Цьому випаровується); 5 – звільнення тампона

Тампон притиснутий до субстрата по всій своїй формі і передає фарбу на необхідні ділянки поверхні. Навіть при тому, що тампон значно стислий протягом цього процесу, він влаштований таким чином, що відходить рівномірно від поверхні субстрата швидше, ніж притискається до неї.

Належним чином розроблений тампон завжди забезпечуватиме повний і рівномірний притиск до субстрата і не дасть утворюватися повітряним міхурам, які б перешкоджали передачі фарби.

Тампон піднімається над субстратом і знову приймає свою первинну форму, несучи на собі залишки фарби.

Як було відмічено раніше, фарба піддається змінам реологій в процесі притиску і втрачає аналогію з фарбою на тампоні. Коли тампон притиснутий до запечатуваної поверхні, прилипання фарби до неї буде більше, ніж до тампона. В результаті фарба повністю переходить на поверхню субстрата. Цим і закінчується друкарський процес.

Тампон залишається чистим і готовий до наступного циклу друку.

3.4. Друкарське обладнання

Загальні відомості. Основний принцип роботи машини тамподруку

Машина для тамподруку включає наступні основні частини:

силіконовий тампон;

пристрій для розміщення предмета, на якому буде друкуватися зображення;

металеву або полімерну пластину, на якій присутнє друкарське зображення;

ємкість для фарби з шпателем і пристроєм ракеля або замкнуту фарбову систему.

Сучасні моделі включають механізми для зарядки і розвантаження виробів, які задруковуються і пристрою для суміщення фарб, що забезпечують високу продуктивність машини.

Машини працюють із застосуванням принципу зворотнопоступального руху: тампон спочатку знімає фарбу з форми, а потім переносить її на предмет.

Існують ротаційні машини тамподруку, на яких з високими швидкостями відбувається друкування на круглих і плоских предметах. Вони переважно працюють за принципом постійного, або зворотно-поступального руху. Круглі тампони обертаються, передаючи зображення на задруковуваний предмет.

Розглянемо загальний принцип тамподруку на прикладі роботи спеціальної друкарської машини.

Для реалізації друкарського процесу використовуються, як вже мовилося вище, жорстка підставка з друкарською формою, рухомі пристрої ракеля і пересувні тампони.

Процес тамподруку здійснюється таким чином.

Підставка з формою і підставка для фарбової ванни переміщаються вперед-назад.

Під час руху вперед друкарська форма заливається фарбою, а при зворотному русі фарба знімається з форми головним ракелем. Під час опускання на форму тампони приймають фарбу на себе. За чотириколірного друку це відбувається одночасно зі всіх чотирьох форм або для кожного тампона окремо.

Тампони після друку піднімаються вгору. Пристрій лінійної подачі з шаблоном, що знаходиться на нім, і належною друкуванню деталлю управляє положенням кожної з чотирьох фарб. При цьому всі тампони послідовно переносять на деталь фарбові зображення.

Існує також варіант машини з тампоном, що відкидається. Це означає, що тампони з горизонтального положення приймають вертикальне тільки у момент прийому фарби.

У способі тамподруку присутня безліч технічних можливостей, які обумовлені швидким розвитком техніки і великою кількістю різноманітних і недоступних для класичних способів друку матеріалів і вироби з найфантастичнішими тривимірними конфігураціями.

В даний час розглядаються три категорії машин для тамподруку.

Машини для тамподруку, які забезпечують розміщення зображення на субстраті і точне суміщення фарб у випадках багатофарбового друку (друк написів, символів або інших графічних зображеннь).

Машини для декоративного тамподруку, який направлений на значне поліпшення зовнішнього вигляду предмета. На таких машинах можуть бути реалізоване багато незвичайних дизайнерських проектів за використання одно- і багатофарбового друку на різноманітних підкладках, як за структурою, так і за їх об'ємністю. Це можуть бути, наприклад, якісь незвичайні узори, імітація дерев'яної поверхні і т.д.

Машини для друку кодованих позначень, основна вимога до яких – висока чіткість, але не обов'язково високої якості. Приклад тому – штампування дати на контейнерах і іншій упаковці. Таке кодування не слід плутати з штриховим кодом (barcoding), де якість друку дуже важлива, особливо відносно визначення краю і контрасту штрихів, що дозволяє виконувати машинне прочитування інформації.

