专利名称：与热偏差导致的上墨变化有关的粘稠油墨柔性版印刷方法
技术领域：
本申请是关于印刷系统，尤其是关于一种可用高粘度油墨操作的供墨系统的中央压印辊筒式柔性版印刷系统。
背景技术：
通常，被划分为印刷工艺成熟技术的油墨技术有两种1.热干燥a.广为人知的工艺，其产量在所有基于液体油墨的印刷材料中占到95%以上。b.此技术基于溶剂蒸发，即在承印物上用湿墨层进行第一沉积后使用热气流进行的溶剂蒸发。c.在超过50cm宽度的液体油墨印刷设备中几乎占据100%d.通常展现介于50cP至500cP之间的粘度。2.辐射固化尽管用电子束操作的技术和设备都已出现，绝大多数基于辐射固化的印刷机还是用UV系统操作。几乎所有设备都使用所谓“窄幅”或印刷宽度极限为50cm，尤其是自粘式标签和标贴，此类承印物(纸或自粘膜)允许使用比溶剂型油墨贵得多的油墨，另一方面，在控制浪费和印刷质量方面提提供了更好的表现。通常展现介于250cP至2500cP之间的粘度。热干燥的缺点在于，其溶剂的印刷质量通常低于使用紫外(UV)辐射固化的系统， 而且其释放的大量挥发性有机化合物将对大气层产生不利影响。另外一方面，UV系统虽质量更高，但油墨成本高，且在一些特定应用场合下并不适合，主要是食品、药品和化妆品领域，原因在于印好的包装中存在光引发剂以及散发异味。能避免大部分上述不利因素的一个例子是连续胶版印刷，目前其优秀代表是仅在最后使用基于电子轰击设备的固化的可变式连续印刷机。这些系统的最大优点是没有其他任何中间的干燥及/或固化系统。然而，在使用非吸收性承印物时，由于其不如纸张对油墨的吸收，对整个系统尤其是用作浸润的水进行准确设置就变得至关重要。在胶版印刷中，留在承印物表面的油墨对于连续套印引起的变形损害更为敏感； 传送图像的橡胶圆滚筒会接触到承印物的整个表面，甚至是不含油墨的区域，如此一来就有了如
图1所示的将之前已经印刷上的油墨再次粘附回滚筒上的可能性。在柔性版印刷的情况下的优势在于，唯一与承印物接触的区域是各自独立分开的
3不同颜色的印刷区域，该等区域表面常覆盖有油墨(如图2所示)，这点实际有利于印刷程序，因为只有油墨接触到承印物或其他预印油墨层，这点与本发明最为相关。因此，本发明的新型印刷系统提供这些工艺的各自优点的组合，能够为市场提供一种高质量的不含有机挥发性化合物(VOC)的替代印刷方法。实现此目标的主要挑战是组装一种如下所述的供墨系统，其能在中央压印辊筒式柔性版印刷机中使用且使用粘度介于100至500泊间之油墨，远不同于目前约200至 300cP(厘泊)的标准，换言之，目前的标准比本发明中使用的油墨粘度小了 100倍。如美国专利5，690，028中公开的那样，曾经有人提出过与本例非常类似的柔性版印刷油墨供应系统，尽管在施墨期间对油墨热处理，降低油墨粘性，又在之后的流程中逐步提高油墨粘性，从而使得后续流程中印刷的油墨色彩能够达到优秀的图像质量。上述专利的基本的问题是在通过温度控制使得油墨获得更好的附着力，特别是推荐设备机组中，被封装在一起的刮墨刀和泵系统必须在油墨粘度相对较低的情况下才能正常工作。这导致了要么在开始的时候使用粘度较低的油墨，要么使温度突然急剧上升往往使得流程控制困难。所述专利中没有考虑到的另一个负面效应是，当观察到粘度剧烈摆动时，使用网纹滚筒辊的系统中会发生油墨转移程度的变化。这种在使用网纹辊的系统中因为油墨粘度变化而影响油墨转移变化的原因，可能被解释为当油墨的粘度降低时，网纹辊表面的墨穴中会含有更多粘性更低的液体油墨，导致更大体积的油墨被转移到承印物上。