En el mundo de la impresión flexográfica, mantener los rodillos de cerámica anilox es crucial para lograr impresiones consistentes de alta calidad. Los métodos de limpieza tradicionales están siendo revolucionados por la tecnología de limpieza con láser, una solución precisa, eficiente y segura que está transformando la industria.
El fondo de la limpieza láser
Los rodillos anilox cerámicos, debido a sus ventajas, como la alta precisión de la transferencia de tinta y la larga vida útil del servicio, han jugado un papel importante en el desarrollo de la impresión flexográfica. Han reemplazado gradualmente a los rodillos de metal anilox y se convierten en equipos estándar para máquinas de impresión flexográfica y empresas de impresión. A lo largo de este proceso, el problema de limpieza de los rodillos de cerámica Anilox siempre ha coexistido con sus diversas ventajas.
La razón por la cual se enfatiza el problema de la limpieza de los rodillos anilox de cerámica es que, en comparación con los rodillos anilox metálicos, la limpieza de los rodillos anilox cerámicos (en lo sucesivos se conoce como rodillos anilox cerámicos) es más difícil. Las razones principales son las siguientes:
1. La capa de cerámica en el rodillo anilox se aplica a la superficie del rodillo base utilizando un proceso de pulverización térmica. Debido a las propiedades del material de la cerámica y las características del proceso de pulverización térmica, la capa de cerámica contiene de forma natural, aunque la porosidad varía entre diferentes rodillos anilox. La presencia de estos poros aumenta la energía superficial de la capa cerámica, lo que hace que la tinta residual se adhiera más obstinadamente dentro de las células.
2. Las células en la superficie del rodillo anilox se forman a través del grabado láser. Las paredes internas de las células y los bordes de las paredes celulares son relativamente ásperas. Esta rugosidad mejora aún más la adhesión de tinta residual dentro de las células.
3. El recuento de líneas de un rodillo anilox puede alcanzar hasta 1600 LPI (líneas por pulgada). Esto significa que el tamaño de apertura de las células en la superficie del rodillo anilox puede ser inferior a 15 μm. La limpieza de aberturas tan pequeñas que están obstruidas con tinta endurecida es bastante desafiante.
4. Algunos rodillos anilox persiguen en exceso los recuentos de altas líneas y grandes volúmenes de tinta, lo que resulta en aberturas de células profundas extremadamente irrazonables. Combinado con profundidades de celdas irracionales, esto a menudo conduce a muchos rodillos anilox que no se usan mediante el uso, sino que se dañan durante la limpieza o se vuelven inutilizables debido a la limpieza incompleta, lo que evita incluso la distribución de la tinta.
5. El rendimiento de las tintas flexográficas también se ha mejorado rápidamente en los últimos años, particularmente en términos de aumentar la velocidad de impresión y mejorar la resistencia a la intemperie. Cuanto mejor sea el rendimiento de uso de la tinta, más difícil será eliminar los residuos de tinta secos o endurecidos utilizando métodos de limpieza convencionales.
Por lo tanto, dado que el advenimiento de los rodillos anilox cerámicos, cómo limpiarlos y mantenerlos de manera segura y eficiente para extenderlos para extender su vida útil efectiva siempre ha sido un tema de preocupación significativa.
Métodos comunes de limpieza de rodillos anilox:
★ Limpieza de manos solventes
★ Limpieza ultrasónica
★ Limpieza de agua de alta presión
★ NAHCO₃ (bicarbonato de sodio) limpieza con aerosol
★ Limpieza de explosión de hielo seco
★ Limpieza de explosión de medios de plástico
Si estos métodos se clasifican, generalmente se pueden dividir en:
- Método de solvente (método 1)
- Solvente + spray de medios (métodos 2 y 3)
- Spray de medios (métodos 4, 5 y 6)
Cada uno de estos métodos tiene sus propias ventajas y desventajas. Cuando se usan adecuadamente, pueden lograr excelentes resultados de limpieza; Sin embargo, si se usan de manera incorrecta, también pueden conducir a consecuencias graves. Por ejemplo, la selección inadecuada de solventes puede hacer que el rodillo anilox se abulte, el uso inadecuado de la limpieza ultrasónica puede provocar que el agrietamiento de las paredes celulares del rodillo de Anilox, y la pulverización de los medios no es adecuado para los rodillos anilox de alta línea, entre otros problemas. No explicaremos cada uno aquí.
Debido a que estos métodos de limpieza vienen con beneficios y riesgos, y requieren un nivel relativamente alto de experiencia de los usuarios, a lo largo de los años, las personas han tenido sentimientos encontrados sobre ellos, ya que los aman y los odian. Esta realidad ha creado una oportunidad para la aparición de métodos de limpieza con láser.
Principio básico de la limpieza láser
Primero, ¿qué es la limpieza con láser?
