Пакетная высечка этикеток
Назначение, исходные материалы и продукты. Пакетная высечка продукции из стопы предназначена получения наружных контуров в прямоугольно раскроенной стопе материалов.
Исходными материалами являются предварительно разрезанные или сфальцованные и сшитые стопы материалов из этикеточной, мелованной для художественных изданий, металлизированной, пергаментной, фильтровальной бумаги, картона, толстого картона, полиэтиленовой и полипропиленовой пленок, склеенной алюминиевой пленки, кожи, упаковок, древесно-стружечных плит.
На высекальном оборудовании можно изготавливать следующие продукты: этикетки; кольца шампанского; бандероли; сшитые брошюры; самоклеящиеся этикетки; кредитные карты; игральные карты; детские книги со сложным контуром; сберегательные книжки; дорожные паспорта; заклеенные кубики для заметок; тетради для заметок; заклеенные или сфальцованные крышки из металлической фольги для молочных продуктов; почтовые карточки с отлитой кромкой или округленные этикетки для пластинок (без высечки центрального отверстия); меню; перфокарты; календари-визитки; отрывные календари; карманные календари; ярлыки для текстиля, упаковок и т.п.; полосы носителей данных для электронных устройств; крышки для мороженого; упаковки для укладки яиц; обертки для шоколада; обертки для бритвенных лезвий; выкройки для почтовых конвертов; выкройки для пакетов семян; крышечки для кофе и тортов; бандероли для конфет; налоговые бандероли; выкройки для сигаретных пачек; сигарные бандероли; проспекты; выкройки сумок; крышки для пива (в зависимости от материала); диаграммные диски; магнитные карты; фильтровальные диски; упаковки для кондитерских изделий.
Способы пакетной высечки продукции. Для изготовления перечисленных выше продуктов в высекальном оборудовании применяются следующие способы пакетной высечки:
· высечка продукции с подачей материала на неподвижный штамп;
· высечка продукции из неподвижного материала подвижным штампом;
· полная высечка внешнего замкнутого контура;
· отделение углов;
· закругление углов;
· односторонняя обрезка;
· двусторонняя обрезка;
· трехсторонняя высечка;
· высечка с непрерывным проталкиванием материала через штамп;
· высечка с противодавлением;
· высечка с прижимом стопы подаваемого материала;
· высечка продукции из полосового материала, полученного предварительной разрезкой полноформатной стопы на полосы;
· высечка продукции из полноформатной стопы материала;
· высечка продукции из прямоугольных заготовок, полученных путем предварительной разрезки полноформатной стопы на полосы и полос на заготовки;
· высечка продукции из прямоугольных заготовок-двойников, полученных путем предварительной разрезки полноформатной стопы на полосы и полос на заготовки.
Принцип непрерывного проталкивания материала через штамп. Работа высекального устройства, действующего по способу непрерывного проталкивания стопы прямоугольных заготовок материала через высекальный штамп за рабочий ход плиты пресса, поясняется рис. 10.13.
Рис. 10.13. Высекальное устройство
Высекальное устройство включает L-образный лоток подачи 1 стопы прямоугольных заготовок материала 2; штамп 3, закрепленный в штамподержателе 4; прессующую плиту 5 механизма давления с приводом от гидроцилиндра; разделительный нож 6; лоток вывода продукта (на рисунке не показан).
Работа высекального устройства состоит в следующем. Стопа прямоугольных заготовок 2 укладывается на почти горизонтальный лоток подачи 1 между штампом 3 и плитой 5 пресса. Плита 5 проталкивает материал через закрепленный штамп до лотка вывода. Разделительный нож 6 прорезает обрезки и отделяет их от продукта.
Для увеличения срока службы штампа небольшая стопа заготовок в несколько миллиметров должна оставаться перед штампом и высекаться при следующем рабочем ходе плиты пресса. Рабочий ход плиты имеет индивидуальную регулировку.
Для данного способа высечки характерно небольшое количество отходов размером до 3 мм, что обеспечивает высокую экономичность производства. Данный способ высечки устраняет обработку уступами, образование заусениц. Непрерывный процесс высечки за большой рабочий ход прессующей плиты повышает производительность высекальной машины.
