Тема 7.2 Проектування технологічних процессів виготовлення друкарських форм. Розрахунок завантаження формного виробництва.

Для друкування більшості видань застосовують контактні методи друку, де носієм зображення є друкарська форма або формний циліндр. Отримання зображення на формному циліндрі друкарської машини характерне тільки для цифрової технології виготовлення форми, на формній пластині — як для цифрової, так і для аналогової.

Порівняння аналогової та цифрової технологій виготовлення друкарських форм. Згідно з аналоговою технологією фотоформу копіюють на формну пластину та проводять фізико-хімічне оброблення зображення. За цифровою СТР-технологією інформацію, яку заздалегідь готують в електронній формі, записують на пластину, встановлену в насвітлювачі (технологія Computer-to-Plate, Computer-to-Conventional Plate), у друкарській машині (технологія Computer-to-Press) або безпосередньо на формному циліндрі (технологія Computer -to-Print). При необ­хідності зображення підлягає фізико-хімічному обробленню.

 

Переваги цифрової технології наступні.

Скорочується технологічний процес виготовлення видання за рахунок відсутності операцій виготовлення фотоформ. Це зумовлює зменшення працемісткості, економію витрат на матеріали (фотоплівку, проявник, фіксаж, монтажну основу) та устаткування (ФВА, процесор для оброблення фотоплівки, копіювальну раму, монтажний стіл). І як результат — збільшення продуктивності на 70-100%; еко­номія матеріальних та енергетичних ресурсів, зарплати, зменшення витрат на експлуатацію техніки, виробничих площ.

Скорочення додрукарського процесу сприяє автоматизації процесу, що є обов'язковою умовою роботи інтерактивних друкарень.

Покращується якість зображення на формі за рахунок зменшення негативних чинників, а саме кількості технологічних операцій та проміжних матеріальних носіїв зображення: фотоформ, монтажу.

1. Створюються умови для стандартизації процесу та матеріалів.

2. Збільшується надійність процесу за рахунок неодноразової перевірки інформації та внесення змін на будь-якій стадії перед виведенням на матеріальний носій.

Підвищується культура виробництва, покращуються умови праці та екологія.

Посилюється гнучкість системи (за рахунок модульної будови) та універсальність (при наявності у насвітлювачів декількох типів лазерів для роботи з різним матеріалом: пластинами різних форматів, фотоматеріалом, плівками для кольоропроби).

Прискорюється впровадження цифрової технології за рахунок швидкого інтегрування СТР в автоматизовану систему управління виробництвом.

 

Недоліками цифрової технології є:

· висока вартість устаткування. Вартість насвітлювача для СТР є більшою за сумарну вартість монтажного столу, копіювальної рами та процесора для оброблення форм;

· висока вартість формних матеріалів через складність будови (від двох до семи шарів); відсутність масового випуску (невеликі партії), універсальності та взаємозамінності (в аналоговій технології технічні та технологічні характеристики пластин майже однакові);

· повільний, у порівнянні з аналоговою технологією, запис інформації (в аналоговій технології — форматний, у цифровій — поелементний);

· потреба у спеціалістах високої кваліфікації;

· можливість застосування срібловмісних матеріалів та технологічного процесу оброблення форми;

· необхідність у програмному забезпеченні для електронного монтування, яке враховує особливості друкарської машини, технології фальцювання, способу скріплення зошитів, що стримує виготовлення форм для інших підприємств;

· обмеження у кольоропробі (тільки цифрова).

 

Перелік наведених недоліків поступово зменшується: дорогі матеріали замінено у технології СТсР на ЗОП аналогової технології, з розвитком цифрових інтерактивних технологій вирішується питання високоякісної професійної кольоропроби тощо.

Чинники вибору технології та матеріалів формних процесів

Відокремлюють ряд узагальнюючих чинників, які впливають на вибір матеріалів (табл.7.2.1) та технологічні процеси виготовлення форм незалежно від способу друку.

