Лазерная очистка анилоксовых валов: особенности технологии и предложения для российского рынка

Очистка анилоксовых валов – необходимое условие для качественной работы типографий, так как от ее результатов напрямую зависит точная и равномерная передача краски на печатную форму.

При этом последствия от некачественной очистки могут быть намного серьёзнее. Прежде всего это нестабильное качество печати. Если анилоксовый вал не способен переносить заявленное количество краски, это влияет на необходимую толщину красочного слоя, нарушает соответствие цвета, формулу краски, её плотность и даже снижает скорость работы машины. Каждая остановка машины из-за неочищенного анилоксового вала приводит к увеличению времени простоя, увеличению расхода материала, краски и растворителя.

Качественная же очистка позволяет сохранять стабильный объём ячеек анилокса, что, в свою очередь, облегчает процесс получения необходимой интенсивности цвета на печатном оттиске, или, другими словами, решает одну из наиболее сложных задач в индустрии производства упаковочной и этикеточной продукции.

Технология лазерной очистки анилоксовых валов давно известна. Она позволяет добиться отличных результатов и при этом обойтись без каких-либо расходных материалов. На отечественном рынке такие системы предлагают две компании: российский производитель «ЛазерЪ» (оборудование под торговой маркой LaserEcoClean) и компания UV-Service, поставляющая системы Sitexco испанской фирмы TEG Technologies. 

Щадящая обработка

Лазерная очистка – технология, которая гарантирует обработку всей поверхности анилоксового вала, не имеет ограничений по линиатуре и типам гравировки, обеспечивает максимальную степень восстановления объёма ячейки.

Пучок лазерного излучения, движущийся по поверхности анилоксового вала, способен удалить загрязняющие вещества, блокирующие ячейки, не нанося при этом вред керамическому покрытию и гравировке. Лазер может удалять засохшую краску, клей, лаки, силикон и другие загрязнения.

Вещества, закупоривающие ячейку, выпариваются, превращаются в пыль, после чего легко удаляются. Весь процесс происходит в закрытой системе, пар и частички, оставшиеся после очистки, удаляются с помощью системы вентиляции и остаются на фильтре. Таким образом, метод безопасен для здоровья операторов.

Так как для лазерной очистки не требуется демонтировать какие-либо компоненты вала, например, подшипники и шестерни, он готов к использованию сразу же после очистки.

Тем не менее, для реализации всех перечисленных преимуществ, необходимо строго следовать технологическим требованиям к работе с данными системами. В противном случае существует большая вероятность повреждения гравированной поверхности анилоксового вала. Один из характерных признаков такого повреждения – поверхностный блеск анилокса, говорящий об оплавлении перемычек гравированного покрытия. Поверхность надлежащим образом обработанного анилокса должна иметь равномерный матовый цвет.

Ранее подобные опасения были в первую очередь связаны с тем, что при большой величине лазерного пятна (1000 мкм) было сложно получить равномерное распределение энергии по поверхности вала, что приводило к ее перегреву. Такая ситуация была характерна для систем, где применялись твердотельные лазеры, а также для устройств, использовавших медленную и недостаточно управляемую технологию развертки лазерного луча в линию или окружность.

В системах первого поколения процедура лазерной очистки требовала немалого времени, а для обработки сильно загрязнённых валов, удаления некоторых типов красок и определенных веществ зачастую была необходима более интенсивная обработка их поверхности. Это приводило не только к еще большему увеличению времени очистки, но и большему тепловому воздействию лазерного излучения на поверхность вала, оплавлению перемычек между ячейками.

Поэтому столь важной задачей для разработчиков подобных систем стала реализация режимов однопроходной щадящей обработки поверхности анилоксовых валов. 

Быстро и безопасно

В основе функционирования современных систем лазерной очистки лежит так называемый низкопороговый термомеханический режим удаления загрязнений (НТР). В результате его работы, в ходе поглощения загрязнителем излучения, происходит его температурное расширение, меняются его термодинамические свойства, происходит разрушение адгезии между материалами с разной температуропроводностью, например, в парах керамика-краска, керамика-лак.

