Trendy zmierzające do skrócenia procesu produkcyjnego są wciąż aktualne i potrzeba zredukowania przestojów sprawia, że kontrolowanie procesu jest sprawą pilną.
Christian Fogh, szef Działu Rozwoju i Innowacji Grupy Tresu wyjaśnia, że kontrolowany obieg farby oferuje rozwiązania zapewniające przewidywalną jakość i wydajność procesu.
Znaczenie kontroli procesu
W czasach krótszych cykli produkcyjnych, wysokich kosztów procesu i surowych wymagań jakościowych drukowanie na opakowaniach wymusza redukcję odpadów procesu przy każdej okazji. Jest to możliwe jedynie, jeśli ma się pełną kontrolę procesów. Nabiera to szczególnego znaczenia we fleksografii, gdzie efekt zależy od wielu współpracujących ze sobą w zharmonizowany sposób czynników.
Efektywne zarządzanie obiegiem farby jest kluczowe dla zyskowności, nie wspominając o reputacji firmy.
Dopasowanie receptur farby wymaga precyzji jak przy balansowaniu na linie. Jednolity, dokładny, z wysokim połyskiem, niezanieczyszczony druk zależy w dużym stopniu od ściśle wyregulowanych parametrów farby lub powleczenia: przepływu, lepkości i ciśnienia. Warunkiem takiej regulacji jest w pełni kontrolowany obieg farby.
Dlaczego ręczna regulacja farby jest niewystarczająca?
Konwencjonalna metoda kontroli farby polegała na ręcznym napełnianiu układu farbą, lecz ręczne interwencje i systemy, które wystawiają farbę na działania czynników atmosferycznych, mają ograniczenia. Dodatkowo otwarte pojemniki powodują parowanie, toteż bez systemu podawania jest niemożliwe skierować niewykorzystaną farbę w sposób efektywny z powrotem do pojemnika. Ręczne czyszczenie komory to uciążliwe zadanie, znacząco wpływające na produktywność, gdy potrzebnych jest wiele kolorów. Przy maszynach drukujących z centralnym cylindrem zdolność kontroli jest ograniczona, gdyż wiele miejsc maszyny jest niedostępnych lub niewidocznych bez pomocy np. drabiny.
Ponadto ogólne trendy rynkowe wymuszają konieczność zastosowania bardziej nowoczesnych systemów podawania farby:
n Osiągnięcie dobrej jakości farby stało się dużym wyzwaniem; markowi producenci nie akceptują żadnych widocznych odchyleń w jakości wydruku na opakowaniu, co wymaga większej liczby kolorów i bardziej złożonych formuł.
n Trend w kierunku krótszych cykli produkcyjnych w szczególności sprawił, że czasy nastawiania i przygotowania są bardziej kosztowne. Słyszymy od producentów opakowań giętkich i tektury falistej, iż doświadczyli zmniejszenia wielkości zamówień z 70 000 m2 do ok. 45 000 m2 w ciągu 3 lat. Jednak niezależnie od tego, czy drukuje się na 10 000 m, czy też na 10 mln mb, komory i tak muszą być dokładnie wyczyszczone, a zastosowanie receptur tak samo precyzyjne.
n Potrzeba kontroli kosztów jest spowodowana przez koszty bieżące maszyny fleksograficznej, które mogą wynosić od 250 do 1000 euro/h. Drukarze mogą być w stanie skompensować stratę czasu przez zwiększenie prędkości drukowania, ale większa prędkość może wpływać na reologię farby i zwiększyć odpad.
n Markowi producenci oczekują od swoich dostawców, aby stosowali bezpieczne – również dla środowiska – praktyki.
Wynika z tego, iż dzisiejsi drukarze muszą posiadać profesjonalny, zautomatyzowany system umożliwiający podawanie farby od pojemnika do maszyny.
Jakie są możliwości poprawy procesu?