Таблиця 7.2.1

Чинники, які визначають вибір формного матеріалу

№ з/п	Чинники	Характеристика форми та процесу, які визначаються чинниками
1.	Доступність матеріалів та традиційність технології	Позитивне копіювання — у Європі, негативне — у США та в країнах Скандинавії
2.	Прогінний тираж	Тип основи пластини: паперова, синтетична або металева Тиражостійкість форми та необхідність термооброблення Швидкість досягнення балансу фарба-вода (при малих тиражах необхідне швидке досягнення балансу фарба-вода)
3.	Очікувана якість продукції	Роздільна здатність, відтворення градагії
4.	Характеристики друкарської машини	Формат пластини Тип основи: паперова, поліестерова — для малоформатних, металева — для машин будь-яких форматів Товщина пластини
5.	Вид продукції: книжково-журнальна газетна, акцидентна	Спосіб копіювання: позитивний; негативний І Світлочутливість — при обмеженні часу виготовлення
6.	Вартість виготовлення	Вартість пластини, оброблюваних розчинів, устаткування

 

Розповсюдження способу друку визначає застосування форм певного типу. Високі технологічні характеристики форм, доступність матеріалів, простота та низька собівартість виготовлення зумовили домінуюче застосування форм плоского друку як у традиційній, так і в оперативній поліграфії (табл. 7.2.2).

 

 

Таблиця 7.2.2

Порівняльна характеристика технологій виготовлення форм для найбільш вживаних способів друку

 

Спосіб друку	Вартість устаткування, тис. ум. од.	Вартість пластини, ум. од./м^2	Тф, тис.відб.	Тривалість                     виготовлення, год.
Плоский (офсетний)	25-50	5-6	10-3000	0,3-0,7
Високий	10-40	20-30	500-1500	0,7-1,0
Флексографічний	16-70	100-130	1000-5000	1,0-5,5
Глибокий (травленням)*	165-200	—	1000-2000	10,0-11,0
Глибокий (гравіюванням)*	150-250	—	5000-10000	4,5-6,5

 

 

Тираж. Вибір пластин залежить від прогінного тиражу (Г„р«), який розраховують для кожного конкретного процесу залежно від схеми друкування та кількості дублювань зображень на формі (D):

 

Тиражостійкість форми, наведена у технічній характеристиці пластини, повинна перевищувати Т_прог у середньому на 10%, що забезпечить надійність процесу. Застосовувати пластини з більшою за 10% тирожостійкістю і, відповідно, вищою вартістю недоцільно. Якщо Т_лрог > Тф, проводять додаткову операцію термооброблення форми для підвищення її тиражостійкості (не застосовується для формних матеріалів плоского друку на поліестеровій чи паперовій основі та пластин з срібловмісним КШ, деяких термочутливих плас­тин). Внаслідок термооброблення Т_ф зростає в середньому в 2-4 рази.

Величина прогінного тиражу впливає на вибір основи пластини. У плоскому друці тираж до 10 тис. відбитків витримують форми на паперовій основі, до 20 тисяч — на поліестеровій, і тільки алюмініє­ва основа забезпечує високі тиражі та якість зображення.

Параметри друкарської машини (формат друкування, товщина форми, спосіб кріплення її у машині). Визначають розмірні характе­ристики формних пластин: товщину та формат пластини. Так, для малоформатних машин плоского друку застосовують пластини з товщиною основи до 0,20 мм (0,15; 0,175 мм), для машин середніх та великих форматів — 0,30-0,50 мм. Збільшення товщини основи у великоформатних пластин зменшує спотворення лінійних розмірів, які виникають при закріпленні форми на циліндрі друкарської маши­ни. Більшість виробників випускають формні пластини широкого асортименту за розмірними характеристиками, що полегшує їх вибір. Наприклад, пластини від Agfa представлені більш як 300-ма форма­тами для аркушевих машин та майже 1000 — для рулонного друку. Мінімальний формат пластин — А4+ (настільні машини плоского друку), максимальний формат не обмежується. Пластини для рулонних машин виготовляють із дотриманням вимог: прецизійне калібрування за товщиною, висока точність підрізування, розкроювання алюмінієвих листів та нанесення КШ тільки у напрямку зерніння. Це забезпечує необхідну механічну міцність пластини та зменшує розтріскування її на формному циліндрі друкарської машини.