这一点甚至在紫外固化油墨中也可以发现，紫外固化油墨一旦于印刷任务期间升温，即表现出印刷深度的增高，从而需要用清漆减少颜色深度，有时减少多达25%才能回到标准颜色。因此，在现代印刷流程中需要通过控制温度作为控制湿套印多种墨水层已达到稳定与持续结果的方法是非常费力的，并且需要庞大的控制设备来确保稳定性。本发明是基于油墨自身起始粘度下的湿叠印性能，藉此，印刷设备才能借助于不影响油墨粘度的机械和电子设备操作油墨，并且有可能基于所述油墨中的可控微小热变化，对转移量进行小幅调节。另一个基本的概念区别在于，即使温度可作为上墨调整因素使用，即使已经涂覆了前一种油墨，例如在第三印刷工位中使用一给定温度以增加上墨量，也应该能够找到一种可以接受的手段，使第四工位的油墨仍可于室温下施印在之前所印的油墨上，其中之前所印的油墨的粘度及黏性高于第四工位。另外如美国专利5，690，028中公开的那样，在通常的印刷流程中，特别是设备安装调试阶段，有很多设备会不停停止和启动，需要来回调整合适的温度，甚至连印版滚筒都需要调整，才能够提供一个整个生产步骤全部符合规范标准的结果。现如今，由于大部分印刷设备使用套筒技术，即网纹滚筒辊和印版固定装置处于同一个管状套筒中，且通常以平衡状态与装置一端的固定，因为不相连的印刷组件以及差异扩大引起的系统精确度下降的风险，使热处理变得更加复杂。另一方面，某些专家还一直在建议供墨系统相对接近胶版印刷系统，如图6所示的多辊系统。
尽管供墨系统的效率高，但其尺寸和复杂性会导致其装配十分困难，因为目前的中央压印辊筒式柔性版印刷的空间相对有限，通常围绕直径约2米的中心辊筒包含8至12 种色彩，这将大大限制经典胶印供墨系统下各色彩之间的空间。因此，贯彻让柔性版印刷供墨系统尽可能的互相靠近，但是仍然保证它们能够在使用粘稠油墨的环境下工作的理念被证实是使用粘稠油墨的柔性版印刷达到既定目标的最好方法。
发明内容
本发明提供一种中央压印辊筒式柔性版印刷系统，通过更改供墨系统，从而允许在若干色彩连续套印之间没有中间干燥或固化系统，只有用固化装置进行的最后干燥的情况下，该系统也可涂覆高粘度油墨，且较佳基于电子束或可选使用光化学辐射(UV光)。此发明目的在于创造一个拥有合适的可以使用粘性油墨的供墨系统的，能够进行彩色湿叠印的，在流程的最后使用电子加速(EB)系统或者紫外线固化的中央压印辊筒式柔性版印刷系统。此外，使用高粘度油墨，可以实现通过温度的变化控制网纹辊墨穴(的小窝)中的油墨释放，此举又将实现即使是同一网纹滚筒辊中的创新性的油墨沉积变化。本发明探索的概念十分接近传统的所谓无水胶印或“凸版印刷”，但使用更柔性的印板，且使用其直接印刷替代间接印刷。图1和图2图1所示为一胶版印刷系统示意图，其指出一个事实，即在此印刷程序中，借助于一个被称作胶布滚筒的有橡胶覆盖的圆筒(Ib)将油墨转移到承印物，所述胶布滚筒表面是平坦的，因为在胶印程序中，图像区域和非图像区域的分离是由水(极性)油(非极性) 相排斥的物理原理实现的。因此，图2的柔性版印刷程序使用高低差将要印区域(图像区域)和不印区域(非图像区域)分开，如印板滚筒Oa)图例所示，印刷时，胶布滚筒(Ib)上的橡胶将接触到承印物S的所有表面，甚至是胶布滚筒(Ib)没有油墨的区域。另一方面， 在柔性版印刷程序(图2、中，仅有着墨区域将接触到承印物S。在胶印情况下，当胶布滚筒(Ib)的无墨区域上存在适当的湿度级别时，承印物S 中的预印油墨要污染胶布滚筒(Ib)的无墨区域会更为困难，从而防止预印油墨的迁移和实现正确印刷。