Лазерный мир

А. А. Самохвалов, М. В. Ярчук // Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2011

Растрированный (анилоксовый) вал — цилиндр, имеющий ячеистую равномерно гравированную поверхность (микрорельф), который используется во флексографской печатной машине для переноса краски на печатную форму. Флексография на данный момент — единственный способ печати, применение которого расширяется в упаковочном, этикеточном и газетном производстве благодаря высокой рентабельности.

Переносить краску растрированный вал может благодаря своему микрорельефу, созданному лазерным гравированием. Микрорельеф выполняет роль „красочных карманов»: при вращении вала в красочном ящике ячейки захватывают краску и переносят ее на печатные элементы

Режимы лазерной очистки анилоксовых валов. Наиболее эффективным для удаления тонких слоев загрязнителя, как с точки зрения производительности, так и с точки зрения энергетической, является многоимпульсный режим лазерной очистки [3, 4]. Поэтому для очистки поверхности растрированного вала целесообразно использовать импульсный волоконный лазер, имеющий широкий диапазон перестройки частоты следования импульсов (/=20—100 кГц) и высокое качество пучка М=1,1; кроме того, полиграфические краски хорошо поглощают ближнее инфракрасное излучение (для ^=1,06 мкм коэффициент поглощения ~0,8).

Наименьшие повреждения поверхности достигаются при термомеханическом режиме лазерной очистки [4]. На сегодняшний день моделей термомеханической очистки не разработано, но можно сделать некоторые оценки, необходимые для построения технологического процесса.

Условие одномерности лазерной очистки анилоксовых валов хорошо выполняется для радиуса пятна 50 мкм и длительности лазерного импульса т = 100 нс: г >>л[ах , где г — размер фокального пятна, мкм; а — температуропроводность, м2/с; т — длительность импульса, нс.

Экспериментальные исследования. Для проведения эксперимента по лазерной очистке анилоксовых валов была собрана лабораторная установка (рис. 3). Оптическая головка 2, состоящая из коллиматора и фокусирующего объектива 7, устанавливалась на координатный стол 1, который управлялся с помощью персонального компьютера 8. Таким образом можно было регулировать скорость и шаг сканирования вдоль растрированного вала 5 и обеспечивать настройку фокусного расстояния с точностью до единиц микрометров.

Вал 5 фиксировался в центрирующих конусах 6 и приводился во вращение от электродвигателя постоянного тока 4 через соединительную муфту 3, скорость вращения регулировалась напряжением от эталонного источника питания 9. В эксперименте использовался импульсный волоконный лазер мощностью 10 Вт.

Эксперименты были проведены для различных типов краски (УФ отверждающейся и спиртовой), очищаемые валы имели различный рельеф (ширину и форму ячеек). Эксперименты проводились с застарелой (более месяца) и свежей краской. На рис. 4 приведены результаты лазерной очистки: а — загрязненная область, б — очищенная; I — вал с размером по ширине ячейки 30 мкм (очистка от УФ-краски), II — вал с ячейкой 20*50 мкм (очистка от УФ-краски), III — вал с шириной ячейки 120 мкм (очистка от свежей спиртовой краски). Параметры эксперимента указаны в таблице (9 — плотность мощности излучения, / — частота следования импульсов, V — линейная скорость вала, ё — диаметр пятна, измерен по краске).

Отметим, что предоставленные для эксперимента анилоксовые валы имели трещины, для подтверждения безопасности лазерного способа очистки был сфотографирован один и тот же участок поверхности вала до и после эксперимента (рис. 4, I), как видно, количество трещин и их размеры не изменились.

Заключение. В настоящей работе экспериментально подтверждена эффективность и безопасность лазерной очистки растрированных валов. Разработанная технология очистки качественно превосходит существующие — удаляется краска со дна ячеек анилоксового вала без разрушения микрорельефа. Технология экологически безопасна и позволяет проводить очистку в одну стадию.

Авторы выражают благодарность профессору В. П. Вейко за возможность проведения экспериментов.

Работа выполнена при поддержке государственного контракта № П968.

Полное содержание статьи на https://cyberleninka.ru/article/n/lazernaya-ochistka-rastrirovannyh-poligraficheskih-valov/viewer