CN1191930C - 在卷烟材料上进行柔性版印刷的制烟条机 - Google Patents

在卷烟材料上进行柔性版印刷的制烟条机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种为改善印刷质量，将柔性版印刷***(1)用于制烟条机(20)，所述制烟条机还包括一个柔性版印刷***，用于在送入所述制烟机的卷烟纸材料上印刷标记，所述的柔性版印刷***包含与油墨转移装置平行且相邻的供墨装置，该油墨转移装置与标记形成装置平行且相邻，支承装置与标记形成装置平行且相邻，在支承装置和标记形成装置之间形成一条卷烟纸材料的通路，该供墨装置以低于油墨转移装置或标记形成装置的速度被驱动。使用水基油墨(12)代替目前的油基油墨，可获得相应的益处，从而以高速获得更好的印刷质量。

Description

在卷烟材料上进行柔性版印刷的制烟条机
技术领域
本发明涉及一种在卷烟材料，例如接装纸或香烟纸上印刷的方法。
背景技术
随着制烟机速度的加快，产生了一个普遍的问题，在20世纪70年代，一般每分钟大约生产3000支左右香烟，到20世纪90年代后期每分钟生产大约14,000支香烟，但是与制烟产业相关的卷烟材料的印刷质量却没有相应地提高。的确，改善印刷品质已成为许多香烟生产商和他们的机器供应商的一项主要任务。
大多数的制烟机中，比如Hauni制造的Protos 100(10,000支烟/分钟)，GD SpA制造的GD 121(12,000支烟/分钟)，及Sasib SpA制造的Sigma(8,000支烟/分钟)中，印刷***均为凸版印刷***。凸版印刷***通常使用的油墨是从墨槽供入，再直接传递到一个涂敷有橡胶的上墨辊之上，该上墨辊通过与一个或多个串墨辊接触，该串墨辊促使油墨分布在橡胶上墨辊的整个表面上，并且使油墨在该上墨辊的表面上更加平滑。该串墨辊经常在轴向上往复运动，以便使油墨在该上墨辊的表面上铺开。串墨辊中的一个再与橡胶匀墨辊接触，该匀墨辊以均匀的方式将油墨涂布在其整个表面。再将油墨涂布到一个钢板辊表面上的凸起的标记上。邻近并接触该印版辊的是一个压印辊。要被印刷的卷烟材料从该印版辊和压印辊之间通过，并且印版辊上凸起的油墨标记将油墨转移到卷烟材料上。
通常用于这些***的油墨是粘性的油基油墨，该油墨需要串墨辊工作一段时间来使它被均匀地铺开并达到一个稳定的粘度，以便被有效地转移到纸上。这意味着当机器运行但是产生的却是不需要的东西时，会出现产品耗费。因为油墨的粘度和流动性是温度的函数，它是随时间波动的，因此油墨的转移特性也随时间而改变，要求操作者持续注意维护印刷质量。此外，油基油墨只有被吸收进纸里才会干燥。一部制烟机的快速变化的环境会使油性油墨出现问题，当过量涂布时，其中的油墨会无意中转移到机器的其它部分中去，因为它干燥得慢，因此会污染大量产品。油墨的粘度使得它容易积聚在一些组件上，这对机器的操作性能是有害的。
目前制烟机的生产速度导致凸版印刷***的机器零件显著磨损，而且更换钢蚀刻的印版辊是很昂贵的。如果印版辊和橡胶压印辊之间的压力太大的话，印版辊上的钢标记的尖锐边缘会穿透薄的卷烟材料。这将严重影响产品性能。在这种情况下，需要用于印版辊表面的另一种可选择的***来减少运转和更换的成本。
现在，除凸版印刷以外的其它印刷***已经广为人知，诸如凹版印刷，平版印刷或柔性版印刷，申请人相信，以前从未有人提出将柔性版印刷***用于制烟机。这是因为大多数柔性版印刷***运行的速度较慢。例如，美国专利No.5,088,407中的信封印刷***的运行速度比制烟机慢，而用于压敏粘性标签的标签印刷机的运行速度通常可达200m/min，而美国专利No.5,413,041中用于印书的的高速卷筒纸柔性版印刷机的运行速度达到5m/sec(300m/min)，而制烟机的生产速度为大约600m/min。利用例如目前由GD Spa和Hauni提供的印刷***，直到现在还不能在这样的速度下实现高质量的印刷。