然而，在湿度不合适的情况下，很容易预见到预印油墨迁移到之后的胶布滚筒 (Ib)上，这会导致各种印刷缺陷。在柔性版印刷工艺的情况下，无论承印物表面有墨或无墨，有墨区域是实际接触到承印物S表面的唯一区域，因此，印板滚筒Qa)表面上的油墨层使已印好的油墨发生迁移的可能性总是更低，考虑到油墨比固体表面所述的发生迁移的可能性更小。图 3图3中之图例1是中央压印辊筒式柔性版印刷中可以处理高粘度油墨的一种涂墨系统的一种可能性组合的举例。油墨经尖端(1. 2)通过手动或者使用泵系统添加到墨槽(1. 1)中。墨槽(1. 1置于网纹辊(1. 之上使其没有油墨泄露，其接触区域通常使用较小的压力，并覆盖适当材料，以避免磨损网纹表面。所述适当材料为(例如)尼龙、聚丙烯、Vitton橡胶等。在墨槽(1. 1)下端添加刮墨刀(d)，所述刀片将去掉网纹表面所有多余油墨，仅留下网纹辊上墨穴内的油墨。通常，为正确清洁网纹辊表面而对刮墨刀(d)压力的设置是通过以下方法完成a)调整所有墨槽(1. 1)组件的位置，靠近或远离；b)改变位于墨槽(1. 1)上的刮墨刀(d)的位置，使得刮墨刀(d)靠近或远离网纹辊，调整刀片(d)对网纹滚筒(1.3)的清洁压力；c)使墨槽(1. 1)绕其支撑旋转，以便增大或减少刀片(d)对网纹辊(1. 3)的压力。在清洁了网纹辊表面后，它会给滚筒(1.4)上所附的印板染上油墨，随后又将印刷到中央辊筒上的承印物上。图3的图例2呈现了中央压印辊筒式柔性版印刷设备用于处理高粘度油墨的供墨系统的另一种可能性组合。与图例1不同，滚筒2. 3和2. 4的出现实现了对油墨的预先配给，以便减轻油墨在刮墨刀⑷上的液压，此压力是由网纹辊(1. 3)相对刮墨刀(d)的旋转速度所引起。在图例2的情况下，由于滚筒2. 3禾Π 2. 4之间的压力导致到达刀片(d)的油墨层的减少，从而使所述压力受到限制。滚筒2. 3和2. 4可以独立于印刷机旋转速度进行可变速旋转。图例2的另一优点是实现了通过加热滚筒2. 3和2. 4进行油墨热调节的可能性。从滚筒2. 3禾Π 2. 4间的压力中解放的薄油墨层以低压依附于网纹辊2. 5表面上， 其表面被墨槽(2. 1)组主体中的刮墨刀所清洁，仅留下网纹辊(2. 5)墨穴内的油墨，其继而将油墨转移到滚筒(2.6)的印版表面，此印版(2.6)又将转移油墨至中央辊筒上贴覆的承印物。图3的图例3呈现了中央压印辊筒印刷机的外部供墨组的一种可能性组合，其包括一手动进料或用无溶剂状油墨进料尖端(3.2)自动进料的墨槽(3. 1)、一油墨量限制滚筒(3. 3)、一网纹辊(3. 4)和板滚筒(3. 5)。附加的油墨体积限制滚筒(3. 3)在这种方案中是非常重要的，因为缺少此装置会导致随着网纹辊的旋转，油墨过多的溢出墨槽(3. 1)。加入限制滚筒(3.3)后，只允许一薄层油墨通过，到达网纹辊(3. 4)，减少了紧跟之后的在墨槽(3. 1)结构里的刮墨刀(d)的清理压力。通过控制限制滚筒的转速，被刮墨刀(d)清理的过量油墨会接着回到墨槽(3. 1) 中。与示意图2中描述的一样，限制滚筒(3. 3)的存在，持续接触油墨的滚筒使得对油墨的持续热调控成为可能，这使得在油墨转移过程的层面上的调控变得可能。图3的图例4呈现了缺少墨槽的替代实施例，所述墨槽由滚筒4. 1和4. 4之间的接触区组成，接收无溶剂型手动或自动进墨。实际操作中，本说明书提议的墨槽系统也等同于无溶剂叠层器中使用的系统，但增加了用于防止从其旁侧泄露油墨的限制器(4. 3)，该限制器通常由尼龙构成。滚筒4. 1和4. 