Wieloletnie dowiadczenie zebrane w trakcie produkcji płaskich metalowych matryc chemigraficznych magnezowych i kilkuletnie dowiadczenie zwišzane z wykonywaniem matryc grawerowanych umożliwiły napisanie niniejszego artykułu. Wiedza materiałowo-technologiczna dotyczšca matryc ułatwia prawidłowe przygotowanie zlecenia, pozwala przewidzieć efekty pracy z użyciem matryc, wybrać rodzaj matryc stosownie do potrzeb, postawić wykonawcy odpowiednie wymagania, domagać się uznania słusznych reklamacji.
Płaskie metalowe matryce chemigraficzne i grawerowane znajdujš zastosowanie w procesie uszlachetniania druku foliš do termodruku (zazwyczaj sš to folie metalizowane), zwanš również foliš do hot-stampingu, oraz w pracach wymagajšcych przetłoczenia materiału. I dlatego stosuje się je np. przy produkcji etykiet, opakowań, kartek okolicznociowych, okładek ksišżek lub kalendarzy ksišżkowych, galanterii skórzanej.
Materiał do produkcji matryc
Płyty metalowe używane do produkcji matryc chemigraficznych można okrelić jako cynkowe, magnezowe i miedziane, a do matryc grawerowanych Đ mosiężne. Ponieważ nasza pracownia chemigraficzna wykonuje matryce magnezowe, omawiajšc chemigrafię ograniczę się do płyt i matryc magnezowych.
Płyty magnezowe produkowane sš w kilku standardowych wymiarach. Pomiary ich gruboci utwierdziły nas w przewiadczeniu, że konkretna płyta zachowuje swš gruboć faktycznš z dokładnociš do setnych milimetra, ale gruboć ta może różnić się od deklarowanej przez producenta o dziesište częci milimetra. Do prasy mogš trafić matryce wykonywane z dwóch płyt o teoretycznie jednakowej gruboci, ale faktycznie różnišce się grubociš np. o 0,15 mm. Zatem pomiar gruboci matryc daje pierwszš wskazówkę dotyczšcš zastosowania podkładów kalibrujšcych w celu osišgnięcia jednakowego tłoczenia na matrycach.
Płyta z jednej strony powleczona jest farbš, majšcš zabezpieczyć przed działaniem chemii używanej w procesie jej wytrawiania, z drugiej za strony jest powleczona emulsjš wiatłoczułš, która zabezpieczona jest przed nawietleniem specjalnš foliš. Klient bioršc do ręki matrycę może od jej spodu zobaczyć zielonš farbę zabezpieczajšcš, a od strony częci roboczej najczęciej różowoczerwonš emulsję. Jest to rodzaj emulsji występujšcej na najczęciej używanych w kraju płytach red-top. Można się też spotkać z matrycami wykonanymi z płyt blue-top o jasnoniebieskiej emulsji. Emulsja ăblue-topówÓ różni się od warstwy wiatłoczułej ăred--topówÓ wrażliwociš na nawietlanie i wywoływana jest w odmiennej chemii. Emulsja na płytach nie przeszkadza w tłoczeniu czy hot-stampingu. Zarysowanš emulsję należy usunšć chemicznie, unikajšc metod mechanicznych. Czasem rysa uszkadza również metalowš powierzchnię matrycy. Po zmyciu emulsji można jš polerować drobnoziarnistym papierem ciernym. O ile na potrzeby tłoczenia ta operacja może uratować matrycę, o tyle przy hot-stampingu brak idealnie równej powierzchni i zeszlifowane krawędzie polerowanego fragmentu mogš obniżyć jakoć termodruku. Rysa powstała w trakcie przesyłki od producenta, gdy matryca została nieprawidłowo zabezpieczona, jest oczywicie powodem do reklamowania produktu. Kiedy jednak w trakcie tłoczenia między matrycš a użytkiem znajdzie się arkusz, który pokryje tylko częć powierzchni matrycy, wówczas powstaje charakterystyczne wgniecenie w matrycy: odcinięty zostaje brzeg arkusza, a odkształcona matryca nie nadaje się do dalszego użytku. Matryca jest uszkodzona przez operatora prasy i jej reklamowanie może być kwestionowane.
Płyty magnezowe charakteryzuje jednorodnoć materiału, tzn. nie zawierajš żadnych inkluzji czy pęcherzyków gazu. W praktyce nie spotkalimy płyt niejednorodnych. Natomiast zdarzyły się przypadki, że powierzchnia płyty pod emulsjš nie była gładka. W przypadku suchego tłoka takie nierównoci nie miały praktycznie żadnego znaczenia, ale już przy hot-stampingu były powodem, że folia nie kładła się równomiernie na całej powierzchni grafiki, lecz na każdym arkuszu w tym samym miejscu powtarzały się ubytki. Zwiększenie nacisku likwidowało problem, ale powstawał następny: folia ăzalewałaÓ detale. Zmycie emulsji i polerowanie powierzchni niewiele pomogło i matryce trzeba było wykonać ponownie z płyty o sprawdzonej powierzchni pod emulsjš.