En términos simples, la limpieza con láser implica el uso de un haz láser específico para escanear la superficie de un rodillo anilox. La tinta dentro de las células absorbe la energía del láser y se vaporiza, logrando así el objetivo de limpieza sin causar ningún daño a las células del rodillo anilox.
Para comprender la lógica básica detrás de la limpieza con láser, es esencial identificar primero el material objetivo que se está limpiando. En el proceso de limpieza de un rodillo anilox, el material objetivo es, sin duda, el residuo de tinta seca dentro de las células.
Los componentes de la tinta, en términos simples, se pueden dividir en pigmentos, aglutinantes y aditivos. Entre estos, el aglutinante determina la resistencia a la adhesión y las propiedades de formación de películas de la tinta, y también es el componente principal de la tinta después de que se seca, aparte de los pigmentos. En otras palabras, para limpiar a fondo el residuo de tinta seca dentro de las células del rodillo anilox, el problema clave es tratar efectivamente el aglutinante de tinta seca dentro de las células.
Por lo tanto, la selección y el ajuste del láser deben basarse en el tipo de aglutinante de tinta. El láser debe poder vaporizar la carpeta de tinta mientras se asegura de que la capa de cerámica no se vea afectada.
Según esta lógica fundamental, podemos desglosar la limpieza láser en los siguientes pasos para una mejor comprensión:
1. La energía del láser es absorbida por la tinta residual en las células del rodillo anilox durante el escaneo;
2. La inyección repentina de alta energía hace que los componentes de aglutinante (resina) en la tinta se expandan y formen rápidamente plasma;
3. En las células pequeñas del rodillo anilox, el gas inestable altamente ionizado generado aumenta la presión dentro de las células al instante, creando un fuerte flujo de aire hacia las aberturas de las células, lo que expulsa los contaminantes fuera de las células.
4. El umbral de energía y energía del láser se seleccionan y se ajustan en función de los componentes de resina del aglutinante. Durante el escaneo, solo los componentes de resina (o componentes similares) pueden absorber completamente la energía de este tipo de láser, mientras que los componentes cerámicos y la mayoría de los componentes de pigmento no pueden cambiar al absorber la energía del láser;
5. A medida que el láser escanea, habrá un puerto de escape al lado de la cabeza del láser conectado a una bomba de vacío externa, que continuamente chupa los contaminantes (en su mayoría gases y pigmentos de plasma que no se pueden vaporizar);
6. Una pequeña porción de los pigmentos que no se absorben se dispersarán en la superficie del rodillo anilox. Estos se pueden soplar con aire comprimido. Para evitar generar polvo, se puede usar un paño sin pelusa en alcohol para limpiar la superficie del rodillo anilox.
Efectividad de la limpieza láser
Como se muestra en la Figura 1, esta es una prueba de limpieza realizada en un rodillo anilox de tipo manga con tinta a base de solvente. Las especificaciones del rodillo anilox son Ø130 × 1290 mm, con un recuento de líneas de 900 LPI.
Figura 1: Comparación antes y después de la limpieza láser para los rodillos anilox a base de solvente
Como se muestra en la Figura 2, esta es una prueba de limpieza realizada en un rodillo anilox de tipo manga con tinta a base de agua. Las especificaciones del rodillo anilox son Ø178 × 1300 mm, con un recuento de líneas de 900 LPI.
Figura 2: Comparación antes y después de la limpieza láser para los rodillos anilox a base de agua
Como se muestra en la Figura 3, esta es una prueba de limpieza realizada en un rodillo anilox de eje de impresión de etiqueta con tinta UV. Las especificaciones del rodillo anilox son Ø105 × 418 mm, con un recuento de líneas de 400 LPI.
Figura 3: Comparación antes y después de la limpieza láser para los rodillos anilox de tinta UV
Los efectos de limpieza de los rodillos anilox anteriores se muestran en la Figura 4 y la Figura 5, que también son claramente visibles.
Figura 4: Vista agrandada de las células antes de limpiar
Figura 5: Vista agrandada de las células después de la limpieza
De hecho, antes de comenzar formalmente la limpieza de rodillos anilox, realizamos numerosas pruebas y ajustamos continuamente los parámetros de la aplicación láser para determinar la configuración de limpieza óptima para diferentes tipos de tintas. Esto garantiza una limpieza efectiva en diversas condiciones de trabajo. Por supuesto, la gran cantidad de datos y escenarios aplicables acumulados durante este proceso también se pueden importar al sistema de control del dispositivo.
Seguridad de la limpieza láser
1. Seguridad para las personas y el medio ambiente
La limpieza con láser no utiliza ningún disolvente químico y no requiere ningún otro medio además del láser en sí. Los desechos de limpieza también se extraen rápidamente para su posterior procesamiento. Durante este proceso de limpieza, el único contaminante es una pequeña cantidad de polvo de pigmento disperso en la superficie del rodillo, que puede considerarse insignificante en términos de emisiones. Por lo tanto, es indudablemente muy amigable para la salud de los operadores y es suficiente para cumplir con los requisitos ambientales cada vez más estrictos.