Большое удобство предоставляет двусторонний лоток подачи, выполненный в виде угольника, на который устанавливается стопа заготовок материала. Кроме двух лежащих внизу опорных плоскостей угольника другие опорные поверхности при высечке не нужны. При загрузке оператор не подвергается опасности, потому что штамп закрывается остатками заготовок. Для этой же цели рабочий ход плиты пресса включается только после того, как оператор закончит операцию подачи стопы заготовок на подающий лоток.
Данный способ высечки устраняет образование пробок из обрезков. Нарезанные кромки отходов удаляются под воздействием силы тяжести. Высекальное устройство имеет большую технологическую гибкость, заключающуюся в изготовлении этикеток от малого 10´10 мм до большого формата 330´380 мм. Машина использует только одно движение — горизонтальный ход плиты пресса. Это гарантирует высокую точность высечки по сравнению с двухходовым принципом высечки.
Минимальный допуск на высеченную продукцию (0,2 мм) обеспечивает выполнение дальнейшего технологического процесса без каких-либо проблем. Это прежде всего относится к надежности функционирования машин для приклейки этикеток и устройств для считывания кредитных карт, к которым предъявляются требования ISO стандарта и которые должны читаться машиной.
Высечка с противодавлением. При высечке с противодавлением прямоугольные заготовки в стопе 2 продавливаются плитой 5 пресса с гидравлическим приводом через высекальный штамп 3. С задней стороны штампа на стопу воздействует матрица 7, находящаяся в высекальном штампе и нагруженная пневматическим противодавлением (рис. 10.14). Благодаря противодавлению материал выравнивается и спрессовывается, прежде чем более сильное гидравлическое давление преодолеет пневматическое сопротивление матрицы и протолкнет в спрессованном состоянии заготовки через штамп.
Рис. 10.14.Высекальное устройство с механизмом противодавления:
1 — лоток подачи; 2 — стопа заготовок; 3 — штамп; 4 — штамподержатель;
5 — плита пресса; 6 — разделительный нож; 7 — матрица механизма
противодавления
В результате получается высокоточная высечка, которая не достигается при проталкивании без противодавления.
После рабочего хода высечки цилиндр механизма противодавления сталкивает высеченный материал назад в лоток подачи, из которого он вынимается. При этом производительность снижается примерно наполовину.
Несмотря на некоторое снижение производительности, высечка с противодавлением находит применение при особых требованиях к точности изготовления крупноформатных этикеток, которые могли бы по причине недостаточной жесткости материала выпадать перед высекальным штампом, а также при высечке продукции из синтетических пленок.
Высечка с прижимом стопы заготовок на лотке подачи. При определенных форматах и материалах в процессе высечки может происходить выдавливание вверх еще не высеченной стопы на лотке подачи. Печатное изображение и линии высечки в одной стопе тогда не будут соответствовать друг другу. Этот эффект находится в зависимости от высоты стопы заготовок и может возникать при обработке следующих заготовок: длинных и одновременно узких форматов (горловое кольцо, бандероли для стеклянной упаковки и коробок); заготовок, которые не лежат ровно перед высекальным штампом, например, из-за одностороннего наслоения краски, перфорации, тиснения; заготовок в виде сфальцованной и сшитой продукции. Такая продукция приводит к образованию клина вследствие различной толщины материала.
В случае нецелесообразности снижения высоты вкладываемой пачки прижим может устанавливаться в отверстие зажимного кулачка. При этом используется зажимной кулачок, который базирует и держит высекальный штамп по заднему торцу со стороны места выдавливания.
Высечка из заготовок-двойников. С целью экономии материала полоса может содержать две заготовки, например, этикетки для моющего средства или аналогичные печатные изделия. Заготовки располагаются в шахматном порядке, при этом вторая повернута на 180° (рис. 10.15).
Процесс высечки выполняется в два хода. Полосы вкладываются в машину стопами чаще всего по 1000 листов (рис. 10.15, а). При первом ходе высечки вырубается нижняя заготовка, лежащая в лотке подачи, в то время как верхняя полоса отделяется от заготовки (рис. 10.15, б). Эта верхняя полоса проходит рядом с ножом на держателе, который помещен на лотке подачи. Верхняя «проходящая мимо» заготовка вынимается вручную из держателя, поворачивается на 180° и вкладывается для второго хода высечки в машину (рис. 7.15, в). Положение штампа при этом не меняется.
Данный метод осуществляется благодаря технологическому принципу, заложенному в конструкцию машин для сквозной высечки, заключающемуся в том, что стопе полос необходим только один прямой базировочный угол. Этим прямым углом стопы вкладываются в лоток подачи высекальной машины. Другие две стороны стопы, направленные в сторону обслуживания, могут иметь любую форму.