4之间沉积的油墨由网纹辊(4. 6)控制，由滚筒(4. 1和4. 4)之间的压力填充，其中刮墨刀(d)从网纹辊(4.6)表面去除的多余油墨由于滚筒4. 4之旋转而返回由滚筒4. 1和4. 4形成的蓄槽。被刮墨刀(d)清洁且仅在网纹辊上墨穴中有油墨的网纹滚筒(4. 6)继而将印板滚筒(4. 7)涂上油墨，印板滚筒(4. 7)又将转移油墨至中央辊筒上贴覆的承印物。图 4图4的示意图呈现了图3图例4的限制滚筒(3. 3)的一个替代。用遮护(4. 3)代替所述滚筒具有相对网纹辊(4. 4)进行定位调整的可能性且具有必要坡度以便允许刮墨刀(d)去除的多余油墨返回墨槽(4. 1).这种设计依然保留了热调控的可能性，但是需要墨槽自身的调控装置或者加大限制器(4.3)的尺寸，以提供足够大的接触区用于油墨、热流通过区或者插入的绝热体。此外，用一个不能旋转的平面来代替滚筒含有对油墨移除流程更加实用的意味。图 5图5中的示意解了用真正意义上无溶剂的叠层型涂墨系统代替网纹辊涂墨系统的情形，其中具有给印板滚筒(5. 5)印上油墨的滚筒(5. 4)不再是表面粗糙的滚筒，而仅仅是无溶剂叠层器特别投放之滚筒——一种非常坚硬的极圆滚筒，常用非常耐用的特殊合金制成。这种情况的主要难题是确保滚筒表面(5.4)的油墨层的再填充和均质化，其在油墨转移到板滚筒(5. 5)后将有些区域具有完整的油墨层而其他区域的油墨部分被印板滚筒(5. 5)转移。均质油墨层的获得可通过配料滚筒(5. 3)和涂墨器(5. 4)之间的旋转差异，这样会使得持续的调和产生更好的效果。无论如何，与其他建议替代方法不同，网纹辊的去除暗示着油墨将汇聚于滚筒表面而非网纹辊上的墨穴中，后者可能对网点打印造成负面影响。使用浓度极高的油墨或可部分补偿此种负面效应，因为所用油墨浓度越高，达到要求颜色深度所必须的油墨层就越薄。此有效示意图与图3的图例4所示类似，但没有网纹和刮墨刀(d)，而有配料滚筒 (5. 3)，有速度变化的可能性。图 6图6呈现了一传统的胶版印刷或平板印刷系统，且其意在说明为了达到系统要求的正确油墨分配和均质化所必需的滚筒数量(色组)，这对于使用中央压印辊筒式柔性版印刷系统的较低的空间可用率和可接近性而言并不理想。为了使高粘度油墨在中央压印辊筒式柔性版印刷设备中可操作，图3和图4的说明中包含了若干机械更改，且为更好地理解所述更改给出了支持。首先，与目前市场上所有设备(无论内置于还是外置于印刷机工作方式一致)中提供的封装“刮墨刀”系统有些不同，其中网纹辊以相反方向滚动，为了使用高粘度油墨不推荐封装“刮墨刀”系统，这将导致印刷机的巨大的变动，内外涂墨系统之间变得不对称。图3说明了使用高粘度油墨系统工作的一些可能的机械改进型的解决方案。以下实例可提供对本发明的进一步解析，但不应以任何方式限制本发明的范围。根据逆时针的编号方式例1和例2指出印刷机的内部部件，且涉及较少的、实现高粘度油墨印刷系统工作的必要更改。实际操作中，示意图1与胶印系统十分相似，只是具有用于网纹辊表面的刮墨刀。相似的解决方式已非常成功的用于UV墨的柔性版印刷装置中，诸如层叠式窄幅和中幅型，因为其可处理呈更广配方和更多特性的所述油墨。