При быстром нагреве загрязнителя создается ударная волна, которая выбрасывает мелкие частицы краски или лака из анилоксовых ячеек. По окончании воздействия лазерного излучения, за счет упругих свойств загрязнителя возникает инерционная сила, инициирующая отрыв засохшей краски с поверхности ячеек. Выброшенные частицы сгорают в пучке лазера у поверхности анилокса, формируя отчетливо видимый факел.

Изменяя плотность мощности излучения в зоне очистки, можно регулировать глубину очистки, а также обеспечить удаление краски сразу из нескольких ячеек, сфокусировав лазерный луч в пятно нужного диаметра. Ни тип красок, ни высокие линиатуры не являются ограничением для ударно-волнового механизма лазерной очистки. Базируясь на этих параметрах, разработчики систем лазерной очистки лишь подбирают соответствующий уровень ее интенсивности.

При работе с такой технологией нагрев перемычек между ячейками можно свести к минимуму. Применяемый в подобных системах волоконный лазер традиционно используется для абляции керамики при изготовлении анилоксовых валов. Абляция происходит при температуре более 3000°С, плавление более 1500°С, а очистка в НТР при температурах 250-500°С.

Наиболее эффективным для удаления тонких слоев загрязнителя, как с точки зрения производительности, так и с энергетической точки зрения, является многоимпульсный режим лазерной очистки.

Поэтому для удаления любых загрязнений с микрорельефной поверхности анилоксового вала целесообразно использовать импульсный волоконный лазер. Этот лазерный источник имеет широкий диапазон перестройки частоты следования импульсов (20-100 кГц) и высокое качество лазерного пучка. Преимуществом является то, что полиграфические краски хорошо поглощают генерируемое лазером ближнее инфракрасное излучение.

Одним из важнейших условий стало сокращение до требуемого минимума уровня термического воздействия на поверхность вала, предотвращение оплавления кромок анилоксовых ячеек. Для этого, либо число импульсов лазерного луча, попадающих на отдельно взятую ячейку, должно быть минимальным, либо их суммарная мощность воздействия не должна превышать определенного порогового уровня.

Последнее требование особенно важно для систем, использующих метод лазерной развертки, когда луч, многократно пробегающий по поверхности медленно вращающегося вала, может несколько раз «ударить» в одно и то же место.

Одно из решений проблемы – повышение скорости вращения анилоксового вала в системе очистки, что дает возможность производить очистку с помощью одного, двух, максимум трех импульсов. В системах компании «ЛазерЪ», например, где один импульс лазерного луча попадает строго в одну точку, очень точно контролируется процесс перекрытия пятен лазерного луча, что исключает перегрев керамического покрытия вала. 

TEG Technologies: работа по программе

В представленных на рынок компанией TEG Technologies в 2021 году системах Sitexco PLUS внедрение автоматизированного запатентованного метода, а именно полного контроля интенсивности излучения, также позволило осуществлять безопасную лазерную очистку всех ячеек (одна за другой) за один прогон.

Схема построения блока лазерного сканирования машин Sitexco PLUS

Так как каждый вал содержит разный объём краски, который необходимо удалить, при их очистке используются различные программы в зависимости от требуемой интенсивности излучения. Многолетний опыт и знания разработчиков TEG Technologies позволили разработать такие программы для разных характеристик вала и краски. Все программы обеспечивают одинаковое время очистки, но задают разную интенсивность излучения лазера.

Согласно рекомендациям производителя, к выбору типа программы очистки, который зависит от типа краски, с которой работал анилоксовый вал, а также от объема его ячеек, следует подходить очень осторожно. Для исключения повреждения поверхности анилокса, следует начинать с самого щадящего режима.