Рис. 10.15. Этапы высечки из заготовок-двойников
Преимущества данного способа следующие:
· экономия почти 50% времени высечки по сравнению с применением высечки из полос с одной заготовкой;
· экономия бумаги около 20 %;
· использование одних и тех же высекальных штампов.
Высечка с предварительной разрезкой. Высечка с предварительной разрезкой применяется для разделения этикеток, расположенных в определенном порядке (рис. 10.16). Речь идет о черновой вырубной высечке, за которой следует окончательное формообразование этикетки.
Рис. 10.16. Предварительная (черновая) разрезка стопы полос заготовок
Высечка этикеток осуществляется в два этапа. На первом этапе выполняется предварительная (черновая) вырубка заготовок 3 штампом 2 с открытым контуром (рис. 10.16) из стопы 1 полос материала. Это распространенный технологический метод. Высекальный штамп может быть выполнен с прямолинейным или специальным криволинейным незамкнутым контуром. На втором этапе осуществляется чистовая высечка этикеток из стоп заготовок.
Рис. 10.17. Черновые высечки: а — с обычной величиной отходов;
б — со сниженной величиной отходов
При использовании данного способа появляется возможность поочередно разделять этикетки, расположенные в шахматном порядке и вдвинутые друг в друга (рис. 10.17 б). Примером может служить V-образная этикетка для горлышка пивной бутылки, которая укладывается в шахматном порядке на длине 70 см 13 раз вместо прежних 9 раз при обычном прямом разрезе. Экономия материала составляет 30,8 % и достигает при иной форме этикеток, например кольца для шампанского, 50%.
Таким образом, в зависимости от разнообразия продукции при односменной работе экономится 100-200 т бумаги в год, что наряду со снижением расходов способствует защите окружающей среды.
Особенности конструкций машин и оснастки для высечки
продукции из стопы
Для высечки продукции из полосовых и полноформатных стоп материала используются одно, двух- и трехкоординатные гидравлические прессы. Примерами подобных прессов являются однокоординатный пресс Lombardy CHAMPION (рис. 10.18), двухкоординатный пресс Lombardy Master фирмы LOMBARDY (рис. 10.19) и трехкоординатный пресс Yawa CBQ-800 фирмы YAWA.
Рис. 10.7. Пресс для высечки этикеток из полосовой стопы Lombardy CHAMPION
Рис. 10.8. Двухкоординатный пресс для высечки этикеток из полноформатной
стопы Lombardy Master
Гидравлический пресс для высечки из полосового материала (рис. 7.7) состоит из устройства подачи полосового материала под штамп и гидропривода вертикального движения головки со штампом. Вырубленные этикетки проходят через штамп и скапливаются в накопителе. В некоторых машинах этикетки выводятся по специальному выводному транспортеру без остановки машины. Высечка из полосы, как отмечалось выше, позволяет вкладывать кольеретки одна в другую, что дает возможность компактно размещать продукцию на полосе и приводит к значительной экономии материала.
В двухкоординатных высекальных машинах полноформатная стопа неподвижна во время установки материала и высечки. В течение позиционирования головка со штампом перемещается в двух горизонтальных направлениях при помощи подвижных суппортов.
В трехкоординатных высекальных машинах головка со штампом при позиционировании, кроме горизонтального перемещения по двум координатам, имеет возможность поворачиваться до 180 или 360°, при этом точность приводки достигает 0,02 мм. Использование поворотной головки позволяет максимально экономично располагать раскройки или этикетки на листе. Возможно использование нескольких соединенных штампов вместо одного, что повышает производительность.
Рассмотрим особенности конструкции высекальных прессов с подачей стопы заготовок на неподвижный штамп на примере прессов фирмы BUSCH.
Пресс для сквозной высечки содержит высекальное устройство, включающее штамподержатель со штампом, механизм давления, разделительные ножи и лоток подачи; устройство вывода, выполненное в виде V-образного желоба; устройство для вывода обрезков; дополнительные устройства противодавления и прижима стопы материала; защитные устройства; гидросистему для питания гидропривода механизма давления.
Механизм давления представляет собой плиту пресса, жестко связанную со штоком гидроцилиндра.