Materiał do wykonywania matryc grawerowanych musi również cechować jednorodnoć. Gdyby w materiale pojawiła się twardsza od niego inkluzja, wówczas mógłby złamać się frez, którego prędkoć posuwu jest dobrana do frezowanego materiału. Poza tym niejednorodnoci w matrycach metalowych mogłyby lokalnie zmieniać ich fizyczne właciwoci, co nie jest bez znaczenia, bo przecież matryce pracujš pod wysokim cinieniem i udarowo. Matryce grawerowane wykonuje się z mylš o liczbie uderzeń ok. 1 000 000, czyli ok. 10 razy więcej niż w przypadku matryc magnezowych. Zatem materiał do matryc grawerowanych musi cechować wysoka odpornoć na odkształcenia mechaniczne. Technika ich wykonywania (frezowanie) implikuje kolejnš cechę materiału Đ dobrš skrawalnoć. Chociaż podano wczeniej, że materiałem do grawerowania jest mosišdz, to faktycznie nie jest to ăzwykłyÓ mosišdz. Gdyby użyto nieodpowiedniego materiału Đ choćby nawet cechował się dobrš skrawalnociš, a grafika wykonana na matrycy nie budziłaby żadnych zastrzeżeń Đ to ostatecznie zweryfikowany zostałby pod prasš stosunkowo szybko się odkształcajšc.
Proces produkcji matryc chemigraficznych
Produkcję matryc chemigraficznych można umownie podzielić na następujšce etapy:
a. Przygotowywanie
b. Nawietlanie płyty
c. Wywoływanie i utrwalanie
d. Korekta
e. Trawienie wstępne
f. Trawienie właciwe
g. Obróbka mechaniczna
Z punktu widzenia zlecajšcego interesujšce sš etap przygotowania, nawietlanie płyty, trawienie właciwe i te etapy zostanš bliżej omówione.
Etap przygotowania
Bezporednio do produkcji matryc używany jest czarno-biały film poligraficzny. Dostarcza go zleceniodawca lub wykonuje producent matryc na podstawie zapisu cyfrowego. Dla matryc do hot-stampingu czy do tłoczenia wklęsłego (np. w skóropodobnych okładkach kalendarzy ksišżkowych) stosowany jest negatyw sitowy (tj. negatyw czytelny od strony emulsji). Aby wykonać matrycę do tłoczenia wypukłego, stosuje się pozytyw sitowy (tj. pozytyw czytelny od strony emulsji). Jeli matryce nie będš pracowały w podwyższonych temperaturach, np. w przypadku tłoczeń wypukłych, lub gdy ich wymiary sš niewielkie, filmy wykonuje się w skali 1:1. Natomiast gdy matryce będš podgrzewane (np. podczas hotstampingu) i sš większe (przekraczajš format A4), to dla zachowania precyzji pasowania należy film pomniejszyć w celu skompensowania rozszerzalnoci metalowej matrycy.
Film powinien być dobrze ăwyczernionyÓ, bo wszelkie szaroci filmu mogš stanowić niedostatecznš zaporę dla wiatła podczas nawietlania emulsji płyty metodš stykowš. Film porysowany można retuszować specjalnym pisakiem (korektorem), np. stosowanym powszechnie w przygotowalniach offsetowych przy montażu filmów. Czasem rysa w emulsji filmu niefortunnie przebiega przez grafikę i to w sposób trudny do zamaskowania.
Wskazane jest, aby zleceniodawca docinał film przynajmniej z półcentymetrowym marginesem od grafiki, bo to ułatwia montaż na płycie. Jeli film wykonywany jest przez zleceniodawcę, to zleceniobiorca może mieć trudnoci z ustaleniem, czy grafika na filmie ma linie gruboci minimum 0,2 mm. Jeli zleceniodawca zaznaczy, że na filmie znajdujš się linie cieńsze niż 0,2 mm, wskazujšc miejsca ich występowania, to pracownik chemigrafii oceni, czy będzie w stanie je prawidłowo wykonać. W chemigrafii magnezowej można przyjšć, że linia gruboci minimum 0,2 mm jest odwzorowywana prawidłowo i w sposób powtarzalny. Linie gruboci 0,2 mm Đ 0,15 mm to linie zwiększonego ryzyka Đ mogš nie zostać prawidłowo wywołane na emulsji matrycy lub ulec częciowemu przetrawieniu. Projektujšc matryce grafik powinien uwzględnić technologiczne możliwoci chemigrafii.