Деякі вимоги до машини тамподруку. Перш за все, машина повинна передавати фарбу від носія зображення через еластичний силіконовий тампон на субстрат. Виконання цієї функції належить забезпечувати з можливо вищою точністю, в ідеальному випадку в межах ±0,025 мм. Ця передача виконується рівномірно, гладко, без небажаної вібрації в межах звичайних виробничих швидкостей.

Друкарська машина, відповідно, сконструйована так, щоб оператор (друкар) міг легко регулювати стан фарби і утримувати потрібне для висихання фарбового шару співвідношення розчинника у фарбі. Здатність грамотно працювати з друкарськими фарбами, і тим самим підтримувати певні і постійні умови друку, найбільш важлива для добрих результатів. Це – та особливість, нестачу якої відчувають багато машин.

Такі основні вимоги до друкарських машин для тамподруку.

Машини для тамподруку

Машини тампонного друку представлені одноколірними, і такими, що друкують в декілька фарб. Багатофарбові пристрої можуть бути з розташованими поряд формами і тампонами, або з секційним розташуванням окремих одноколірних машин із загальним приводом, або в карусельній формі.

Особливим видом устаткування є карусельна машина, у якої друкарські секції в певному порядку проводяться по предмету, на якому тампонами друкується кольорове зображення.

Машини з відкритим фарбовим коритом (фарбовий апарат, встановлений вище за друкарську форму)

У цих оригінальних напівавтоматичних машинах фарбовий апарат піднятий над формою.

За минулі роки було створено безліч машин, що використовують електропневматику і навіть серводвигуни. У них також знаходять застосування програмовані логічні контролери або диспетчери PLC (Programmable Logic Controller), що забезпечують широкий діапазон вибору.

Завдяки системам підтримки балансу розчинник-фарба конструкція машини тамподруку широко використовується на практиці.

Зміна фарби і друкарської форми в цих машинах може бути виконана відносно швидко, шляхом заміни фарбового лотка і форми, іншим комплектом, який був підготовлений заздалегідь. Основна проблема – висока вартість фарбових змінних лотків і пристроїв для розміщення форм.

Машини з частково закритим фарбовим лотком

У таких машинах фарба знаходиться в кориті, розміщеному позаду друкарської форми. Фарба витягується вперед лопаткою, встановленою на горизонтальній каретці в комплекті з ножем ракеля. Тоді як фарба заливає форму, каретка покриває її, зменшуючи, таким чином, випаровування розчинника. Під час руху назад цей механізм закриває фарбове корито, також перешкоджаючи випаровуванню з нього розчинника. Таким чином, суміш фарби і розчинника залишається стабільною протягом тривалішого часу, ніж якби вона знаходилася в повністю відкритому кориті.

Протягом того часу, коли ніж ракеля входить в контакт з формою, в задній частині каретки відбувається підготовка пристрою ракеля до роботи. Опори повертаються, каретка з ножем ракеля починає рухатися назад. Ніж ракеля опускається на форму і прибирає з неї надлишок фарби. Ці машини характеризуються міцною конструкцією.

Машини із закритою фарбовою чашею

Це – декілька моделей машин із зворотно-поступальним рухом фарбового апарата. У їх конструкції фарба розміщується в ємкості у вигляді перевернутої чаші і щільно притискається до друкарської форми. Чаша утримує фарбу і виконує роль ножа ракеля, переміщаючись формою вперед-назад. Достоїнство цієї системи – зведення до мінімуму випаровування розчинника з фарби. Тому вона знаходить достатньо широке розповсюдження, оскільки дозволяє ефективніше контролювати процес друку і стан фарби. В результаті скорочується час простою машини і частково забезпечується можливість її роботи без втручання оператора.

До недоліків цієї конструкції слід віднести: неможливість використання двокомпонентних фарб, форма повинна мати розміри удвічі більші, ніж зазвичай, а також високу вартість чаші. Але в той же час, при невеликих пошкодженнях чаша легко відновлюється заточуванням контактної поверхні карборундом. Деякі чаші можуть бути відновлені шляхом повторної обробки.

