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网纹辊激光清洗技术及其应用(一)

 

杨和逸1

 

  本文介绍了网纹辊的用途及周期性清洗的必要性,指出了几种传统清洗方式存在的弊端,说明了激光清洗网纹辊的原理及优点。对国内外网纹辊激光清洗设备及商业应用模式进行了探讨。

 

一、网纹辊的用途

  

  网纹辊是柔版印刷机的核心部件,它负责向印版均匀地传递一定量的油墨。按照分类方式的不同,网纹辊可以按表面材料分成镀铬网纹辊、陶瓷网纹辊;按线数可以分成高线数网纹辊、低线数网纹辊;按网穴形状可以分成四棱锥形、四棱台形、六棱台形、梯形截面斜线形以及附加通道着墨孔形等(见图一和图二)。

图一 网穴形状

 

图二 网穴排列

 

  网纹辊的参数指标主要有LPI和BCM两项。其中LPI为每英寸线数(Line Per Inch),反映的是网穴的密度。网纹辊的线数越高,则其传墨量就越小,反之则越大。BCM为网穴的容积((Billions of Cubic Microns),即网纹辊表面单位面积的载墨量,单位为十亿立方微米/平方英寸。在一定的LPI参数下,网穴越深,BCM越大。LPI和BCM均为英制单位,可以按照1英寸=2.54厘米换算成公制单位。

 

 

二、网纹辊的几种传统清洗工艺

 

  在柔性版印刷中,网纹辊的网穴难免被墨皮、纸张涂料、纸毛或其他污垢所堵塞,造成网纹辊网穴容积下降、墨中含污,影响印刷的质量。要正常使用网纹辊就必须经常清洗。由于网纹辊表面结构精细,网穴壁纤薄,因此清洗时需要十分小心,做到既不损伤网纹辊,又达到一定的清洗效果。

 

  网纹辊的传统清洗工艺有如下几种:

 

1、手工清洗法

  将清洗剂涂覆于网纹辊表面,用铜丝刷子清洗镀铬金属网纹辊;用钢丝刷子清洗陶瓷网纹辊。这种方法清洗方便,不污染,但若清洗不彻底,会影响传墨效果。一般适用于低网线的网纹辊或不是很脏的网纹辊。

 

2、化学清洗法

  将腐蚀性清洗剂(一般为碱溶液)均匀涂抹在网纹辊表面,必要时,在网纹辊表面包裹一层塑料制品以防药液挥发,烧蚀网纹辊1~48小时,用水或酒精药液(不可用醋酸等酸性溶液)结合手工清洗法对油墨充分软化后的网纹辊进行清洗(见图三)。此类清洗方法清洗效果较好,但对网纹辊有一定的腐蚀作用,并会造成环境污染。

图三 化学清洗法

 

3、喷射清洗法

  将细小塑料微粒、CO2干冰粒子或小苏打软化性清洗介质喷射到网纹辊表面,将固化的油墨击碎,达到清洗的目的(见图四)。这种清洗方法对喷洗介质、喷洗方法要求较高,需要有经验的人员操作,否则容易损伤网纹辊。

图四 喷射清洗法

 

4、超声波清洗法

  将网纹辊浸放于超声波清洗池的化学清洗溶液内,液池中超声振动产生的气泡引起连续的内向爆炸力,把油墨从缓慢转动的网纹辊网穴中逐出,随清洗液流走(见图五)。这种清洗方法的长时间振动会在陶瓷网纹辊表面会产生微小裂痕,高pH值或粗化学品会渗入多孔性的陶瓷涂层,逐步对基材产生腐蚀,影响网纹辊的寿命。

图五 超声波清洗法

 

 

三、网纹辊激光清洗工艺

 

  激光清洗技术是近几年来发展起来开始得到逐步应用的一种先进精密清洗技术。它利用高能激光束照射工件表面,使表面的污物、锈斑、涂层或残留物吸收激光能量后发生瞬间蒸发或产生膨胀应力在光波冲击下剥离,从而高速有效地清除清洁对象表面附着物,达到洁净的目的(见图六)。

 

图六 激光清洗网纹辊原理

 

  激光清洗网纹辊具有如下清洗优势,可以克服传统清洗工艺存在的这样或那样的缺点。

  1)不需任何化学清洗剂,无污染物排放,绿色环保。

  2)采用纳秒短脉冲激光器进行非物理接触清洗,清洗无热积累,无机械应力变形,不损伤网纹辊。

  3)清洗无需耗材,清洗成本低。

  4)采用柔性光纤传导激光能量,结合自动化控制技术可实现网纹辊的柔性化精密清洗。

  5)清洗下的烟尘和固态废弃物便于收集处理。

 

  由于网纹辊的结构特点,网纹辊激光清洗设备的机械结构和运动模式较为简单。需要把握的是激光清洗时网纹辊表面单位时间获得的的激光功率密度和能量密度。网纹辊激光清洗大多采用脉冲激光器,利用纳秒(10-9s)量级激光脉冲的几十千瓦以上峰值功率激光能量冲击网纹辊网穴中的干结污渍,使其破碎剥离。需要精确控制激光能量的大小和激光聚焦光点在网纹辊表面的移动速率,使其既能快速的去除污渍,又不损伤网纹辊网穴及穴壁。

 

 

  1作者简介:杨和逸,研究员级高级工程师,1979年本科就读于成都电讯工程学院(电子科技大学)激光技术专业,2002年研究生就读于东南大学系统工程专业。1983年起一直从事激光加工技术研究、激光光源和加工设备研发、市场销售和企业管理工作。现为全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会(SAC/TC284)委员,SAC/TC284大功率激光器应用分技术委员会(SAC/TC284/SC2)委员,江苏省光学学会理事,东南大学校外导师、南京航空航天大学行业导师。曾先后任职于国营军工企业、中外合资激光企业、外商独资激光企业和民营科技激光企业。

 

  (待续……)

 

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发布时间:2022-03-30 17:01:03
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