Вид продукції. Вибір технологічного процесу виготовлення форм та пластин здійснюють залежно від виду продукції. Наявність у виданні ілюстрацій третьої групи складності (образотворчі видання, альбоми з мистецтва, рекламні каталоги) потребує проведення аналогової кольоропроби, що визначає аналогову технологію виготов­лення друкарських форм. Вид продукції впливає також на вибір способу копіювання: у газетному виробництві надають перевагу пластинам з негативним способом копіювання, що зумовлюється високими швидкостями друкування та великими тиражами. Пластини з негативним способом копіювання забезпечують у порівнянні 3 позитивним вищу якість та швидкість виготовлення форми. Для випуску книжково-журнальної продукції вибирають пластини позитивного копіювання.

Вартість технології та пластин. Цифрову технологію проектують при великих обсягах робіт та тиражах. Вартість устаткування, програмного забезпечення та пластин є найсуттєвішими у загальних витратах. Зменшенню витрат сприяє правильний вибір матеріалів (проектування пластин на дешевих паперових і синтетичних основах) та впровадження технології СТсР.

При порівнянні технологій виготовлення форм плоского друку: аналогової, СТР та СТсР, при обсязі робіт 1000 пластин/місяць, технологія СТсР забезпечує прибуток при зіставленні з аналоговою ~ 4,5 тис. ум. од. (за рахунок вартості фотоплівки) та з СТР — 3,6 тис. ум. од. (за рахунок вартості пластин). Вартість пластин для технології СТР є більшою порівняно з аналоговою у 1,3-1,8. Основні статті еко­номії при впровадженні СТР у порівнянні з аналоговою технологією —- це підвищення якості та оперативності випуску видань. Завдяки вищій якості та оперативності виробник підвищує вартість робіт мінімально на 5%, що дає суттєвий прибуток при середніх та великих обсягах робіт.

 

 

Проектування технологічних процесів виготовлення офсетних друкарських форм за аналоговою технологією

 

Аналогова технологія на сьогодні є найбільш розповсюдженою у поліграфії України (80%). Відпрацьованість, простота та надійність процесу, доступність матеріалів та устаткування, висока якість форм зумовили її застосування на малих та середніх підприємствах незалежно від способу друку.

Аналогові формні процеси плоского офсетного друку. Формні процеси плоского друку за аналоговою технологією поділяють за типом копіювання на: позитивні та негативні; за наявністю додаткових операцій — з термообробленням, додатковим опроміненням; за ступенем автоматизації процесів — ручне виготовлення, напів-автоматизозане (устаткування модульного типу), автоматизоване (потокові лінії). Аналогова технологія виготовлення офсетних форм регламентується ДСТУ 4339:2004.

Вибір матеріалів та устаткування. Основним матеріалом у формних процесах є пластина, допоміжними — монтажна основа, розчини для оброблення та коректування форм.

Параметри, за якими вибирають ЗОП для плоского друку, можна умовно поділити на дві групи. Перша група — це параметри, які розраховані на широке коло практиків. Сюди відносяться: вид (негативні чи позитивні), тиражостійкість, світлочутливість, інтервал експозиції, зміна кольору та контраст після проявлення, легкість коригування, швидкість досягнення та ступінь балансу фарба-вода, хімічна стійкість, механічна стійкість прогалин та КШ, стабільність властивостей пластини.

Друга група — параметри, які більш повно характеризують ЗОП та розраховані на спеціалістів та науковців. Вона включає відтворення градації (1,0 – 99,5%), шорсткість поверхні основи (0,4 – 1,2 мкм), технологію підготовки основи (механічне, електрохімічне зернування, анодування), товщину (масу) анодної плівки (0,8 – 2,0 мкм/1,9 – 4,2 г/м²), вибірковість проявлення пластин (близько 20 відносних одиниць), можливість повторного використання, окремі режими виготовлення, кут змочування прогалинних елементів (близько 30°), питому вагу КШ (2,1 – 2,8 г/м²), товщину КШ (1,5 – 2,5 мкм).

Кожний параметр пластини може бути за певних умов вирішальним критерієм при її виборі. Наприклад, у газетному виробництві при оперативному виготовленні форм — світлочутливість, для друкування образотворчих видань — відтворюваність, при малих тиражах — швидкість досягнення балансу фарба-вода. Більшість ЗОП є універсальними, тобто високі показники якості не обмежують їх застосування для випуску тільки певного виду продукції.

Якщо порівнювати пластини різних виробників, надійні та стабільні властивості характерні для пластин від Agfa, висока світлочутливість та невелика тривалість оброблення — для пластин від FujiFilm Company, Lastra.