Фарбові чаші мають різні конструкції. Найпростіша – чаша, виготовлена шляхом обробки твердого металу, зазвичай, сталі. Другий тип – з контактною поверхнею із сталевої стрічки, яка може бути замінена у разі зносу. Третій – металева чаша з керамічною контактною поверхнею, що закріплюється на металі. Цей тип забезпечує велику довговічність чаші, але має вищу вартість.

У деяких системах використовуються магніти, які міцно утримують чашу на друкарській формі. Чаша і форма, що утримуються магнітом, можуть бути менші, ніж в системі з вертикальним завантаженням, і це дозволяє замінювати одну форму на іншу без зміни чаші.

У багатьох сучасних системах з герметизованою чашею форма закріплена стаціонарно, а чаша переміщається по пластині.

Іншим цікавим різновидом друкарської машини із закритою чашею є використання друкарських форм, які встановлені усередині фарбового контейнера швидше вертикально, ніж горизонтально. Форма виступає прямо з контейнера з ножем ракеля, вгорі, очищаючи його поверхню від надлишку фарби з пробільних елементів, а також запобігаючи небажаному випаровуванню розчинника з фарби, що знаходиться в контейнері. Тампон переміщається горизонтально, притискаючись до зображення на друкарській формі, забираючи з неї фарбу і, відповідно до конструкції машини, повертається на 90° або 180°, переносячи зображення на субстрат. Суміш фарба-розчинник майже така ж стійка, як в системі із закритою чашею, але тут максимальний розмір надрукованого зображення може бути 12,7x45,7 см.

Ще одним достоїнством закритих барвистих систем є можливість зменшувати рівень розчинників, які викидаються в навколишнє середовище і потрапляють в атмосферу.

Машини, у яких друкарська форма здійснює зворотно-поступальний рух

У цих моделях замість руху тампона назад і вперед від друкарської форми до субстрата, переміщається форма, тоді як тампон знаходиться на місці. Цей тип машини забезпечує меншу вібрацію тампона і швидший машинний цикл.

Іноді, виготівники машини розміщують тампон у вертикальному положенні. В цьому випадку переміщається форма. Тут застосовується її зворотно-поступальний рух. Ця конструкція друкарської машини існує як із закритими фарбовими чашами, так і з відкритими коритами.

Рух тампона в такій машині в одній площині забезпечує зниження її вартості, тому що тут більш простий механізм приведення її в рух. Тампон повинен переміщатися тільки у вертикальній площині, що зменшує вібрацію і скорочує робочий цикл.

Одне з цікавих застосувань цієї системи – швидкодіючі машини для кодування, яке виконується з швидкостями до 10000 циклів/год. У них використовується форма із закритою фарбовою чашею. Використовуючи цю модель, виробники виготовили і великі машини з розмірами форми 20,3x45,7 см, але вони вимагають істотних конструктивних доопрацювань для того, щоб забезпечити приведення друкарської форми в положення знімання фарби тампоном.

Ротаційні машини

У цьому типі машин використовується круглий силіконовий друкувальний тампон, зазвичай у поєднанні із сталевою циліндровою друкарською формою, на якій гравірується зображення для друку. Фарба втікає у форму з корита або дукторного фарбового циліндра, а ніж ракеля видаляє надлишок фарби. Круглий силіконовий тампон знімає фарбу з протравлених ділянок форми і переносить її на субстрат. Одне з великих достоїнств цієї системи машин – висока швидкість роботи. Малі пристрої можуть друкувати з швидкістю до 120000 відтисків/год, особливо на невеликих предметах, таких як кришки для пляшок.

Конструкції тампонних швидкісних систем перейняті з глибокого друку. Вони дуже підходять для друку на циліндричних предметах і нескінченному друці на площині.

Інше їх достоїнство – можливість друкування на найменших предметах, які тільки можуть бути задруковані.

Фарби при вищих швидкостях, ніж в звичайному тамподруці, витрачаються в менших кількостях. Вони повинні містити більше розчинників. Виготівники фарб рекомендують до 20% розчинника, але, як показує практика, при багатофарбовому друці його кількість може доходити і до 30%. При цьому кожен колір вимагає свого розчинника в своїй кількості, яка повинна бути визначена на початку роботи і застосована на своїх прогонах. Контроль балансу розчинник – фарба обов'язковий. Може бути рекомендоване використання фарбових насосів для забезпечення постійності кількості друкарських фарб. Деякі насоси мають пристрої вимірювання в'язкості.