Штамподержатель включает не менее пяти зажимных кронштейнов с кулачками, которые располагаются на планшайбе. Планшайба установлена в неподвижном шпинделе с возможностью регулировки окружного смещения для корректировки относительного положения штампа и заготовки материала с помощью винтового механизма. Положение зажимных кронштейнов с кулачками на планшайбе может быть также отрегулировано для достижения требуемой позиции высекального штампа.
В стандартное оснащение включены разделительные ножи, которые могут быть установлены на любом зажимном кронштейне для отделения обрезков в любой требуемой точке штампа. Удаление обрезков устраняет отклонения в размерах продукции, вызываемые забиванием обрезков.
Высекальная машина может быть снабжена средством для вывода обрезков. Это средство представляет собой ленточный конвейер, состоящий из горизонтальной и подъемной частей и имеющий индивидуальный привод. Отходы выводятся в контейнер, высота которого не превышает 145 см. Высота конвейера может изменяться.
В линию с высекальной машиной модели может быть установлена обвязочная машина, при этом обвязочная машина занимает место выводного лотка и напрямую связана с высекальной машиной. По удлиненному проводящему лотку высеченный материал транспортируется до обвязочной секции, где он обвязывается (обандероливается) полиэтиленовой лентой шириной 19,39–58 мм с использованием метода горячей сварки.
Обвязочная машина может быть отключена от высекальной машины в случае высечки материала большого формата или материала, который не должен обвязываться. Для этой цели устанавливается дополнительный выводной лоток с кожухом безопасности.
Конфигурации оборудования для высечки и обвязки этикеток. Описанные методы высечки наружных контуров печатной продукции, ассортимент машин и потребность пользователя являются основой для формирования оптимальной конфигурации оборудования для высечки и обвязки этикеток.
Ряд фирм (например, фирма BUSCH) предлагает следующие конфигурации высекального оборудования с обвязочными устройствами.
Конфигурация 1 состоит из высекальной машины с отдельным настольным обвязочным устройством. Высекальная машина работает по принципу проталкивания в горизонтальном направлении с использованием гидропривода. Фирма для продажи выставляет пять различных базовых моделей. Они отличаются форматом высечки и числом ходов рабочего органа. Один обслуживающий рабочий загружает высекальную машину и включает ее. Высеченные этикетки собираются в выводном желобе, из которого второй рабочий вынимает этикетки стопками, перевязывает в настольном обвязочном устройстве бумажными или пленочными лентами.
Конфигурация 2 имеет высекальную машину с пневматическим устройством противодавления и отдельное настольное устройство обвязки. Высекальная машина такая же, как в конфигурации, но с дополнительным устройством противодавления для высокоточной высечки. Один обслуживающий рабочий загружает и разгружает высекальную машину, включает ход высечки и обвязывает высеченные пачки этикеток в настольном обвязочном устройстве. С целью повышения производительности обвязка может выполняться вторым рабочим.
Конфигурация 3 представляет собой линию для высекания и обвязки и содержит высекальный автомат, как при конфигурации 1, но с непосредственно подключенным обвязочным автоматом для обвязки пленкой. Соединение в линию высекальной машины и обвязочного автомата позволяет обслуживать ее одному рабочему.
Конфигурация 4 — технологический комплекс, включающий машину для черновой высечки заготовок, высекальную машину для высечки этикеток и настольное обвязочное устройство.
Конфигурация 5 — комплекс, включающий машину для черновой высечки заготовок и линию для чистовой высечки и обвязки пленкой PE.
Конфигурация 6 представляет собой поточную линию для изготовления этикеток.
На линии выполняются следующие варианты технологического процесса: 1) предварительная черновая разрезка, высечка готовых изделий и обвязка пленкой PE; 2) предварительная разрезка методом вырубки и высечка готовых изделий с противодавлением.
Сущность технологического процесса, выполняемого на высекальной линии модели LABEL LINE 72/102, поясняется на рис. 10.20.
Рис. 10.20. Технологическая схема высекальной линии LABEL LINE 72/102
Стопа полос запечатанного материала вручную подается в машину для высечки заготовок (поз. а). Толкатель 1 перемещает стопу полос заготовок под толкатель 2 (поз. b). Толкатель 2 осуществляет непрерывное пополнение стола перед толкателем 3 (поз. с). Толкатель 3 сдвигает первую стопу на шаг под штамп предварительной высечки согласно входным меткам, которые считываются сканирующим устройством (поз. d). Прямолинейный или контурный вырубной штамп разделяет полосовую стопу на отдельные стопы заготовок. На рис. 6.8 представлены контурный штамп и сблокированные этикетки (поз. e). Окончательная высечка этикеток (поз. f), упаковка отдельных стоп этикеток (поз. д) и их перемещение по выводному лотку (поз. h) выполняются на высекально-обвязочной машине VSB. Обрезки удаляются из высекально-обвязочной машины с помощью конвейера KF.