Powszechnie uznaje się, iż kluczowymi wyznacznikami mierzenia wpływu podawania farby na całościowy wynik są czas produkcji, zużycie i czynnik ludzki. Bliższe przestudiowanie procesów fleksografii na szerokiej wstędze w Danii, z użyciem ręcznych metod podawania farby, pozwoliło firmie TRESU wejrzeć w miejsca, gdzie w procesie przygotowania do wykończenia istnieją możliwości poprawy. Przez 7 miesięcy w 2014 roku mierzyliśmy rezultaty w 7 etapach procesu od przygotowania do wykończenia, w warunkach produkcyjnych.
Czas produkcji. Analiza wykazała sporo możliwości poprawy:
n Skoro jedynie 1963 z 3582 godzin pracy poświęcono na drukowanie można powiedzieć, iż maszyna w sektorze od średniej do szerokiej wstęgi zazwyczaj pracuje z ok. 55 proc. wykorzystaniem czasu, przy pozostałych 45 proc. straconych na przygotowania.
n 27 proc. czasu było poświęcone na dopasowanie lepkości, przepływu i ciśnienia przy pracach powtarzalnych i na czyszczenie po produkcji.
Strata czasu zależy od ilości, dostępności i wagi elementów, które muszą być wymienione w trakcie prac lub pomiędzy nimi. Wyczyszczenie każdej komory może zająć do 45 minut oraz wiele dodatkowych minut, aby wymienić listwy raklowe, bez bezpiecznego mechanizmu zwolnienia i osadzenia listwy.
Zużycie. Z raportów zarządu można było zorientować się, jak brak kontroli nad podawaniem farby wpłynął na nadmierne zużycie podłoża, farby, środków czyszczących i energii.
Podłoża, najbardziej kosztowny element, szczególnie przy średniej i szerokiej wstędze, stanowiły 60-90 proc. całości odpadów. Bez satysfakcjonującej kontroli farby papier lub folia mogą być stracone ze względu na:
n straty przy uruchomieniu zadania z powodu nadmiernego zużycia na etapie „prób i błędów” przy ustawianiu receptury,
n chlapanie,
n i najbardziej kosztowne: odrzuty materiału z powodu nakładania lub smug/cieni na druku.
Farba i dodatki stanowią do 20 proc. kosztów odpadów. W sytuacji, kiedy farba lub środek powlekający były wystawione na czynniki atmosferyczne, odpady wynikały z:
n pienienia się;
n niemożności zwrócenia farby do pojemnika przy końcu produkcji. To mogło powodować utratę nawet 20 litrów na komorę/
/zespół;
n konieczności stałego uzupełniania farby lub innych środków z powodu parowania, co stanowiło również poważne zagrożenie dla zdrowia i ryzyko pożaru
Płyny czyszczące, zawierające wodę, rozpuszczalniki i detergenty stanowią 5 proc. kosztów. Energia, stanowiąca 1-2 proc. wszystkich kosztów, staje się bardziej kosztowna przy użyciu farb rozpuszczalnikowych, gdzie pompy pneumatyczne stają się konieczne, gdyż tańsze pompy elektryczne są zabronione z powodu ryzyka eksplozji.
Czego uczy ten eksperyment
Doświadczenia z przykładu naszego duńskiego producenta opakowań wyraźnie pokazują, iż należy ostrożnie rozważyć zaprojektowanie systemu podawania farby. Projekt powinien oferować:
n system zamknięty, niepozwalający na żadną interakcję pomiędzy farbą i czynnikami atmosferycznymi w jakimkolwiek czasie,
n automatyzację kontroli i nastawiania receptur /procesów,
n ograniczoną obsługę,
n łatwy, bezpieczny dostęp.
Kluczem do kontroli jest zamknięcie systemu farbowego: pozwala to na zharmonizowaną, precyzyjną kontrolę przepływu, ciśnienia i lepkości, co z kolei determinuje gęstość farby, jednolitość pokrycia i przyrost punktu.