Альтернативно можуть бути використані сталеві друкарські циліндри. На такому модифікованому циліндрі закріплюється і використовується як друкарська форма сталева фольга або форма з фотополімерних матеріалів. Але вони недовговічні, тому що тиск на ніж ракеля досить швидко їх зношує. Хоча сталеві циліндри недешеві, економічно їх використання рациональніше внаслідок зменшення часу простоїв.

Машини з системою загального перенесення фарби

Ця техніка, призначена майже виключно для художнього оздоблення керамічних виробів і створена для них, об'єднує в собі елементи трафаретного і тампонного друку. Спочатку трафаретним способом зображення друкують на спеціальній пластині, звідки тампон забирає фарбу і переносить її на задруковуваний субстрат.

У таких системах застосовують витравлені друкарські форми.

Розроблено цей процес ще в 1950-і роки, коли застосовувалися фарби холодного закріплення. Потім були створені термопластичні фарби. Ці фарби за кімнатної температури є воскоподібною твердою сумішшю. Вони нагріваються на металевій сітці за допомогою електричного струму до 400⁰С. Тампон забирає фарбу з силіконової пластини і передає її на керамічний виріб, який різко її охолоджує, забезпечуючи повне перенесення.

Хоча цей процес використовується майже виключно в керамічній промисловості, він демонструє успішне об'єднання двох способів друку. Його достоїнства полягають в наступному.

Зображення може бути віддруковане на будь-яких площах і поверхнях, включаючи поверхні з подвійними вигинами, що не можна зробити одним тільки трафаретним способом друку.

Під час друку можуть бути перенесені в один прогін, як тонкі лінії, так і товсті смуги.

У пресі можуть бути отримані товсті шари фарб на складних зображеннях.

Трафаретний друк, а не тамподрук визначає кількість використовуваних тут фарб. Їх може бути перенесено на керамічну поверхню більше, ніж одного тільки тамподруку. Така технологія забезпечує постійно високу якість зображення. У дизайні виробу можливі різні ефекти – від плашок до растрових зображень.

Карусельні машини

У карусельній багатофарбовій тампонній системі використовується комбінація з двох круглих столів. Задруковувані субстрати укладаються на стіл, а форми закріплюються на іншому столі. Положення форми може регулюватися по осях X, Y і осі обертання, дозволяючи точно встановлювати їх щодо зображення. Над формою розміщується система закритих чаш з фарбами так, що фарба переноситься на форму, коли чаша знаходиться над зображенням, а потім повертається в початкове положення. Після перенесення зображення карусель з тампонами і стіл з формою повертаються таким чином, що тампон із зображенням виявляється над субстратом, тоді як інший тампон розташовується над другою пластиною з свіжонанесеною фарбою. У цей момент перший тампон опускається, і зображення з нього переноситься на субстрат. Одночасно другий тампон опускається на другу пластину і на нього переноситься з неї зображення. Ця послідовність операцій продовжується, поки не буде віддруковано все багатобарвне зображення, після чого поворотний стіл фіксується. Виріб з віддрукованим зображенням віддаляється і замінюється новим.

Система повністю механізована і має продуктивність до 750 циклів/год. На ній можна віддрукувати 250 чотириколірних зображень/год. Машина ідеальна для малих і середніх тиражів. Її наладка виконується просто і швидко. На ній можуть бути використані тампони різної форми, що відповідають всілякому дизайну виробів. Можуть бути використані також фотополімерні форми, але сталеві пластини довговічніші.

Карусельні друкарські машини є широко поширеними пристроями, особливо для виконання невеликих тиражів багатофарбових виробів. Для великих тиражів економічніші звичайні лінійні ротаційні системи.

Машини для друку в негоризонтальних площинах

Вертикальні друкарські машини створені для друку на поверхнях з вертикальним або похилим розташуванням. У них використовуються всі стандартні пристрої для нанесення фарб. Вони застосовуються, головним чином, для друку з маленьких друкарських форм.