Полистовая высечка этикеток
Этикеточное производство, наряду с изготовлением упаковочной продукции, является в настоящее время одним из наиболее быстроразвивающихся секторов полиграфического производства. Одной из важнейших операций в процессе изготовления этикеток является штанцевание отпечатанной продукции.
В этикеточном производстве широкое применение нашли два вида штанцевальных устройств полистовой высечки: ротационные и плоскостные.
Основные достоинства ротационных штанцевальных устройств:
· небольшие объемы инвестиций в оборудование;
· высокие скорости штанцевания;
· постоянная скорость разрезки и биговки;
· небольшой выход макулатуры.
Плоскостное штанцевание имеет следующие достоинства:
· невысокая стоимость штанцевальных инструментов;
· очень высокая геометрическая точность штанцевания;
· возможность наладить собственное производство штанцевальных инструментов и тем самым сократить сроки выполнения заказов.
Ротационное штанцевание — процесс, характеризующийся незначительным выходом макулатуры и высокой скоростью высечки. При ротационном штанцевании используются дорогие круглые штампы, что ощутимо повышает стоимость продукции при малых тиражах. Инвестиции в ротационное штанцевальное устройство меньше, чем в плоскостное, но из-за дороговизны ротационных штанцевальных штампов их применение целесообразно только при высоких тиражах. Ротационное штанцевание является идеальным решением для производства высокотиражной продукции по схеме «с рулона на рулон», так как скорости обработки при этом составляют до 300 м/мин и более. Тиражестойкость металлических ротационных штанцевальных штампов может достигать 30 млн. циклов.
При незначительных тиражах целесообразно использовать плоскостные устройства, изготовление штампов для которых можно организовать на полиграфическом предприятии. Производительность плоских штанцевальных устройств обычно в 2-3 раза ниже, чем ротационных. Штанцевание при использовании плоскостных устройств отличается очень высокой точностью. Тиражестойкость металлических плоских штанцевальных штампов достигает 5 млн. циклов.
При использовании ротационных штанцевальных устройств процесс настройки печатной машины обычно занимает меньше времени, чем при применении плоскостных устройств. Это обусловлено тем, что плоский штамп требует приправки в машине, по крайней мере при первой его установке. Ротационные штампы предварительно устанавливаются на цилиндры вне машины во время печати предыдущего заказа.
Штанцевание может выполняться как в режиме «off-line» (автономный режим), так и «on-line» (в линию), непосредственно после печатания. При обеих схемах процесса штанцевания могут использоваться как ротационные, так и плоскостные устройства. При штанцевании «on-line» визуальный контроль печатных листов достаточно сложен и возможность отбраковки дефектных листов перед высечкой отсутствует. Поэтому при данной схеме требуются соответствующие меры для контроля качества, в частности рекомендуется использовать видеосистемы наблюдения за качеством печати. При работе «в линию» могут происходить периодические остановки линии из-за неполадок при штанцевании, поэтому при применении в этикеточном производстве печатно-отделочных линий очень важно обеспечить высокую надежность штанцевальных устройств.
Плоскостные устройства при штанцевании «on-line» могут существенно снижать скорость работы машины. При использовании плоскостного штанцевания в печатно-отделочных линиях из-за циклического характера работы этих устройств полотно движется через секцию высечки с переменной скоростью, образуя перед ней петлю.
В зависимости от характера продукции может использоваться как рулонное, так и листовое выводное устройство. Рулонный вывод применяется главным образом при работе с самоклеящимися материалами, листовой — стапельный или каскадный — при высечке картонной упаковки.
Штанцевание является сложным технологическим процессом, на качество которого влияет множество факторов. При штанцевании «on-line» неправильный выбор параметров штанцевания может стать препятствием для повышения скорости работы печатной машины.