Процесс очистки анилокса в системе Sitexco PLUS

Только в том случае, когда результаты его работы окажутся недостаточно эффективными, можно протестировать работу с программой, предусматривающей более высокий уровень интенсивности излучения. Тем не менее, всегда следует исходить из того, что более интенсивная программа или увеличение числа прогонов не обеспечивают лучшего результата, а только увеличивают износ вала.

Исключение могут составлять специальные, сложные в обработке типы чернил или типы покрытий, для которых допускается использование программ с высокой интенсивностью излучения. Применение же их для очистки валов, загрязненных стандартными сольвентными красками или для очистки малозагрязненных валов, с большой вероятностью может привести к их повреждению.

Разумеется, выбор программы обработки зависит и от диаметра вала. Поэтому, для исключения ошибки оператора, в каждую машину TEG Technologies встроен оптический датчик, позволяющий автоматически сверять данные, которые ввел в машину оператор, с реальными размерами анилоксового вала.

Проводимое же, в обязательном порядке, специалистами TEG Technologies обучение операторов заказчика, предоставление им исчерпывающих рекомендаций и возможность получения онлайн-консультаций дает возможность полностью исключить вероятность возникновения нежелательных ошибок.

Работа по заданным поставщиком системы программам полностью исключает возможность какого-либо нарушения структуры гравированной поверхности вала в процессе очистки. В случае же случайного ее повреждения, компания обязуется взять на себя все связанные с ним расходы.

Оптимальным подходом является исключительное использование программ для каждого конкретного вала, рекомендованных поставщиком в процессе инсталляции оборудования и обучения оператора производства, где оно будет использоваться.

Компания предлагает три модификации своих систем, ориентированных на различные форматы анилоксовых валов. 

Машина Sitexco SLP2.5

Все модели, за исключением малоформатной SNP 1.0, имеют возможность работы в трех скоростных режимах (конфигурациях). В таблице представлены времена очистки анилоксов различных габаритов для различных скоростных режимов каждой модели.

Для типографий, работающих в области узкорулонной печати Sitexco запускает производство новой системы, разработанной специально для данного сектора. Все преимущества лазерной очистки анилоксовых валов представлены в компактной машине, которая отвечает особым требованиям, характерным для узкорулонной печати.

Эффективность систем лазерной очистки Sitexco неоднократно подтверждалась авторитетными экспертами в области флексографской печати.

Так, в 2018 году компания TEG Technologies была удостоена премии Флексографской Технической Ассоциации (FTA) за инновации в области технологий. Награда была присуждена системам лазерной очистки Sitexco, которые были признаны самым безопасным, экологичным и эффективным методом обслуживания анилоксовых валов.
В том же году оборудование Sitexco стало финалистом международной премии Label Industry Global Awards 2018 в области инноваций.

Габариты модели Sitexco Label подобраны таким образом, чтобы удовлетворять потребностям рынка узкорулонной печати и позволить типографиям инвестировать средства в оборудование, которое изначально разработано специально для них. Это уменьшенная версия машин для широкорулонной печати, но при этом совершенно другая система, сочетающая в себе все преимущества.

Блок управления малоформатной машины лазерной очистки Sitexco LabelL 10

Системы компании «ЛазерЪ» для ежедневной очистки

Для безопасной и равномерной очистки анилоксового вала в компании «ЛазерЪ» организовали сканирование вала лучом лазера таким образом, чтобы в каждой его точке происходило удаление загрязнений без возможности повреждения поверхности вала при любом количестве проходов.

Для реализации такого режима потребовалось создать оборудование с минимальными биениями при вращении анилоксовых валов со скоростью до 300 оборотов в минуту, с отклонением луча от фокуса (перетяжки) в пределах 50 мкм. Продольное перемещение обрабатываемого вала, а также его вращение были организованы таким образом, чтобы очистка каждой ячейки происходила с помощью одного с импульса с минимальным перекрытием.