Rysunek 1 przedstawia projekt graficzny (czarny klin) i efekt na matrycy chemigraficznej (czerwony obiekt). Odcinek a to fragment projektu o szerokoci powyżej 0,2 mm i odpowiadajšcy mu fragment matrycy: na tym odcinku projekt zostaje poprawnie odwzorowany na matrycy. Odcinek b to fragment projektu o szerokoci 0,2 mm Đ 0,15 mm: na tym odcinku w pobliżu szerokoci 0,15 mm pojawia się na matrycy ubytek zwišzany albo z odpadnięciem emulsji w czasie wywoływania matrycy, albo z podtrawieniem. Odcinek c to fragment projektu o szerokoci 0,15 mm Đ 0 mm: na tym odcinku linia na matrycy staje się coraz bardziej poszarpana, ulega przerwaniu, a w końcowej fazie zupełnie zanika. Jeli efekt na odcinku b może być do przyjęcia, to odcinek c jest nie do zaakceptowania.
Rysunek 2 przedstawia projekt graficzny poprawiony (czarny obiekt z niebieskim konturem) i efekt na matrycy chemigraficznej (czerwony obiekt). Grafik majšc obiekt taki jak na rys. 1 mógłby jedynie zlikwidować grafikę na odcinku c, jednak gdyby nie było możliwoci takiego skrócenia linii, wówczas poszerza obiekt (zob. rys. 2) i likwiduje częć linii poniżej 0,15 mm. W rezultacie otrzymuje na matrycy prawidłowo odwzorowanš grafikę. Grafik może też wprowadzić inne rozwišzania, ale wszystkie majš zmierzać do stworzenia takiej grafiki, aby najcieńsze linie oscylowały wokół wymiaru 0,2 mm.
Jeli występuje w grafice ăsamotna" bardzo cienka linia, wokół której będš wytrawiane stosunkowo duże ăpuste" obszary, to jest ona bardziej narażona na przetrawienie niż nawet cieńsze elementy, ale zgrupowane obok siebie, przez co utrudniona jest penetracja chemii trawišcej.
Na rysunku 2 czarny obiekt zawiera niebieski kontur (zamiast czarnego) tylko dla lepszego zobrazowania zmian graficznych. Zdarza się, że zleceniodawcy wysyłajš grafikę w kolorze (zob. rys. 3) lub w odcieniach szaroci. Zamiana takiej grafiki na czarno-białš ukazuje, jak będzie wyglšdała matryca. Oddzielenie pewnych fragmentów grafiki kolorami po ich zamianie na grafikę czarno-białš sprawia, że taka grafika może zlać się w jednš plamę (zob. rys. 4). Zatem kolorowš grafikę należy przekształcić (np. tak jak na rys. 5).
Zleceniodawca wysyłajšc grafikę w zapisie cyfrowym może wysłać czarno-białš (jednobitowš) bitmapę. Jednak w zależnoci od rozdzielczoci grafika na krawędziach jest mniej lub bardziej ăposzarpana". Matryca do suchego tłoku wykonana z takiego zapisu cyfrowego może nie wpływać na jakoć tłoczenia, ale przy hot-stampingu pojawiš się nieostre, poszarpane brzegi grafiki. Aby się przed tym ustrzec, lepiej jest przygotować grafikę wektorowš. Wysyłajšc grafikę utworzonš w wyniku skanowania dobrze jest sprawdzić, czy nie ma jaki niepożšdanych elementów, które należałoby usunšć.
Kolejnym krokiem fazy przygotowawczej jest docięcie płyty matrycy stosownie do wielkoci dostarczonych filmów i potrzeb technicznych montażu w maszynie trawišcej.
Nawietlanie płyty
Po zerwaniu folii zabezpieczajšcej emulsję płyty montowane sš filmy z zachowaniem zasady: emulsja filmu do emulsji płyty. W przypadku filmów zawieconych ăodwrotnieÓ (np. zamiast negatywu sitowego jest negatyw offsetowy) filmy montowane sš odwrotnš stronš. Między emulsjš filmu a emulsjš płyty jest folia filmu i pojawia się teoretyczne niebezpieczeństwo podwietlenia grafiki. Nie należy stwarzać takich zagrożeń i dobrze jest filmy nawietlać prawidłowo, zwłaszcza że wišże się to z innym niebezpieczeństwem: film nawietlony odwrotnie może być potraktowany jako film prawidłowy, szczególnie w przypadku, gdy projekt nie zawiera żadnych liter, które umożliwiłyby okrelenie prawidłowoci wykonania filmu. Powstanie wówczas matryca będšca lustrzanym odbiciem matrycy, którš zamierzał wykonać zleceniodawca.
