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膠印機(jī)的溫度控制及其對(duì)印刷質(zhì)量的影響

·輸墨裝置溫度
一臺(tái)印刷機(jī)的傳動(dòng)功率大部份用于驅(qū)動(dòng)輸墨裝置。而在輸墨裝置上，當(dāng)油墨分離時(shí)，彈性膠輥碾壓和串墨輥來回串動(dòng)時(shí)機(jī)械能則變成熱量。因此人們?cè)O(shè)法用循環(huán)水使串墨輥和墨斗輥恒溫，盡量把這種熱量從發(fā)源地點(diǎn)排出。這種循環(huán)水在中央水箱中，部分也在印刷機(jī)組附帶的下單元中被調(diào)到所需要的溫度。最好采用全恒溫(冷卻和加熱)，以便使輸墨裝置在開始印刷之前就能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的工作溫度。
迄今對(duì)于調(diào)節(jié)輸墨裝置的溫度可實(shí)行三個(gè)方案，在本文中對(duì)其進(jìn)行了比較。這三個(gè)方案由于在不同的地點(diǎn)測(cè)定作為調(diào)節(jié)量的溫度而有區(qū)別：
1)調(diào)節(jié)量是各輸墨裝置的表面溫度。
2)調(diào)節(jié)量是注入到各輸墨裝置中墨輥恒溫用的水溫。
3)調(diào)節(jié)量是恒溫設(shè)備的中央水箱中的水溫。
·油冷卻
雖然在膠印機(jī)傳動(dòng)側(cè)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承上產(chǎn)生的熱功率比較小，但由于排出的可能性不大，所以會(huì)導(dǎo)致側(cè)面機(jī)件發(fā)熱。在沒有護(hù)罩防護(hù)的傳動(dòng)側(cè)部件的地方可以感覺到大約60~C的高溫，這對(duì)于整個(gè)機(jī)器面寬的溫度均勻性有不利的影響。油冷卻的作用是使側(cè)面部件溫度不會(huì)高于手溫。
·潤(rùn)版液冷卻
所謂的水膜或酒精潤(rùn)濕裝置通常都用冷卻的潤(rùn)版液供水，其溫度大約為10℃。從整體來看，潤(rùn)版液冷卻對(duì)于膠印機(jī)的散熱作用不大。但是保持潤(rùn)版液的低溫有利于降低酒精在混合槽中和輸水裝置中的蒸發(fā)，并能提高潤(rùn)版液的粘度。
·印版滾筒恒溫
無水膠印缺少潤(rùn)版液的冷卻作用。對(duì)于沒有輸墨裝置恒溫的無水膠印機(jī)來說，最好是通過對(duì)印版滾筒吹風(fēng)使其冷卻。用水的膠印只需要輸墨裝置恒溫。本文所介紹的實(shí)驗(yàn)中未列入印版滾筒恒溫。
·紅外(舊)溫度傳感器
所有發(fā)熱體表面都會(huì)發(fā)出紅外線，這種射線可用靈敏的幅射檢波器進(jìn)行測(cè)量，并作為溫度顯示。對(duì)于絕對(duì)測(cè)量需要校準(zhǔn)或準(zhǔn)確了解有關(guān)表面的發(fā)射能力。在本文中使用紅外溫度傳感器是為了測(cè)量輸墨裝置、測(cè)面機(jī)件和橡皮布上的溫度，以便提供恒溫用的調(diào)節(jié)量(調(diào)節(jié)方法1)。
·印刷中的波動(dòng)
對(duì)于實(shí)地密度和階調(diào)值增大可用三個(gè)調(diào)節(jié)方法借助印張來判斷，而這些印張是在大批量印刷中從175000多張中抽出來的。印版是幾乎相同的。主要是確定統(tǒng)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和最大值和最小值之間的差異范圍。
1序言
在努力改善膠印質(zhì)量的過程中，要特別重視膠印機(jī)的溫度狀況，因?yàn)闇囟仁悄z印的一們特別重要的工作參數(shù)。其原因在于以下所描述的主要材料及過程性能與溫度的關(guān)系：
印刷油墨的粘度和粘滯性隨著溫度的增加而降低。在機(jī)器冷時(shí)會(huì)使紙張拉毛，在溫度太高時(shí)會(huì)使色調(diào)變滿。這種情況在無水膠印上特別明顯，因?yàn)樗�缺少�?rùn)版液蒸發(fā)的冷卻作用。在機(jī)器快速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)版液蒸發(fā)所導(dǎo)出的熱量可達(dá)到機(jī)器寬度每米800W的數(shù)量級(jí)。
油墨所吸收的潤(rùn)版液隨著溫度上升而增加，因?yàn)橛湍�的粘度和粘滯性降低了。因而階調(diào)值擴(kuò)大率會(huì)增加。此外也減少了調(diào)節(jié)潤(rùn)版水份的余地，隨著溫度增加印版的濕潤(rùn)度變成了臨界狀態(tài)。