Повышение скорости печати, как правило, приводит к необходимости увеличения усилия штанцевания. Надо отметить, что усилие штанцевания должно быть значительно больше, чем те силы, которые необходимы для резки материала. Штанцевание как физический процесс — это, в отличие от резки продукции, прессование и уплотнение материала посредством специального штанцевального инструмента до той степени, когда обрабатываемый материал начнет разделяться. Как при плоскостном, так и при ротационном штанцевании, в отличие от резки, нет никакого относительного перемещения между высекаемым материалом и штанцевальным инструментом. В результате штанцевания происходит отделение этикетки от полотна материала (бумаги, фольги, полимерной пленки).
Рассмотрим процессы, происходящие при ротационном штанцевании. Основными элементами ротационного штанцевального устройства являются магнитный цилиндр, опорный или печатный цилиндр, а также устройство натиска, обеспечивающее необходимое усилие высечки.
Одним из направлений совершенствования печатных машин для производства этикеток является повышение скорости их работы. В связи с этим повышаются и требования к формным материалам, краскам, системам сушки оттисков, а также к штанцевальным инструментам. Наряду со штанцевальными инструментами совершенствуются и узлы машин, ответственные за качество штанцевания.
Для прижима магнитного цилиндра к штанцевальному инструменту, то есть для создания давления, в результате которого и происходит процесс штанцевания, используются различные системы. Обычно применяются пневматические, гидравлические или механические устройства.
Пневматические системы по сравнению с гидравлическими и механическими значительно более чувствительны к колебаниям. Среди механических прижимных устройств имеются системы с приложением силы к валу магнитного цилиндра или к штанцевальному инструменту, а также системы с нагрузкой на опорные кольца. В системах с приложением силы к валу магнитного цилиндра, в случае если его диаметр не превышает 30 мм, возникает большая нагрузка на изгиб, что нередко приводит к деформации вала, а в некоторых случаях — даже к его поломке. В более совершенных системах используется передача силы механически — от специального прижимного механизма («моста») или же гидравлическим путем.
При работе с бумагами и некоторыми полимерными материалами, например полиэфирными пленками, в процессе штанцевания необходимо преодолевать очень высокое сопротивление материала. Для этого необходимо прикладывать силу 6-10 кН с каждой стороны, то есть производить высокую нагрузку на штанцевальное устройство. Подобные нагрузки могут привести к прогибу магнитных цилиндров и тонких штанцевальных инструментов. В связи с этим для повышения качества штанцевания рекомендуется увеличивать диаметр магнитного цилиндра и повышать твердость штанцевального инструмента. Недостаточный размер магнитного цилиндра приводит к прогибу вала цилиндра при штанцевании, в результате которого на левом и правом краях цилиндра штанцевание проходит безупречно, а посередине глубина высечки заметно меньше.
Опорный цилиндр оказывает на качество штанцевания такое же влияние, как и магнитный цилиндр. В результате прогиба опорного цилиндра качество штанцевания может значительно понизиться, поэтому некоторые производители машин подпирают опорные цилиндры парой роликов, что обеспечивает повышение их жесткости.
При отношении диаметра цилиндра к его длине 1:1 величина прогиба является незначительной. При узкой рабочей ширине использование магнитного цилиндра с более длинной разверткой экономично и может рекомендоваться по причине большей универсальности (при длинной развертке значительно больше количество вариантов различных форматов этикеток). С увеличением рабочей ширины при сохранении диаметра прогибание элементов ротационного штанцевального устройства увеличивается.
Большой проблемой для печатника является штанцевание твердых материалов, особенно в случае, если штанцевальный инструмент не рассчитан на данный материал. В ряде случаев и менее твердые материалы, например полиэтилен, могут создавать проблемы. Так, при работе с ними требуется большая глубина высечки. Это означает, что даже небольшие величины прогиба цилиндров ведут к плохим результатам штанцевания.
При ротационном штанцевании инструмент и этикетка перемещаются во время работы машины с одинаковой скоростью, преодолевая сопротивление материала. Еще раз подчеркнем, что процесс штанцевания — это не резка, а уплотнение, вплоть до разделения материала, и на поперечных линиях материал оказывает значительно более высокое сопротивление, чем на продольных линиях, так как он испытывает при этом различные нагрузки.
В связи с необходимостью точного измерения глубины штанцевания для повышения скорости выполнения этой операции в настоящее время произведены соответствующие исследования, например, германской фирмой Electro Optic GmbH, которая для определения этой чрезвычайно важной величины разработала прецизионный измерительный щуп. С его помощью можно определить текущую величину глубины штанцевания и согласовать ее с требуемым значением.