Zamontowane na płycie filmy trafiajš pod szklanš płytę nawietlarki, a podcinienie sprawia, że filmy cile przylegajš do emulsji. Rozpoczyna się proces nawietlania.
Trawienie właciwe
Po zamocowaniu płyty w maszynie trawišcej odbywa się proces trawienia, który nie podlega bieżšcej kontroli i korekcie. Szereg różnych zmiennych wpływa na efekt finalny. Duże znaczenie ma dowiadczenie trawišcego, gdyż niektóre parametry pracy maszyny trawišcej dobierane sš intuicyjnie. Czas trawienia, temperatura pracy, zużycie chemii, wielkoć trawionej matrycy i inne parametry decydujš o dwóch podstawowych parametrach matryc chemigraficznych: kšcie nachylenia stożka i głębokoci trawienia. Mimo wielu zmiennych dowiadczony pracownik pracowni chemigraficznej jest w stanie wykonać w dwóch różnych procesach chemigraficznych dwie matryce o podobnym kšcie stożka i o głębokoci trawienia z dokładnociš do 0,1 mm. Firmy produkujšce matryce chemigraficzne wprowadzajš pojęcie matryc trawionych głęboko i standardowo, różnie okrelajšc granice tych dwóch trawień. Trawienie standardowe wykonuje się na potrzeby hot-stampingu i nie ma potrzeby, aby było głębokie, ale aby grafika była wytrawiona jak najwierniej. Nawet lepiej bez potrzeby nie trawić głęboko, aby nie narażać grafiki na podtrawienie. Trawienie głębokie stosuje się do wykonywania tłoczników zwłaszcza w materiałach skórzanych i skóropodobnych.
Proces produkcji matryc grawerskich
Produkcję matryc grawerskich można umownie podzielić na następujšce etapy:
a. Etap przygotowania
b. Grawerowanie wstępne
c. Grawerowanie właciwe
d. Obróbka końcowa
Etap przygotowania
W matrycach chemigraficznych jednoznacznie produkt okrelał film poligraficzny, podanie rodzaju trawienia (standardowe czy głębokie) i ewentualnie kšta stożka (standardowy lub ăpionowyÓ) oraz wskazanie gruboci płyty do wykonania matryc. W przypadku matryc grawerowanych należy odwzorować przestrzenny projekt klienta, płaskorzebę o różnym stopniu skomplikowania. Klient dostarcza swój projekt w grafice bitmapowej lub wektorowej w zależnoci od przeznaczenia matrycy. Przykładowo do wszelkiego rodzaju matryc przestrzennych typu płaskorzeba lepiej sprawdzi się bitmapa w odcieniach szaroci. Już na etapie projektowania zleceniodawca jest w stanie zaprojektować trójwymiarowy obiekt, stosujšc przejcia tonalne od czerni do bieli. Natomiast w przypadku matryc złocšco-tłoczšcych korzystniejsze sš zapisy wektorowe. Jest to oczywicie materiał wyjciowy do dalszej obróbki i konwersji do programu maszyny grawerujšcej. Dokonuje się symulacji przestrzennej projektu. Zleceniodawca może obejrzeć wirtualnš matrycę i jeszcze wprowadzić zmiany. Można komputerowo obliczyć czas trwania produkcji.
Po docięciu płyty mosiężnej odpowiedniej dla danego projektu montuje się jš na stole maszyny grawerujšcej. Przygotowuje się serię odpowiednich wielkociš i przekrojem frezów.
Grawerowanie wstępne
Zanim rozpocznie się proces właciwego grawerowania matrycy, trzeba mieć pewnoć, że powierzchnia płyty jest ăidealnieÓ równa. Grawerowanie wstępne ma doprowadzić do wyrównania powierzchni.
Grawerowanie właciwe
Zostaje uruchomiony właciwy program grawerujšcy. Frezy pracujš z odpowiedniš prędkociš posuwu, uzależnionš od prędkoci obrotowej frezów i rodzaju frezowanego materiału oraz wielkoci samego frezu. Frezy mikrometr po mikrometrze skrawajš materiał. Przyspieszenie prędkoci posuwu ponad miarę grozi złamaniem kosztownych frezów. Co pewien czas maszyna ma wymieniany frez na odpowiadajšcy danemu etapowi pracy. Proces frezowania jest widoczny i może być zatrzymany oraz ponownie uruchomiony. Można obserwować, czy przebiega prawidłowo.
Obróbka końcowa
Mechaniczna obróbka matrycy sprawia, że matryca nie jest dostatecznie gładka dla potrzeb hot-stampingu. Należy jš wypolerować, w przeciwnym razie na powierzchni folii drukowanej tš matrycš widoczne sš delikatne rowki po frezach. cdn.
Opracował Dariusz Biegacz
Agencja Poligraficzna Multigraf