柔性版印刷公知是用于一些报纸印刷***，其生产速度是相当高的，可以满足香烟制造工业所需的速度，即所说的600m/min，但是其印刷机***及其滚筒有大约2米宽。与之相反，使用柔性版印刷***的标签印刷机的运行速度小于或大约等于200m/min。该***的印刷滚筒通常宽约150mm-300mm。
尽管标签印刷***要比报纸印刷机***小得多，但制烟机的柔性版印刷***的滚筒尺寸更小。一台运行单道纸宽的机器所需滚筒的宽度达40mm，最好是20-35mm，而双道纸的机器所需滚筒的宽度为35-60mm，最好是45-55mm。但是，滚筒尺寸一定程度上取决于要转印到卷烟材料上的标记的尺寸。就我们所知，至今还没有人提出或制成这样小型、高速的柔性版印刷***，也不知道这样一个***经过测试的效果。我们注意到的最接近现有技术是美国专利No.5,674,571，它描述了一个分室的、采用一个丝网辊和一个转印滚筒，以及一个用于向该丝网辊供墨的密封腔室的柔性版印刷***。根据我们的经验，在该分室的***中供墨所需的压力致使在我们所需的操作速度下产生油墨泄漏。
发明内容
本发明提供了一种新的用于制烟工艺的印刷***，它克服了当前印刷***的许多缺点，比如以更高的速度改善了印刷质量，减少产品污染，选用更好的油墨，以及易于清洁和维护该***。
本发明的一个目的是要提供一种卷烟材料的印刷***，可以提供比现有的卷烟材料印刷***更好的印刷质量。特别是，本发明的目的之一是要避免标记的某些部分没有粘到油墨，标记的上述部件带有大量的、比标记的其它部分多得多的凸起标记区。
本发明的另一个目的是要提供一种印刷滚筒上带有可容易替换的表面的卷烟材料印刷***。
本发明的另一个目的是要减少其它机械零件或材料的污染。
本发明的另一个目的是提供一种卷烟材料印刷***，它采用一种更适合于快速运转的香烟制造环境的油墨。
本发明提供一种烟条制造机，所述制烟条机还包括一个柔性版印刷***，用于在输入该制烟机中的卷烟材料上印刷标记，该柔性版印刷***包括一个与油墨转印装置平行且与之相邻的供墨装置，该油墨转印装置与标记形成装置平行且与之相邻，支承装置与标记形成装置平行且与之相邻，在支承装置和标记形成装置之间形成卷筒纸的通道，该供墨装置以低于油墨转移装置或标记形成装置的速度被驱动。
供墨装置最好放置在水基油墨的供墨源内。更好的是供墨装置由一个独立的驱动装置或多个与油墨转移装置和标记形成装置共用的驱动装置来驱动，但是要经过改装，以便适于以低于公共驱动装置的速度驱动供墨装置。供墨装置的速度适于在20-2000rpm的范围内，特别是在500-1000rpm的范围内，最好为750rpm或750rpm左右。但是供墨装置的速度取决于油墨转移装置和供墨装置之间的间距设置，以及机器的速度。
最好油墨转移辊是一个网纹辊，其表面带有多个凹坑。最好所述凹坑的大小在5-40μ的范围内，而且使表面容积在3-12cc/m2(cm3/m2)的范围之间。该网纹辊由一个覆盖有陶瓷或其它压纹或蚀刻表面的金属滚筒构成。
最好标记形成装置包括一个印版滚筒，该滚筒是一个金属滚筒，适用于搭载图像形成装置。最好该图像形成装置是可松开固定的图像形成装置。该图像形成装置可包含一个弹簧钢背垫条，一个带有凸起的标记印记的薄塑料印模条连结在上述弹簧钢背垫条上，且该弹簧钢背垫条可带有可释放的端部，该端部适于与可松开的固定装置啮合。该可松开的固定装置可以是一个安装在金属滚筒下的偏心滚花辊，或者是双面胶带，当金属滚筒旋转时，该双面胶带要足够粘，以便可以经受住作用在该图像形成装置上的离心力。也可以用一个塑料印模条来代替带有塑料条的钢背垫条。另一种选择是使用一个标记或多个图像形成装置，它(它们)可以借助于一个可拆除的衬套***被固定在适当的位置。