 

 

Приклади ЗОП для аналогової технології. Fuji Film виготовляє пластини позитивного копіювання VPD-E (Тф = 200 – 400 тис. відбитків), VPS (100 – 200), VPP-E (25 – 60); негативного: FND-E (більше за 200 тис. відб), FNS-E (100 – 150 тис. відбитків), двосторонні пластини FNCB. Agfa — Meridian (50 тис. відб., загального призначення), Spartan (100 – 150 тис. відб., високоточні роботи), Triton (250 – 400 тис. відб., загального призначення), Епсога (150 – 200 тис. відб., для копіювально-розмножувальних робіт), АС—3 (100-150 тис. відб., для газетного виробництва). Lastra — Futura Oro (150 тис. відб., загального призначення), АРРІА (150 тис. відб., для копіювально-розмножувальних робіт), Matrix (для широкого діапазону тиражів та швидкостей друку переважно для аркушевих машин), Sonic (для газетно-журнального виробництва з швидкістю друкування більше 20 тис. відб./год). Matrix та Sonic мають меншу тривалість експонування на 30% від Futura Oro. Kodak Polychrome Graphics — EasyPrint (50 тис. відб.), Virage (120 тис. відб.), Vector (200 тис. відб., для комбінованого монтажу) тощо.

Загальні тенденції вибору устаткування для виготовлення форм плоского офсетного друку за аналоговою технологією. На вибір устаткування впливають загальні чинники, що не залежать від способу друку: обсяг робіт, комплектність та універсальність устаткування, формат.

Обсяг робіт. Для малих та середніх підприємств з річним обсягом робіт до 5 тис. форм проектують устаткування модульного типу, яке можна комбінувати залежно від необхідних варіантів технології. Для великих підприємств (більше 5 – 10 тис. форм на рік), а також при обмеженні у часі виготовлення форм — потокові лінії. Наприклад, газетна потокова лінія ZL 300 включає автомат для пробивання шти­фтових отворів, копіювальну раму, процесор для оброблення форм та автомат для загинання країв пластини.

Компактність устаткування. Поєднання декількох видів устаткування в одному зменшує виробничі площі та дозволяє автоматизувати процес виготовлення форми. Зокрема, копіювальну раму та процесор для оброблення форми поєднують у пристрій вертикального типу, верхня частина якого слугує для копіювання, нижня —- для оброблення пластин (наприклад, EurOffsetCompact від Photomeca).

Універсальність устаткування визначають за різноманітністю форматів оброблюваних ЗОП, операцій з виготовлення форм та їх послідовності. Наприклад, коригування форми можна проводити безпосередньо у процесорах від Du Pont, DEGRA, Lastra, які оснащені столами для контролювання форм або проміжними слотами. Формне устаткування застосовується для оброблення пластин широкого діапазону форматів як для аналогової, так і цифрової технологій (станції для контролю, процесори для оброблення форм).

Вибір устаткування. В аналоговій технології застосовують: монтажні столи (MC), копіювальні рами (KP), процесори для оброблення форм (ПР), станції для контролю якості.

Монтажне устаткування. Умови його вибору наступні:

1. Формат MC повинен бути більшим або рівним за максимальний формат форми, яка виготовляється на підприємстві.

2. Оснащення сучасними пристроями для електронного суміщення фотоформ та пробивання штифтових отворів, сенсорних поверхонь для управління процесом монтування. Наприклад, електронні монтувальні пристрої MR від Dainippon Screen, компанії Protocol, які укомплектовані телевізійними камерами. Пристрої 425 GTO SET, 425 T-ST від Beil Registersysteme для пробивання штифтових отворів (настільного типу), оснащені світловою індикацією положення переднього краю та механізмом центрування ЗОП. Вибирають залежно від відстані між центрами штифтів формного циліндра (цифра у моделі пристрою в мм) та ширини пластини.

 

Копіювальні рами (KP) вибирають за:

- форматом — ;

- УФ-джерелами випромінювання — металгалогенними лампами з прискорювачами запалювання (до 15 с) та потужністю, яка регулюється залежно від формату (від 1 до 10 кВт);

- оснащенням програмами автоматичного управління процесом потокового копіювання пластин (двоступеневого нарощування вакууму та експонування копій через розсіювальну плівку);

- відповідністю до вимог охорони праці та екології (автоматичне зашторювання джерела світла при включенні). KP від Helioprint, Sack, Degra, Lastra, Graphostroj відповідають наведеним вимогам.