輸墨裝置中的彈性輥壓力與溫度有很大關(guān)系，因?yàn)閺椥缘哪�輥表層要比墨輥兩�?cè)的金屬端面熱膨脹度大得多。假如溫差在30~C時(shí)，墨輥壓力則增加約0．1mm。因此阻礙油墨在墨輥上的傳遞。增加墨輥的磨損，隨之熱度升高。
最近由Traber氏發(fā)表的關(guān)于卷筒紙膠印輸墨裝置熱平衡的論文中論述了熱生成和散熱的各種過程。在達(dá)到正常的工作溫度之后，在輸墨裝置上油墨通過輥隙運(yùn)行便產(chǎn)生每米(輸墨裝置寬度)約1300W熱功率一半的溫度。串墨輥的來回運(yùn)動(dòng)和其余彈性輥表層的碾壓功所產(chǎn)生的熱量約占20％。散熱時(shí)在未冷卻的情況下，潤(rùn)版液蒸發(fā)起主要作用，它能散去約三分之二的熱量。其余的熱量通過流動(dòng)的空氣對(duì)流和放射散去同樣的份額；通過油墨帶走的微不足道。輸墨裝置冷卻系統(tǒng)可以散去所產(chǎn)生熱量的三分之一，于是空氣對(duì)流和放射就無足輕重了。這種熱平衡的單個(gè)項(xiàng)目在很大程度上與輸墨裝置溫度、印刷速度、油墨粘滯性和墨棍定位相互有關(guān)聯(lián)。印版接受油墨、潤(rùn)版液冷卻和潤(rùn)版液中的酒精濃度這三者的影響不大。
'油墨的內(nèi)摩擦'和'墨輥表層的碾壓功'這兩個(gè)主要項(xiàng)目的溫度關(guān)系是彼此相反的；油墨的粘度和粘滯性隨著溫度升高而降低，相反墨輥的碾壓功隨著溫度而增長(zhǎng)，因?yàn)槟�輥表層的熱膨脹�?huì)增加輥隙之間的線壓力。因此調(diào)節(jié)墨輥要按照運(yùn)行溫度的機(jī)器進(jìn)行是正確的，不能考慮冷的機(jī)器，這是很重要的。就這方面來說，輸墨裝置恒溫也能保持溫度不變。Traber氏的研究成果證實(shí)，利用恒溫的串墨輥散熱是很有效的，在這方面串墨輥上一層薄的耐綸(Ⅱ型聚酰胺纖維)涂層對(duì)于導(dǎo)熱起到意想不到的阻礙作用。從原理上講，串墨輥恒溫可以起到潤(rùn)版液蒸發(fā)冷卻的作用，但是它對(duì)印版和橡皮布的冷卻起不了作用。正如無水膠印所表明的情況一樣，潤(rùn)版液蒸發(fā)作為溫度調(diào)節(jié)器是不容替代的。
正如本文已確認(rèn)的那樣，潤(rùn)版液的冷卻難以對(duì)輸墨裝置的熱平衡生效。但是潤(rùn)版液冷卻的意義在于，一方面減少容器中的和輸水裝置中的異丙醇揮發(fā)；另一方面提高潤(rùn)版液的粘度。這可以促使在酒精濕潤(rùn)裝置上形成一層均勻的潤(rùn)版液膜。
迄今通過恒溫設(shè)備調(diào)節(jié)輸墨裝置的溫度有三個(gè)方案可實(shí)現(xiàn)。第一個(gè)調(diào)節(jié)方案是使輸墨裝置的某一根串墨輥的表面溫度保持不變(調(diào)節(jié)方法1)。第二個(gè)方案是在流人所恒溫的墨輥時(shí)調(diào)節(jié)水的溫度(調(diào)節(jié)方法2)。第三種調(diào)節(jié)方法是在恒溫裝置的中央水箱中保持溫度不變。
此項(xiàng)研究工作的目標(biāo)是對(duì)局部和短時(shí)的溫度變化及其在三個(gè)所提及的調(diào)節(jié)方法中對(duì)印刷質(zhì)量的影響進(jìn)行對(duì)比。為此每次對(duì)比都要測(cè)量墨輥及橡皮布表面的溫度，在調(diào)節(jié)方法1時(shí)，根據(jù)串墨棍上的紅外線傳感，信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)方法2和3時(shí)，按照流入每個(gè)墨裝置的恒溫水或中央回溫水箱的接點(diǎn)溫度計(jì)指示進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于溫度的兩側(cè)分布要特特別注意與在印刷機(jī)側(cè)面護(hù)罩中循環(huán)的油冷卻作用有關(guān)系。這種油冷卻在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的每臺(tái)機(jī)器上都存在。
解釋所提到的問題對(duì)印刷企業(yè)是重要的，因?yàn)橐粋�(gè)印刷裝置恒溫，尤其是采用紅外線傳感器，在投資和維修時(shí)需要花費(fèi)相當(dāng)高的費(fèi)用。這種高額支出必須取得最好的效果才有充分的理由。
因此平印專業(yè)部門建議這項(xiàng)研究工作，由德國(guó)印刷協(xié)會(huì)和巴伐利亞州政府支持，并由德國(guó)印刷研究所(FOGRA)負(fù)責(zé)實(shí)施。
測(cè)量工作是在巴伐利亞州的一家包裝印刷廠進(jìn)行的，在一臺(tái)大型單張紙膠印機(jī)上對(duì)局部的溫度分布及其短時(shí)的變化進(jìn)行測(cè)量。此外，通過有規(guī)律的抽樣檢驗(yàn)溫度變化對(duì)印刷質(zhì)量的影響。本文第3章敘述了實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)。