Устройства фирмы в процессе их установки настраиваются под все типы используемых на предприятии валов, линиатур и загрязнений и работают весь срок службы в полностью автоматическом режиме. Оператору достаточно установить вал в машину и ввести его номер. Для предотвращения ошибки ввода во все системы компании «ЛазерЪ» встроен датчик определения диаметра вала.

Благодаря предварительному подбору максимально безопасных режимов для всех известных типов гравировок, специалисты «ЛазерЪ» гарантируют возможность проведения любого количества безопасных чисток. В итоге, по их утверждению, каждое производство сможет менее чем за неделю полностью очистить свой парк анилоксов.

Приведенная фотография свидетельствует о степени безопасности очистки систем LaserEcoClean

Далее им потребуется лишь поддерживать его в состоянии чистоты, проводя очистку с требуемой периодичностью. Разработчики «ЛазерЪ» также гарантируют, при отсутствии ошибок оператора и при его работе исключительно по уже отработанному для конкретного вала режиме, отсутствие каких-либо повреждений керамического покрытия анилокса (оплава) под воздействием лазера в течение всего срока службы машины.

Модельный ряд аппаратов компании «ЛазерЪ» формируют три машины серии Lase rEco Clean (LEC) – LEC50, LEC200 и LEC500, которые отличаются весом очищаемых валов – до 50, 200 и 500 кг, соответственно.

В 2021 году «ЛазерЪ» представила на рынок модель LEC50_Slow, цена которой сопоставима со стоимостью систем ультразвуковой очистки. Система ориентирована на небольшие флексопроизводства, обладающие парком анилоксов от 20 до 50 валов. 

Весьма существенный момент – оценка качества выполненной работы по очистке вала. С этой целью компания «ЛазерЪ» предлагает в комплекте со своими системами прибор микроскопического контроля состояния вала LEC Micro.

Основные характеристики данного аппарата представлены в таблице

В LEC Micro установлен прецизионный (точность менее 1 мкм) датчик измерения глубины ячеек и использован оптический метод фокусировки.

Как рассказал начальник производственного участка компании «Полиграфоформление-Флексо» Максим Баронин, их производство стало первым в России пользователем системы лазерной очистки LaserEcoClean от компании «ЛазерЪ». С момента установки в 2015 году с ее помощью было успешно обработано более 20 000 анилоксовых валов.

О надежности и качестве работы устройства говорит тот факт, что за все прошедшее время не было зафиксировано ни одного случая повреждения гравированной поверхности обработанных анилоксов. Система рассчитана на очистку гильзовых валов с максимальной длиной до 1330 мм. Ее настройку на каждый тип анилокса выполняется инженерами фирмы «ЛазерЪ», после чего ее оператору остается только ввести номер обрабатываемого вала. Встроенное в систему программное обеспечение автоматически выбирает интенсивность требуемого лазерного излучения в зависимости от объема его ячеек и типа гравировки.

Обработка валов в системе осуществляется на регулярной основе, сразу же после снятия вала с печатной машины. В итоге, как подчеркнул Баронин, валы всегда находятся в идеально чистом состоянии, а регулярно повторяющаяся лазерная очистка не приводит к деградации гравировки, что подтверждается ежеквартальными измерениями глубины ячеек и состояния поверхности специалистами компании.

Очень полезной для производственников оказалась возможность хранения в базе данных системы информации об имеющихся на валу дефектах (сколах, царапинах, стертых участках поверхности). Поскольку в базе данных есть возможность сохранения полномасштабного изображения гравированной поверхности, специалисты дизайн-бюро компании всегда имеют возможность сопоставить дизайн макета со структурой поверхности анилокса, тем самым исключив попадание места дефекта на печатаемое изображение.