 

Процесори (ПР) вибирають за форматом. Розмір однієї зі сторін форми повинен бути меншим за максимальну ширину оброблювальної пластини (число міститься у марці процесора, наприклад, процесор А 660 від Du Pont обробляє пластини шириною до 660 мм). Окрім того, здійснюються операції в заданій послідовності (чотири - секційні процесори типу ПМ-3 (Росія) виконують наступні комбінації операцій:

а) проявлення, гідрофілізування, промивання, сушіння; 

б) проявлення, промивання, нанесення захисного колоїду, сушіння;

в) гідрофілізування, промивання, нанесення захисного колоїду та сушіння. Розповсюджені процесори від виробників Helioprint, Glunz&Jensen, Haase (торгівельна марка Agfa), Degra, Lastra, DuPont.

Термошафи вибирають за форматом форм (65x75-135x170 см), потужністю (3 – 18 кВт), кількістю одночасно оброблювальних пластин (1 – 8) та камер нагрівання (1 – 4). Наприклад, термошафи Mini Babi, Junior, Sensor від O.V.I.T. та лінії для термооброблення SPC-ЗСННТ, SPC-60-HT від Technigraph.

 

Станції та прилади для контролювання якості форм (СтК). Для формних дільниць та цехів середніх і великих підприємств проектують СтК вертикального типу з нормованим освітленням та влаштованим збільшеним склом. СтК вибирають залежно від формату пластини, наприклад, СтК Pro 1, 2, 3 від JUST NORMLICHT, відповідно, вміщують пластини форматів 125x90,157x131,204x151 см.

Контроль якості друкарських форм проводять із застосуванням спектроденситометрів та цифрових мікроскопів (ЦМ), за допомогою яких налаштовують ФВА, насвітлювачі та друкарські машини. Найбільш розповсюджені ЦМ CCDoi 4 від Centurfax, Vipplate 1 їб від FAG, i^Plate від GretagMacbeth, DMS 910 від Techk^n. Окремі моделі ЦМ використовують також для вимірювання пара­метрів якості фотоформ або відбитків: відсотка растрової крапки, лініатури та кутів повороту растра для кожної фарби, оптичної густини в прохідному та відбитому світлі. Більшість ЦМ призначені виключно для контролювання якості друкарських форм, наприклад, PlateScope від X-Rite.

 

Пристрої загинання та перфорування пластин базуються на технології автоматичного відеосуміщення зображення за контрольними хрестами. Пристрої IRP, IRP/T від Nella застосовують для точного підрізання країв, розрізування пластини, перфорування за виміряним форматом пластини, а також розрізування на менший формат (у газетному виробництві).

 

Пристрої сортування та подавання пластин вимірюють формат пластин або зчитують нанесені на них штрих-коди і направляють їх для наступної обробки відповідно до виду пластини.

Для виробництв з середнім та великим обсягом робіт проектують потокові лінії, що складаються з окремих модулів, які об'єднують у лінію за допомогою конвеєрів. Конвеєри призначені для транспортування пластин між пристроями лінії, вибіркового подавання пластин при сортуванні, контролювання якості та охолодження форм після термооброблення.

Потокова лінія може включати модулі різного призначення:

1.Конвеєр для контролювання та подавання форми у термошафу; термошафу; конвеєр для охолодження форми; пристрій для промивання та гумування форми; стекер для автоматичного складання форм у стопу на візочок для перевезення до друкарської машини.

2.Процесор для проявлення, промивання, гумування та сушіння форм; конвеєр для контролювання; процесор для промивання та нанесення захисного «екрана» та сушіння; термошафу; процесор для зняття «екрана», нанесення захисного колоїду та сушіння форми.

Розробленням устаткування (конвеєрів, термошаф, стекерів) для комплектування ліній займаються виробники Glunz&Jensen, Nella, О.V.I.Т., Technigraph.

Вартість устаткування визначається ступенем автоматизації, форматом та універсальністю. Якщо порівнювати за вартістю, найдорожчими є копіювальні рами (від 3 до 12 тис. ум. од.) та процесори для оброблення форм (від 3 до 11 тис. ум. од.), найдешевші монтажні пристрої (до 1 тис. ум. од.).