示意图1的最大缺点在于，由于温度造成的施印量的变化控制极难执行，因为在现代印刷装置中，不推荐涉及网纹辊中的热变化，考虑到大多数印刷机对不是版滚筒就是网纹辊使用套筒系统，且对于这些原本就昂贵且精密的元件，再增加其复杂性并不可取。直接位于着墨辊上的油墨的热调整条件保持不变且由于示意图1的着墨辊相当简单因此无需附加其他元件如其他滚筒便可降低热交换的可能性便受到限制。示意图2呈现了本说明书指出的两种必要性的一种替代方法，因为其不仅利于处理高粘度油墨，也可能通过控制滚筒2. 3和2. 4的温度进行热控制，此举可轻易控制油墨转移变化。为了得到更有效的施印控制且避免由于油墨因其速度绕开色组，除了网纹辊和传统固定器这些标准印刷器材以外，使用的所有附加滚筒，较理想的情况下，允许处理高粘度油墨(图3中标示为“a”)的附加滚筒确实具有与所述网纹辊和板滚筒速度无关的更低或更可控的速度。示意图3和4呈现了控制转移量和处理高粘度油墨可能的同步处理方式，对印刷机的外置部分提出了建设性意见。与图1和图2不同，其中刮墨刀以网纹辊的滚筒旋转来看位于蓄槽下部，在示意图 3和4中，刀片位于其上部，能整合蓄槽结构(示意图3)，或如示意图4，缺少使用相同“无溶剂”叠层器的蓄槽使用而其自己的印辊创建蓄槽，刀片就变成独立于蓄槽的一个部件。考虑到实际操作中，施加于网纹辊上的印辊压力可大大减少甚至没有接触并独立形成网纹滚筒辊上的一薄墨层，以允许对损耗油墨进行均勻的重配置，因此直接与网纹接触的滚筒可由合成材料或金属材料制成。若选择合成材料，其较短使用寿命这一缺点对于使用柔性版印刷机工作施印的设备来说是不利的。在金属滚筒的情况下，推荐使用可避免所述滚筒与网纹辊间直接接触的分界系统，其中保留一约0.01至0. 2mm的短开口。在示意图3的特定情况下，必须防止一滚筒或其他限制装置，以使网纹滚筒旋转不会致使所有油墨从着墨辊移到刀片上。在采用一滚筒的情况下，其可固定或可移动，顺时针或逆时针转动以便于其转移控制及清洁；然而在较简单的系统中，限制杆(3. 3)可替代所述滚筒，如图4所示。在图5中，可定义一种新的供墨系统可能性，如前文图3的示意图4中所阐释，远不止仅使用无溶剂概念建立油墨蓄槽，此处有可能使用完整的无溶剂系统概念甚至将网纹辊移出涂墨系统。这就要求对图5之示意图的滚筒3作出特定更改，因为保证印辊4(图幻表面覆盖正确均勻的油墨的唯一方式是在这两个印辊(3和4)之间使用不同的圆周速度。这个新的无溶剂涂墨原理的基础在于油墨包含在编号1和3的滚筒之间。通常滚筒1可固定或沿箭头方向缓慢移动。滚筒3的速度受到控制，且以低于滚筒4的速度旋转。，圆周速度的不同对滚筒4 表面上的油墨产生混合效果(此效果是确保油墨的均勻成层的必要条件)，且油墨的重新分配被印板5在先前旋转中去除就网点印刷而言可以预期良好的块结果同时点增益可能更大一点。
与液体油墨系统不同，且以胶版印刷或间接凹印程序相同的方式甚至在闭合系统中，无须大量的循环油墨因为没有溶剂需要蒸发。这就实现了小面积印刷区域情况下高度的节约油墨，且构想了可用少得多的油墨量(如一或两千克)工作的粘性油墨处理系统。印刷机可以无溶剂叠层器的类似方式加载，此是通过一用水准传感器供给的泵浦系统，后者有助于印刷机的工作，尤其是对于大量批次和大量油墨需求的色彩。至于热调整的油墨上墨变化，油墨温度的建议变化范围介于室温至正25°C之间。 尽管允许更大的变化范围，但高温下其控制和自身油墨处理会变得更加复杂，低于25°C的变化足以应付重要的印刷密度调整。对于高粘度油墨柔性版印刷而言希望中央辊筒温度尽可能低，只要承印物上不出现水渍或其它印刷瑕疵。通常，柔印机的中央辊筒保持在至32°C之间，但本说明书中建议使用22°C至 ^rc之间的温度，此举定可提升本发明对在湿叠印中的应用情况。黏度递减是提升印刷质量的常规方式，所谓更好的套色。此技术广泛用于胶�。绕涫欠俏招猿杏∥锏挠∷ⅲ野ㄊ┯○ば院驼扯榷枷陆档挠湍员苊庵暗挠湍恢蟮挠湍搿Ｒ虼司倮裕贠paltone印刷系统下可根据建议的粘度梯度使用下文顺序。