Машини з комп'ютерним цифровим управлінням

У друкарських машинах з комп'ютерним цифровим управлінням CNC (computer numerical control) субстрат розміщується стаціонарно, а тампони програмуються для друку зображення в певний час. Система CNC для управління і запуску може бути вбудована в стандартні машини або використовуватися як модульні агрегати забезпечення майже будь-якого застосування. Ступінь складності визначається тільки уявою проектувальника і числом модулів, які він використовує. Всі елементи композиції, що складається, можуть об'єднуватися з численними закритими чашами, чищенням тампонів, зміною довжини притиску тампона, різноманітними формами тампонів, і т.д. Ця система часто використовується для друку складних багатофарбових зображень на різних поверхнях.

По своїй гнучкості машини з CNC наближаються до ідеальної машини для специфічних областей застосування, але така машина дорожча, ніж звичайна пневматична друкарська машина.

Завантаження машини з CNC не обов'язково повинне бути вище, але час її простою і приладнання істотно зменшені.

З появою безлічі фірм, що використовують друкарські машини тамподруку на автоматичних лініях, зросла потреба в устаткуванні для контролю якості друку. Такі системи можуть виявляти зміни у відбитках порядка 0,0005 дюйма або 0,0127 мм. Вони можуть також сприймати колірні зміни. Устаткування для контролю якості зображень використовується і для попередження оператора, внесення змін до параметрів друку або для зупинки машини. Витрати на такі пристрої продовжують знижуватися, оскільки виробництво компакт-дисків широко використовує цю технологію і демонструє нам її переваги.

Дефекти в процесі виконання тамподруку

До найбільш характерних дефектів на відтисненнях тамподруку слід віднести:

1. Недостатню щільність фарбового шару.

2. Спотворення графічної точності зображення.

3. Недостатню адгезію (прилипання) барвистої плівки до виробу.

4. Наявність непротягнутих в пресі ділянок на зображенні.

5. Наявність фарбових крапок на пробільних ділянках друкарської форми і відтиснення.

6. Погане приведення за багатофарбового друку.

От як виявляються ці дефекти в процесі тамподруку і які їх причини.

1. Недостатня щільність фарбового шару приводить до сірого друкарського відтиснення з розривами і непротягнутими в пресі ділянками. Причина цього дефекту – недостатня глибина друкувальних елементів форми, невідповідність властивості друкарської фарби швидкості друку і іншим умовам друкарського процесу або знос тампона.

2. Причиною графічного спотворення в тамподруці можуть бути перевитравлена форма, невідповідність геометричного профілю тампона відтворному зображенню, в'язкості фарби – конкретним режимам технологічного процесу друкування.

3. Недостатня адгезія фарбової плівки до виробів може бути викликана невідповідністю физико-хімічних властивостей задруковуваної поверхні молекулярній природі фарби. Для збільшення адгезії до виробів, особливо пластмасових (з полівінілхлориду, полістиролу, поліетилену), перед задруковуванням їх піддають обробці струмами високої частоти або, якщо можливо, високотемпературним полум'ям. В деяких випадках на виробництві для збільшення адгезії фарбового зображення захищають покривними лаками.

4. Непротягнуті в пресі ділянки на складному фарбовому зображенні – найбільш часте явище. Цей дефект обумовлений вязкісними властивостями друкарської фарби за друкування за допомогою пружно-еластичного тампона.

5. Поява фарбових крапок на пробільних елементах форми і відповідно на відтисненні – брак, що створює погане загальне враження від зображення. Даний дефект пояснюється порушенням технології копіювальних процесів під час виготовлення друкарської форми.

6. Одна з причин поганого приведення – невідповідність геометрії тампона передаваному зображенню.

Застосування тамподруку

Зі всієї різноманітності областей тамподруку є лише невеликий вибір можливостей, які конкурують частково з трафаретним друком щодо задруковування предметів з плоскою або опуклою поверхнею. Як приклади використання тамподруку можна назвати компакт-диски, ряд іграшок, моделі залізниць, циферблати, клавіші калькуляторів, шприци, капсули, кришки, що загвинчуються, для пляшок, кераміку, посуд, рекламні продукти, кулькові авторучки, запальнички, побутову техніку і деяке інше.