2．調(diào)節(jié)技術(shù)的概念
在調(diào)節(jié)技術(shù)方面，人們通過調(diào)節(jié)可以達(dá)到的近似額定值，即給定參數(shù)的實(shí)測(cè)值可用調(diào)節(jié)量來表示。本文的調(diào)節(jié)量和給定參數(shù)主要涉及溫度。例如在印刷裝置的入水口預(yù)先規(guī)定的測(cè)量點(diǎn)溫度就是調(diào)節(jié)量；為此規(guī)定的額定溫度就是給定參數(shù)。
當(dāng)調(diào)節(jié)量無人參與而通過調(diào)節(jié)回路達(dá)到或保持接近于給定參數(shù)時(shí)，人們稱之為調(diào)節(jié)。當(dāng)處于控制時(shí)，調(diào)節(jié)量是通過控制者的直接影響接近給定參數(shù)的(圖1)。舉例來說，控制就是通過印刷者調(diào)定潤(rùn)濕水份。調(diào)節(jié)則是輸墨裝置恒溫。例如在調(diào)節(jié)方式1時(shí)，調(diào)節(jié)回路是這樣的串墨輥的表面溫度(：調(diào)節(jié)量)以紅外線傳感器測(cè)量值和由電子調(diào)節(jié)裝置測(cè)量值與已調(diào)定的值(：給定參數(shù))進(jìn)行比較。如果串墨輥的溫度比較熱，那就讓附加在印刷機(jī)組上的混合閥門有更多的冷水從串墨輥中流過。因此串墨輥的溫度則降低，并接近給定參數(shù)值。再重新比較時(shí)，調(diào)節(jié)量與給定參數(shù)之間的差別不那么大了，進(jìn)入的冷水則被減少。
3．實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)是在一家包裝印刷廠的兩臺(tái)VI尺寸的膠印機(jī)上進(jìn)行的。首先在一臺(tái)6色的曼·羅蘭806膠印機(jī)上進(jìn)行，該機(jī)附加紅外和熱風(fēng)干燥，并裝備油冷卻和輸墨裝置恒溫。恒溫裝置不是按照串墨輥的表面溫度(在墨輥中間測(cè)量)就是根據(jù)印刷機(jī)組的進(jìn)水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。第6印刷機(jī)組用于上光。圖2表明印刷機(jī)組恒溫的水流圖。恒溫水通過兩根串墨輥和墨斗輥循環(huán)�；旌祥y門MV則根據(jù)實(shí)際溫度(調(diào)節(jié)量)與額定溫度(給定參數(shù))對(duì)比的現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果實(shí)際溫度太高，那么就從中央冷卻器中流出更多的冷水混合進(jìn)去。假如實(shí)際溫度過低，進(jìn)入的冷水則被節(jié)流，如果溫度仍達(dá)不到，電熱將被接通。其余的輸墨裝置也同樣調(diào)節(jié)，但是調(diào)節(jié)回路卻是相互獨(dú)立的。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的第2臺(tái)機(jī)器是曼·羅蘭805+L／Z型上光機(jī)組的5色膠印機(jī)。該機(jī)沒有油冷卻裝置。5個(gè)機(jī)組的輸墨裝置都是整體進(jìn)行冷卻，也就是說所有的輸墨裝置都用同樣溫度的循環(huán)水注入。這種水溫是在中央冷卻水槽中進(jìn)行測(cè)量和調(diào)節(jié)。這兩臺(tái)機(jī)器上的輸墨裝置恒溫都包括兩根串墨輥和墨斗輥。
初步試驗(yàn)結(jié)果表明，如果將806型膠印機(jī)的油冷卻關(guān)閉，將恒溫統(tǒng)一調(diào)定至29℃，那么第2臺(tái)805型膠印機(jī)的情況可以準(zhǔn)確地按照第1臺(tái)806機(jī)調(diào)節(jié)。只不過需要等待大約2小時(shí)。這種實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是，在調(diào)節(jié)方式對(duì)比時(shí)可以排除其它所有的影響。
在印刷機(jī)上要為4個(gè)紅外線溫度傳感器安裝支座，傳感器通過防護(hù)網(wǎng)的開口連續(xù)探測(cè)墨輥表面溫度。測(cè)量橡皮布的溫度應(yīng)使用一個(gè)反應(yīng)特別快的紅外傳感器。在圖3中用箭頭指出紅外傳感器的測(cè)量點(diǎn)。此外，還要安裝4個(gè)接觸式的溫度傳感器，用來測(cè)定的兩個(gè)輸水裝置的溫度以及機(jī)器旁邊和上邊的溫度。