权利要求
1.一种中央压印辊筒式柔性版印刷方法，包括以下步骤a.更改供墨系统，以便排除实际的内附刮墨刀系统和泵系统，并增加一新的允许使用高粘度油墨的供墨系统；b.依据所述高粘度油墨耐受多色套印的能力而使用湿-湿印刷；c.采用辐射在印刷程序的最后部分单独固化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述高粘度油墨包括粘度介于约50泊至500泊之间、较佳在约80至250范围内的油墨。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述高粘度油墨包括在工作温度下不含有机挥发性化合物(VOC)且可用辐射固化的油墨。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述更改涂墨系统之步骤包括以下步骤首先排除传统刮墨刀系统和泵油墨循环系统及储槽，继而增加可以使用粘度比传统柔印系统约50 泊至500泊的常见粘度高100倍的油墨，其中所述传统柔印系统根据但不限于图3及图4 所示。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述湿-湿印刷步骤包括以下步骤在承印物中连续套印油墨层，而无需任何干燥或固化的中间程序，既无热也不使用辐射，且其中正确图像的获得是基于所述高粘度油墨耐受连续套印的能力。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述辐射为紫外光或电子束。
7.根据权利要求1所述的方法，其中要使用温度调整导致油墨出墨的变化，可鉴于油墨温度上升导致的流体化，根据油墨转移速率的变化改变同一网纹滚筒的油墨沉积。
8.根据权利要求1所述的方法，其中由于任何外部影响导致的油墨温度上升介于25°C 至50°C之间，因为在较低温度下操作容易且油墨稳定度较高。
9.根据权利要求9所述的方法，其中对于温度控制的所述外部影响包括但不限于电阻、红外辐射、热水、热油、热空气及类似者。
10.根据权利要求1所述的方法，其中使用一下降黏性和下降粘度的梯度，且包括根据设备色彩顺序持续降低这两个油墨参数以便确保后续色彩总是具有低于前一印刷色彩的黏性和粘度，此有助于印刷程序。
11.一种新的无溶剂涂墨概念的使用，其中不需要网纹辊促进对印板的施墨，使用各滚筒间之不同圆周速度调节最后的涂墨滚筒与印版之间转移的油墨量。
全文摘要
本发明涉及一种“与热偏差导致的上墨变化有关的粘稠油墨柔性版印刷方法”，用于实现一种用于中央压印辊筒式柔性版印刷设备的创新印刷技术，其使用高粘度和100％固体油墨，稍后用UV辐射(UV)或电子束(EB)固化。本发明提供一种中央压印辊筒式柔性版印刷系统，通过更改供墨系统，从而允许在若干色彩连续套印之间没有中间干燥或固化系统，只有用固化装置进行的最后干燥的情况下，该系统也可施印高粘度油墨，且较佳基于电子束或可选使用光化学辐射(UV光)。
文档编号G01D11/00GK102414540SQ200980159167
公开日2012年4月11日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者V·M·巴普蒂斯塔 申请人:技术解决顾问有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