最好，塑料印模条由相对软的塑料材料，例如由橡胶或光聚合物，构成。
最好，该支承装置是一个弹性支承装置，它包含一个橡胶或橡胶作表面的辊，或一个非弹性的支承装置，比如一个金属辊。该辊还可以加装弹簧。
最好，油墨转移装置和标记形成装置是由共用的驱动装置来驱动的，该驱动装置最好是制烟机的驱动装置。可以以100到4000rpm的转速驱动油墨转移装置和标记形成装置，优选1500-3000rpm，最好为大约2,500rpm。上述这些辊的表面速度应该与卷烟纸材料的速度基本相同。
油墨转移装置的驱动装置和供墨装置的驱动装置的速度比率在1∶1-10∶1的范围内，最好在3∶1到5∶1的范围内。
适当地、反方向地驱动供墨装置和油墨转移装置，当然也可以同方向地驱动它们。
最好在卷烟纸材料通道中的弹性支承装置和标记形成装置的下游，设有一个卷筒纸驱动装置，该卷筒纸驱动装置最好是一对从动的对压辊。
供墨源最好包括油墨进入和出去的流通装置，以便在供墨源中使油墨保持恒定的水平面。
最好在供墨源中包含一个油墨水平监视设备，用于在供墨源中使油墨保持恒定的水平面。
最好在供墨源内安装多个多余油墨去除装置。最好该多余油墨去除装置是一个反角的刮刀组件，该组件包括一个刮刀、其支撑件、一个枢轴和一个偏置的钢簧。刮刀靠近网纹辊的一端可以是金属或塑料的。
为使本发明更容易理解和实施，将参考下列附图和表格举例说明，其中：
附图说明
图1表示根据本发明，将一个柔性版印刷***装入一台制烟机中的纵剖图；
图2表示现有的凸版印刷***所生成的图像的一个显微照片的数字复制品；
图3表示本发明的印刷***所生成的图像的一个显微照片的数字复制品。
具体实施方式
图1表示本发明的一个被装在制烟机的部件20上的柔性版印刷***1。该印刷***包含一个非弹性的支承装置，该支承装置是一个带有金属表面的压印滚筒2。该压印滚筒2在第一方向上，例如逆时针方向上旋转，而第一方向是卷烟纸材料3的输送方向，此时的材料是卷烟纸。该压印滚筒2作为一个支承表面，在该表面上将用于标记的印模压在所述材料3上。标记形成装置与压印滚筒2平行且靠近压印滚筒2，该标记形成装置是一个印版滚筒4。该印版滚筒4包含一个19mm宽的金属滚筒，该滚筒带有一个夹片接收区5，可将弹簧钢的一个可松开的夹片6***该接收区内。该可松开的夹片6形成围绕该滚筒的背垫条，并连结到一个塑料印模条7上，以便形成可松开地固定着的图像形成装置，其表面上带有一个或多个凸起的印记，用于形成要印刷在卷烟纸材料上的所需标记。在塑料印模条7上有四个凸纹标记。图像的数量取决于辊的周长，该辊的周长是一支香烟长度的倍数。该塑料印模条7盖住了印版滚筒4表面全部宽度的大约2/3。塑料印模条7的剩余端也可保留在印版滚筒4的夹片接收区5内，或接近该接收区5，以便将塑料印模条7可松开地固定在印版滚筒上。或者也可以用一个工业强度的双面胶带将塑料印模条7固定在一个定位凹槽内，该工业强度的双面胶带要足够粘，以便可以承受由于旋转而产生的离心力。用可松开的印模条代替使用蚀刻的金属印版滚筒的优点在于，当印模中的标记由于操作速度而被磨损掉时容易去除，降低了操作成本。此外，塑料印模条7作用于卷烟纸材料时对卷烟纸材料的损伤小于蚀刻的钢印模，例如，钢印模可很容易地切开一张薄的卷烟纸。例如，如表1的箭头所示，印版滚筒4向压印滚筒的反方向，即顺时针方向旋转。位于卷烟纸材料3移动方向下游的是卷烟纸材料驱动装置，例如一对从动的对压辊8，它抻着卷烟纸材料通过压印滚筒2和印版滚筒4之间。卷烟纸材料自身使压印滚筒2与对压辊8一起旋转。