Установлено, что величина усилия штанцевания определяется тремя факторами.
Во-первых, свойствами материала, из которого изготавливается этикетка, в частности его твердостью и вязкостью. Например, белая писчая бумага с массой 80 г/м2 перед разделением уплотняется до 60-79% ее первоначального объема, а полиэтилен должен для разделения уплотниться до 90% первоначального объема. Обычно для штанцевания бумаги необходима значительно меньшая сила, чем для штанцевания полимерных материалов. Во-вторых, величина усилия штанцевания определяется углом заточки штанцевального инструмента. Чем круче угол заточки штанцевального лезвия, тем меньше требуемая сила прижима. И наконец, в-третьих, важным параметром является рабочая ширина штанцевального инструмента и длина линии штанцевания: чем больше контур, тем больше должно быть усилие штанцевания.
Независимо от вида материала следует учитывать также положение линий штанцевания относительно направления движения полотна в машине: линии, расположенные поперек полотна, требуют в сотни раз больших усилий штанцевания, чем продольные линии. При высечке продольных линий воздействие на материал производится точкообразно в области размером в несколько десятых долей миллиметра, причем в результате вращения штанцевального инструмента, опорного валика и движения полотна материала процесс штанцевания облегчается. При штанцевании поперечной линии, напротив, отделение высекаемой этикетки происходит одновременно по всей рабочей ширине.
Для того чтобы глубина штанцевания продольных и поперечных линий была одинаковой, несмотря на сильно различающиеся величины сопротивления материала, нужно, чтобы усилие, прижимающее штанцевальный инструмент к опорному цилиндру, было выше, чем возникающее в процессе высечки сопротивление материала. Обычно значение силы штанцевания составляет от 3 до 12 кН с каждой стороны ротационного штампа.
При небольших значениях прижима штанцевальный инструмент начинает вибрировать, а при высоких — преждевременно изнашиваются подшипники качения и опорный цилиндр.
Даже после установки необходимого давления прижима результат может быть неудовлетворительным. Например, поперечная линия может штанцеваться слабее, чем продольная, особенно в середине штанцевального цилиндра. Возможные причины этого — в слишком малых размерах опорного валика, штанцевального или магнитного цилиндра либо, в худшем случае, — в чересчур малых размерах обоих элементов штанцевального устройства. Даже если давление натиска принимает на себя пара подшипников под опорным цилиндром, сила сопротивления материала, которая возникает при штанцевании по поперечной линии, приводит к прогибу опорного валика или штанцевального цилиндра. Наиболее сильный прогиб этих цилиндров наблюдается в их середине — точке, наиболее удаленной от опор. Это может быть причиной того, что контур штанцевания на краях будет глубже, чем на середине полотна.
При высечке самоклеящихся этикеток следует обращать внимание на сжимаемость материала-носителя. Необходимо оставить материал-носитель неповрежденным, разделив при этом поверхностный материал, что требует существенно более высокой точности регулировки штанцевального устройства.
Допуски, которые должны приниматься во внимание при штанцевании на ротационных штанцевальных устройствах, имеют очень узкие пределы. Для того чтобы обеспечить высокое качество штанцевания, допуски на отклонение цилиндров от теоретической геометрической формы и на параллельность поверхностей штанцевального и опорного цилиндров не должны превышать 3-5 мкм.
На качество штанцевания также оказывают влияние специфические параметры штанцевального устройства, например вибрация. Повышенная вибрация обычно обусловлена неправильным выбором параметров подшипников качения или высоты линии реза у штанцевального инструмента. Другими возможными причинами может быть высокая плотность материала или деформация опорного валика в местах расположения опорных колец штанцевального устройства. В результате уменьшения диаметра опорного валика зазор между острием штанцевального штампа и опорным валиком становится меньше. В итоге глубина проникновения штампа увеличивается, и печатник должен во избежание полного прорезания обрабатываемого изделия уменьшать давление прижима. Вследствие этого может получиться, что продольная линия будет штанцеваться безупречно, а поперечная линия — слабо.
Штанцовщик не всегда может определить, что является причиной брака при штанцевании. Однако очевидно, что свести проблемы к минимуму позволяют качественное выполнение штанцевального штампа, правильное определение параметров технологического процесса, а также стабильность всех элементов штанцевального устройства.
Контрольные вопросы