Machinery Co, Ltd

При желании данные табл. 4 и 5 можно сравнить с данными табл. 1 и 2 и убедиться в том, что технические возможности китайских автоматов не уступают характеристикам автоматов, изготовленных «классиками».

Конечно, не в таблицах дело — бумага всё стерпит. Однако машины работают, обеспечивая заявленные в этих таблицах характеристики и качество продукции не хуже своих старших братьев, — и это при том, что их стоимость гораздо меньше. Прошло время, когда китайские машиностроительные фирмы радовались каждой продаже, не заботясь о ее последствиях. Сегодня они уверенно завоевывают рынок под лозунгом: «Если качество одинаково, клиент не должен платить больше».

Трафаретный реверсивный автомат AK-W-780 от компании AIKYU (Shanghai) Machines & Technology Co, Ltd с сушильным устройством

Особенности работы на трафаретном оборудовании

Подготовка листовых трафаретных машин­автоматов к печатанию состоит из следующих операций:

1. Подготовка листопитающего, листопроводящего и приемно­выводного устройств; методика соответствует стандартной настройке листовых печатных машин.
2. Подготовка печатного аппарата — установка и предварительная приводка печатной формы, регулировка зазора между формой и запечатываемым материалом, установка ракеля и регулировка силы его давления и угла наклона; загрузка краскопитающей системы краской и регулировка подачи ее на форму.
3. Точная приводка.
4. Подготовка сушильных устройств — регулировка температуры воздуха в сушильной камере и интенсивности воздухообмена.

После приладки приступают к печатанию тиража.

Необходимые условия печати тиража стабильного качества:

• расчет и обеспечение требуемого зазора между формой и запечатываемым материалом;
• постоянное давление ракеля по всей длине хода печатной формы;
• постоянная скорость печатания;
• надежная фиксация запечатываемого материала на печатающей поверхности;
• стабильность поведения краски при печати всего тиража;
• оптимальный режим сушки оттисков.

Краски для трафаретной печати

Применяемые в трафаретной печати краски различаются по способу их закрепления на оттиске:

• за счет окислительной полимеризации связующего;
• за счет испарения растворителя;
• за счет химического взаимодействия отвердителя со связующими;
• за счет отверждения УФ­лучами.

К достоинствам красок, закрепляющихся окислительной полимеризацией связующего, относятся: малая токсичность, отсутствие резкого запаха и хорошая адгезия к различным поверхностям. Краски образуют красочную пленку удовлетворительной прочности и высокой эластичности. Время закрепления красок этой группы в естественных условиях составляет несколько часов, а повышение температуры сушки значительного эффекта не дает.

Краски, закрепляющиеся методом окислительной полимеризации связующего, имеют время закрепления от нескольких минут до нескольких часов и поэтому могут использоваться только при печатании на ручных или полуавтоматических станках.

Краски, закрепляющиеся за счет испарения летучего растворителя, содержат в качестве пленкообразующего вещества, как правило, различные эфиры целлюлозы. От типа эфира целлюлозы зависят физико­механические показатели и адгезия красочной пленки к различным материалам. Краски этой группы для печатания на полимерных материалах отличаются высокой прочностью и быстрым закреплением. При взаимодействии поверхностей синтетических изделий с растворителями, входящими в состав трафаретных красок, происходит их некоторое растворение или набухание. Это обеспечивает прочность сцепления красочной пленки с запечатываемой поверхностью.

В настоящее время краски, закрепляющиеся методом испарения летучих растворителей, получили наиболее широкое распространение, а время их закрепления составляет от нескольких секунд до нескольких минут. Краски и лаки этой группы используют как для печатания на ручных и полуавтоматических станках, так и на автоматических машинах с сушильными устройствами.

Краски, содержащие в качестве растворителя воду, при их экологической безопасности для печати на бумаге и картоне имеют определенные трудности в применении: для них требуется специальный копировальный слой, а кроме того, краски часто подсыхают на форме, что повышает трудоемкость их использования.

Краски, закрепляющиеся за счет химического взаимодействия отвердителя со связующими, так называемые двухкомпонентные, например на эпоксидной основе, формируют на оттиске высокопрочный слой, устойчивый к действию различных агрессивных сред. Их недостаток — небольшой (несколько часов) срок использования после введения в них отвердителя.

Краски и лаки УФ­отверждения содержат в качестве связующего фотополимеризующуюся композицию. Они имеют хорошую адгезию к большинству запечатываемых материалов и образуют высокопрочные оттиски. Они не сохнут на форме и поэтому довольно технологичны в процессе печатания.

Продукция трафаретной печати

Надписи на одежде, приборные панели автомобилей, радиоаппаратуры и приборов, дорожные знаки, рекламные таблички и баннеры, постеры в дорогих журналах, надписи и изображения на посуде, подарочная упаковка, открытки и сувенирная продукция, лотерейные билеты и пластиковые карты, кинескопы, контактные подложки клавиатур, электронные платы и мембранные выключатели — все эти изделия можно изготовить способом трафаретной печати. Для части перечисленных изделий именно этот способ является и единственным. Трафаретная печать относится к специальным видами печати и обладает уникальными возможностями, недоступными для остальных видов печати. Основное ее преимущество — возможность нанесения толстого (до 100 мкм) слоя краски или лака практически на любой запечатываемый материал. Он придает изображению объемность, рельефность и насыщенность, увеличивает глянец и контрастность изображения, повышает стойкость изображения к истиранию и воздействию окружающей среды.

Если говорить о чисто полиграфической продукции — это наружная реклама, открытки, упаковка, в том числе с лакированием, включая местное. Любой журнал может стать глянцевым, если его обложку отлакировать УФ­отверждаемым лаком. 

КомпьюАрт 9'2010