2. Seguridad para rodillos anilox
Quizás influenciado por algunas experiencias negativas anteriores, la mayor preocupación de muchas personas al enfrentar la limpieza láser es si puede garantizar absolutamente la seguridad de los rodillos anilox. Esta preocupación se puede dividir en dos direcciones diferentes:
① Se preocupa que la limpieza con láser pueda dañar las paredes de cerámica del rodillo anilox.
Figura 6: Caso fallido de la máquina de limpieza láser temprana por parte de una determinada marca
El láser es esencialmente un haz de luz con fase y frecuencia altamente consistentes, pero tiene una excelente direccionalidad y energía concentrada. Diferentes materiales tienen diferentes tasas de absorción para la luz, y los láseres no son la excepción. Podemos ajustar el tipo de láser y varios valores de umbral de sus indicadores para cambiar la velocidad de absorción de un material específico para el láser. En el caso de la limpieza con láser de rodillo anilox, siempre que encontremos un láser adecuado y ajustemos razonablemente los umbrales para que los componentes de resina en la tinta alcancen su velocidad de absorción máxima para esta luz, al tiempo que aseguramos que la capa de cerámica absorba el láser en su nivel más bajo, podamos lograr la limpieza de la tinta mientras protegemos el rodillo cerámico de la cerámica del daño. Esta es la lógica básica detrás de la limpieza con láser.
En cuanto al riesgo de efectos térmicos acumulados, se puede ignorar de manera segura porque la luz láser en sí no genera calor. El calor solo se libera cuando el objeto absorbe la energía del láser y sufre vaporización. Al combinar la velocidad de limpieza del rodillo de Anilox de manera apropiada, este calor se puede disipar fácilmente.
La práctica es el único criterio para probar la verdad. Según la lógica fundamental anterior, utilizamos un láser con un excelente rendimiento de limpieza para limpiar repetidamente un nuevo rodillo anilox sin usar 100 veces. Luego comparamos las formas de las células antes y después de la limpieza (como se muestra en la Figura 7) y los modelos 3D (como se muestra en la Figura 8). La conclusión final es que la limpieza con láser no causa ningún daño a los rodillos de cerámica anilox.
Figura 7: Estado después de la limpieza del láser
Figura 8: Imágenes 3D de las celdas de tinta en el rodillo anilox antes y después de la limpieza del láser
② Muchos proveedores de rodillos anilox agregan algunos rellenos de polímero a la capa de cerámica para compensar la porosidad de la cerámica. A muchas personas les preocupa que la limpieza con láser pueda tener efectos negativos en estos rellenos de polímeros, lo que afecta el rendimiento del rodillo anilox.
Tales preocupaciones, de hecho, reflejan una comprensión profunda de los rodillos anilox, pero todavía hay cierta falta de claridad con respecto a los detalles del proceso de grabado.
Hemos revisado materiales de muchos fabricantes de rodillos anilox nacionales e internacionales conocidos. De hecho, este tipo de relleno, comúnmente conocido como "sellador", es ampliamente utilizado por muchos fabricantes, aunque se realiza con diferentes nombres, algunos lo llaman "sellador", otros lo llaman "agente humectante", y algunos simplemente se refieren a él como "recubrimiento". Esencialmente, todos tienen el mismo propósito, con solo diferencias menores en la composición.
Este relleno no proporciona ningún beneficio para controlar la precisión del grabado o la precisión mecánica del rodillo anilox. Algunos fabricantes incluso han causado inestabilidad en el grabado de las celdas de tinta debido a problemas con la formulación de relleno. Del mismo modo, no tiene ningún efecto para mejorar la suavidad de las paredes celulares de tinta o aumentar la flujo de flujo de la tinta. Su función principal es la prevención de corrosión. Específicamente, se usa para llenar los poros en la cerámica, aislando el sustrato metálico del aire externo y varios líquidos, evitando así la penetración de líquidos en la capa de cerámica y la posterior corrosión del sustrato metálico, lo que podría conducir a la eliminación del rodillo anilox.
Para lograr el propósito de la prevención de la corrosión, el uso de una base de aleación seguida de pulverización de cerámica es mejor que usar un "sellador", pero parece que el método de sellar agujeros con rellenos es más popular.