В компании «Томь Лтд» система LaserEcoClean эксплуатируется с 2016 года. Как рассказал главный технолог предприятия Андрей Зырянов, за прошедшие пять была произведена чистка более 5000 анилоксов, как гильзовых (для широкорулонных машин), так и литых (для узкорулонных). Поскольку, из-за нехватки времени и большого парка анилоксов (более 200), их ежедневную очистку проводить физически невозможно, в среднем каждый вал или гильза проходят ее один раз в месяц. Исключение делается для анилоксов, используемых для работы с белилами или праймером – их обработка, как правило, выполняется раз в неделю.

Выбор режима обработки, по словам Зырянова, машина производит автоматически после ввода номера обрабатываемого вала. Перед этим, для каждого анилокса в специальную базу данных вводятся его параметры, включая рабочий объем ячеек и линиатуру. Случаев повреждений за все время эксплуатации не было. Как подчеркнул Зырянов, лазерную обработку успешно проходят даже валы с механическими дефектами (сколами, повреждениями керамики, потертостями гравировки)

Анализ и диагностика

Не менее важны процедуры сохранения и архивирования полученной после очистки информации о состоянии вала, алгоритмы прогнозирования временных интервалов между операциями очистки, возможность дистанционного контроля состояния машины.

В частности, компания «ЛазерЪ» предоставляет своим пользователям базу данных, которая доступна по сети Интернет по логину и паролю. В ней, в реальном времени, представлена вся информация по очищаемому в данный момент валу и по текущему состоянию машины, а также сведения по всем очищенным валам за все время работы машины в виде графиков и таблиц.

Владелец машины получает возможность создавать план очисток, сохранять любое количество фотографий очищенных валов, данные о сколах и царапинах, проводить, сохранять и анализировать аудит вала в течение всего срока его службы.

Как подчеркивают представители «ЛазерЪ», операции удаленной диагностика и ремонта (аудита) машины производится специалистами компании в любой точке мира в течение одного рабочего дня.

Функционалом аналогичного назначения оснащено оборудование компании TEG technologies, предусматривающее возможность контроля и расчета временного интервала регулярных процедур очистки каждого вала. Программное обеспечение фиксирует каждую процедуру очистки и рассчитывает прогнозируемую дату выполнения следующей.

Отчеты о проделанных операциях очистки могут быть отправлены посредством электронной почты с подключенного к аппарату компьютера. Помогает в этой работе встроенная в машины TEG Technologies функция сканирования штрих-кодов, нанесенных на каждый обрабатываемый вал. Эта же функция исключает случайные ошибки при задании режима обработки конкретного вала, которые могут привести к его повреждению.

Особенно ценна возможность удаленной работы с данным оборудованием. В устройствах TEG Technologies этот функционал реализован на базе программного пакета Laser Supervisor, обеспечивающем дистанционный обмен данными между локальной системой очистки и удаленным сервером компании-поставщика.

Удаленное сервисное обслуживание агрегатов, а также их настройка для очистки конкретного анилоксового вала – еще один немаловажный аспект дистанционной работы с оборудованием. В машинах TEG Technologies предусмотрена возможность общения сервисных инженеров с обслуживающим оборудование операторами компании через функционал мессенджера Telegram.

По каналу удаленного доступа сервисный инженер в любой момент может оценить состояние очистного лазерного устройства. Немаловажная деталь – наличие встроенной во все системы TEG Technologies видеокамеры, которая позволяет инженеру по внешним признакам оценить состояние, в котором устройство находится.

Технологическая дисциплина

Лазерная очистка – эффективная и универсальная технология, все преимущества которой можно реализовать лишь при условии точного следования всем технологическим и производственным рекомендациям поставщика систем данного типа.

Полноценное освоение этой технологии дает возможность удалять любые типы полимерных и органических загрязнений, не разрушая микрорельефную поверхность анилокса.

Практика активно работающих с этой технологией российских предприятий доказывает, что правильное и регулярное ее использование позволяет им сохранять парк анилоксов в работоспособном состоянии длительное время.

Редакция выражает признательность специалистам компаний UV-Service и «ЛазерЪ» за участие в подготовке данной статьи.