Rozwiązanie dla tej regulacji to system podawania farby połączony wężami z uszczelnionymi komorami raklowymi. System podawania automatycznie wypełnia komorę dokładnie zaprogramowanymi porcjami, jako że obracający się aniloks pobiera farbę do kałamarzyków.
System podawania/dozowania farby
Sterowany cyfrowo system obiegu farby służy do mierzenia i kontroli. Jego funkcje ilustrują zależności pomiędzy przepływem, ciśnieniem i lepkością.
Przepływ jest mierzony liczbą uderzeń pompy, pomnożonych przez pojemność jednego uderzenia, która może być określona z dokładnością do 2,5 proc. Liczenie uderzeń zapewnia, że pompy systemu precyzyjnie określają ilość świeżej farby podawanej do komór we właściwym czasie.
Optymalne ciśnienie zapewnia, iż farba lub środek powlekający są pozbawione pęcherzyków powietrza, zarówno w komorze, jak i wtedy, gdy wpływają do kałamarzyków. System podawania reguluje ciśnienie w oparciu o pomiary na wejściu do komory i wyrównywanie odchyleń w długości komory i lepkości farby. Operator podnosi ciśnienie tak, że formuje się ściana farby w punkcie, gdzie obracające się kałamarzyki napotykają listwę. To powstrzymuje pęcherzyki powietrza przed dostaniem się do środka, ponadto zapobiega pienieniu się, które może spowodować występowanie pęcherzyków w druku.
Kiedy przepływ zostanie ustabilizowany, zawory regulujące ustalają ciśnienie powietrza podawane do pompy. Jeśli zarówno ciśnienie wewnątrz komory, jak i ciśnienie w pompie są stabilne, tylko zmiana w oporze farby może zmienić częstotliwość pompy. Opór farby mierzony lepkością jest określany przez program komputerowy systemu i bazuje na znanej częstotliwości pompy. W rezultacie podawanie farby odbywa się bez interwencji człowieka.
Specjalnie przygotowany program komputerowy nie tylko kontroluje przepływ, lecz również zapamiętuje lepkość, tempo przepływu, dane o ciśnieniu dla każdego zlecenia i można je łatwo przywołać. Zgodnie z naszymi badaniami wynikające stąd potencjalne oszczędności są znaczne, gdyż ponad 1/7 czasu przestoju wynikała z ręcznego przygotowywania powtarzalnych prac.
System podawania zapewnia również dokładny zwrot farby do pojemników i szybkie, dokładne czyszczenie komory, bez operacji ręcznych.
System czyszczenia zapewnia, iż komora jest wolna od pozostałości, ponieważ farba jest usuwana z systemu. Cykl czyszczenia przy farbach rozpuszczalnikowych np. na 8-kolorowej maszynie zajmuje do 10 min, przy farbach wodnych potrzeba na to 10-15 min. Zużycie rozpuszczalnika w czasie czyszczenia wynosi 10-15 litrów na 2 cykle. Jeżeli używamy wody, zazwyczaj dla ilości 20-30 l potrzeba mniej niż 1 litr detergentu. Ponieważ pomiary przepływu zapewniają dokładność do 1 litra, system podawania może bezpiecznie zwrócić do 90 proc. farby lub środka powlekającego do pojemnika po zakończeniu produkcji.
Oszczędności z tytułu redukcji odpadów i zmniejszenia przestojów są nawet większe, jeśli modyfikacja dotyczy większej liczby zespołów drukujących.
Komora raklowa
Komora raklowa to uszczelniona komora, do której pompuje się farbę i w której ona cyrkuluje. Stosuje się jedną listwę na górze i jedną na dole ścianki komory. Ściana uformowana przez 2 listwy tworzy zamknięte środowisko, aczkolwiek umożliwiające stałe mierzenie farby, zapobieganie przeciekom, łatwiejsze czyszczenie lub zmianę zlecenia.