El grabado de las células de tinta en el rodillo anilox también se completa utilizando la tecnología láser. La potencia láser utilizada para grabar cerámica es extremadamente alta, posiblemente varias veces o incluso decenas de veces mayor que la potencia del equipo de limpieza con láser. Uno puede imaginarse si el relleno que nos preocupa podría sobrevivir dentro de las paredes de las células de tinta bajo una irradiación láser de alta potencia. En cuanto a las partes de las paredes de las celdas de tinta en la parte superior que no estaban grabadas por el láser, teóricamente, todavía podría haber algún relleno presente. Sin embargo, en realidad, durante el proceso de grabado del rodillo anilox, debido al efecto repetido del láser, una capa de cerámica fundida se forma en la parte superior de las paredes celulares de tinta, que luego se solidifica en una cerámica densa y densa al enfriar. Esta capa de cerámica tiene una densidad y dureza muy alta, y su resistencia de enlace con la pared de cerámica normal es aún mayor que la resistencia de enlace entre las capas de cerámica normales. Después de pulir, la parte superior de las paredes celulares de tinta del rodillo anilox en realidad está cubierta por una capa de cerámica "fundida", lo que dificulta la exposición de la capa de cerámica original.
Eficiencia de la limpieza láser
Teóricamente, cuanto mayor es la potencia del láser, más rápida es la velocidad de limpieza, que está fuera de duda. Sin embargo, desde la perspectiva de la seguridad, como discutimos anteriormente, necesitamos seleccionar una fuente láser apropiada y controlar varios umbrales del láser. Entre estos controles, uno de los más importantes es controlar el umbral de potencia del láser. En otras palabras, incluso si se selecciona la fuente láser más adecuada, la potencia del láser no puede aumentarse indefinidamente; Una vez que la potencia del láser excede el umbral de tolerancia de la capa cerámica, puede causar daños al rodillo anilox. Por lo tanto, creemos que el límite superior de la eficiencia de la limpieza con láser es muy claro.
Este límite superior en la eficiencia de la limpieza con láser también determina que al encontrar rodillos anilox con bloqueos severos (como los que no se han utilizado durante varios años o están cerca de ser desechados debido al bloqueo), se pueden requerir múltiples limpiezas para limpiarlos a fondo.
Máquina de limpieza láser en línea de rollos anilox
Tomando la máquina de limpieza con láser en mi empresa como ejemplo, dependiendo del grado de bloqueo, la velocidad de limpieza varía de 500 mm/h a 1200 mm/h (es decir, el láser viaja de 500 a 1200 mm a lo largo del eje del rodillo anilox por hora). Por supuesto, si los costos del equipo no son una preocupación, la eficiencia de limpieza se puede mejorar al aumentar el número de cabezas láser.
Comparación con los métodos de limpieza tradicionales
1. Facilidad de operación
El equipo de limpieza con láser es preciso y estable. Durante la fase de prueba inicial, los parámetros obtenidos de las pruebas se pueden guardar en el sistema de control del dispositivo. En uso real, solo necesita seleccionar la configuración apropiada en función de las condiciones de trabajo específicas, sin requerir una intervención manual excesiva para los ajustes.
2. Seguridad
◎ Debido al aumento del nivel de inteligencia, el sistema de control puede incorporar muchos mecanismos de protección para garantizar la seguridad de las personas, el medio ambiente y el rodillo anilox. Si el costo no es una preocupación, incluso es posible proporcionar comentarios en tiempo real sobre el estado del láser.
◎ No se requieren solventes, reduciendo efectivamente la probabilidad de que los rodillos anilox se corrovieran.
Especialmente para los rodillos anilox de tipo manga, el autor ha visto muchos casos de corrosión, la mayoría de los cuales son causados por una limpieza incorrecta, donde los solventes o el agua se filtran en la interfaz entre la superficie de fibra de vidrio del rodillo anilox y el núcleo de aluminio.
◎ Evita el colapso o el agrietamiento de la pared de la red causado por otros métodos de limpieza física.
3. Alta inteligencia, buena experiencia de usuario
◎ La limpieza con láser es simple y conveniente de operar. Coloque el rodillo anilox en la posición apropiada en el equipo, haga clic en el botón de inicio y la limpieza de este rodillo anilox se completará sin ninguna intervención manual durante este período. El tiempo ahorrado se puede usar para otras tareas o descanso.
◎ El proceso de limpieza con láser no implica solventes u otros medios, por lo que no habrá olores irritantes en el taller, ni se desgastarán aguas residuales de varios colores, asegurando un taller limpio y ordenado.
4. Limpieza completa
En el pasado, cuando encontramos rodillos anilox con bloqueos severos, a menudo era muy problemático porque no había un método altamente efectivo para garantizar una limpieza exhaustiva sin dañar el rodillo anilox. Para la limpieza con láser, tales rodillos anilox bloqueados severamente solo requieren múltiples limpiezas.
5. Reducción de los costos operativos generales
En general, la introducción de la limpieza láser conduce directamente a una disminución en el volumen total de adquisiciones de los rodillos anilox. Esta no es una buena noticia para los fabricantes de rodillos anilox, pero es una bendición para las empresas de impresión.