Dwie cienkie listwy kontaktują się z powierzchnią aniloksu. Jedna listwa zapobiega ucieczce farby z komory, druga zgarnia farbę z progów, tak że dokładnie pożądana ilość farby/środka powlekającego jest przekazywana, czyniąc duktor zbędnym. Pojemność kałamarzyków aniloksu określa ilość nakładanej farby/pokrycia, zapewniając stałość efektów bez interwencji.
Właściwy dobór kątów listew zapobiegający wpadaniu powietrza w pułapkę oraz system gumowych uszczelnień formujący szczelne, bez dostępu powietrza, zamknięcie zapobiegają wyciekom farby spomiędzy aniloksu i komory.
Uchwyt umożliwia wsunięcie listwy na właściwą pozycję oraz łatwe wyjęcie, utrzymując czas wymiany na poziomie 1 minuty.
Systemy listew raklowych są dostosowane do wymaganych szerokości druku i wolumenu farby/powleczenia.
Istnieją różne stopnie kontroli. Kontrola przepływu, ciśnienia i lepkości powinna być traktowana jako minimalne wymaganie. Zależnie od możliwości finansowych oraz zakresu produkcji, mogą być zaoferowane dodatkowo: kontrola zużycia farby, temperatury, poziomu pH, wagi, chłodzenia.
Czynniki determinujące wymianę wyposażenia
System podawania farby może być zamontowany na istniejących maszynach przez dostawcę. Takie przedsięwzięcia modernizacyjne mogą dostosować ponad 20-letnią maszynę do najnowszych standardów produktywności. Przebiegający bez zakłóceń program modernizacyjny zależy do dostawcy współpracującego blisko z personelem technicznym klienta, aby poznać specyfikację i zrozumieć jego działanie. Obejmuje to przyłącza dla: odpadów, czyszczenia, wody i rozpuszczalników, typ zasilania elektrycznego i zaopatrzenia w powietrze. Wiek maszyny może ponadto wymagać jej przeprojektowania. Ekstremalna wysokość maszyny również może wymagać dodatkowej stacji pomp.
Korzyści jakościowe
Kontrolowany nadruk i powlekanie skutkują znacznymi korzyściami jakościowymi:
n tolerancja koloru, DE jest stabilna, ponieważ eliminowany jest wpływ niekontrolowanych czynników w komorze;
n nie ma zanieczyszczeń powietrza w komorze, co oznacza druk wolny od pęcherzy;
n wysokie wartości połysku, co oznacza lepsze odbicia.
Korzyści w dziedzinie produktywności
oraz odpadów
n Zdolność osiągnięcia wysokiej jakości druku przy większej prędkości
n Automatyczne zapisanie receptury zapewnia, iż nastaw jest „właściwy od pierwszego razu” oraz unikanie nastawiania na
zasadzie „prób i błędów”, które powodują straty materiałów na etapie nastawiania
n Ciągłe pokrywanie podłoża jednolitą grubością farby/środka powlekającego, co wymaga mniej energii do suszenia i pozwala na większą oszczędność farby
n Wyeliminowanie ręcznych interwencji
n Oszczędności do 19 l farby/środka powlekającego na komorę, dzięki zdolności systemu do zwracania zawartości komory po zakończeniu pracy
n Wyeliminowanie parowania poprawia wyniki kolorystyczne, redukuje emisje oraz zmniejsza ryzyko dla zdrowia i pożaru
n Zmniejszony czas nastawiania dzięki łatwemu przywołaniu receptury, automatycznemu czyszczeniu oraz szybkiej i bezpiecznej wymianie rakli. Korzyści te są większe na maszynach wielokolorowych
n Czystsze i bezpieczniejsze środowisko/otoczenie pracy, mniej urządzeń w pobliżu maszyny
W efekcie system logistyki/obiegu farby zapewnia kontrolę farby w całym łańcuchu zaopatrzenia, od pojemnika z farbą do punktu, w którym jest ona podawana na podłoże.
Opracowano na podstawie materiałów firmy Tresu