油墨转移装置，即网纹辊9，它与印版滚筒4平行且靠近印版滚筒4。网纹辊9与压印滚筒2同样向第一方向，即箭头所指的逆时针方向旋转。网纹辊9包含一个40mm宽的钢辊，其上涂有一层陶瓷表面。例如，借助于激光处理，在陶瓷表面上形成数μ的小凹坑。凹坑的大小为5-40μ的数量级。网纹辊的凹下的表面可很好地附着油墨并将油墨转移到印版滚筒4上。根据要转移到印版滚筒4上，并接着转移到卷烟纸材料上的油墨量、还有所需颜色的深度来选择凹坑的尺寸或表面容积。作为另一种精确地获知网纹辊的最佳表面容积的方法，可控制油墨中色剂的数量，以便加深颜色。很重要的是，随着附着在网纹辊9的凹坑中的油墨量增加，要在印版滚筒4的塑料印模条7和网纹辊9之间保持良好的接触，因此两个辊之间的间隙是很重要的。此外，塑料印模条7的硬度或柔软度也决定了被转移的油墨数量。印版滚筒4和网纹辊9由一个共用的马达来驱动。每个辊的旋转速度取决于各个辊的大小，但是每个辊都将具有与卷烟纸材料相同的表面速度。驱动装置马达可以是制烟机1的马达或是一个以与制烟机1相同的速度被驱动的马达。可带有传动装置或离合器装置，以便在停机时能使得网纹辊9连续旋转，以免油墨变干或固定在网纹辊9上。
位于网纹辊9下面的是供墨装置，诸如匀墨辊10。匀墨辊10也与网纹辊9平行并靠近网纹辊9。比网纹辊9和印版滚筒4的转速慢地单独驱动匀墨辊10。网纹辊9和印版滚筒4的速度大约是2,500rpm。匀墨辊10的速度大约为750rpm。匀墨辊10至少部分伸入盛放着水基液体油墨12的油墨容器11中。马达驱动匀墨辊10的速度应该足够快，以便供给过量的油墨，填入网纹辊9的凹坑或凹穴中，并填充在网纹辊9和匀墨辊10之间的对压间隙中。如果匀墨辊10的速度太慢，会导致供给印版滚筒4的油墨不足。相反地，如果匀墨辊的速度太快，将引起油墨容器中的波动，油墨起泡或喷溅，和/或不完全地填充网纹辊上的凹坑，也会引起油墨缺乏，及溢出的油墨污染或飞溅到机器的其它区域。
油墨容器11可包含一个油墨水平监视设备，它可以通过一条通向油墨容器11的线路(未显示)连接到供墨源。或者，油墨也可以通过入口18连续不断地供给油墨容器11，并通过出口19连续不断地流出油墨容器11，来保持恒定的油墨水平面12。
与网纹辊9相邻的是一个反角的刮刀组件13，该组件的一端与网纹辊9的表面相切。一个刮刀14成锐角斜靠在辊的表面，刮刀从网纹辊9表面铲走多余的油墨，使其落回到油墨容器11中的油墨12里。该刮刀的第二端是一个钢弹簧15，它靠在油墨容器11一侧，在支点16、油墨容器侧壁和网纹辊表面之间压缩或拉伸。靠在网纹辊9表面的刮刀14的一端是塑料的，以便降低对网纹辊9表面的磨损。刮刀固定在支撑夹17中，该夹子也连接到弹簧钢15上。设置刮刀组件13也提供了一个油墨盛放区，以便降低油墨飞溅和污染。
本***操作过程中，匀墨辊10带起多余的水基油墨，并转移到网纹辊9和匀墨辊10之间的辊缝区域。网纹辊的凹坑的表面容积接受辊缝中多余的油墨，并把这些油墨散布在网纹辊9整个宽度上。任何多余的油墨都被反角的刮刀除去，由于重力油墨落回到油墨容器11中的油墨12里。正确数量的油墨从网纹辊9的凹坑供给塑料印模条7的凸纹标记，当卷筒纸3通过压印滚筒2和印版滚筒4之间时，油墨被依次转印到卷烟材料上。
以前的凸版印刷***仍然应用在一些机器上，比如Protos 100或Sasib Sigma，表现出当机器的运行速度大于8,000只香烟/每分钟时(对于单道机)，印刷质量显著降低。作为对比，本发明的柔性版印刷***可以在这样的、甚至更高的速度下，提供高质量的标记印刷。
为了定量体现印刷质量的提高，使用图像分析仪以600dpi(大约42μ的分辨率)扫描了一个商标的一部分的单个放大图片。这幅图像理论上的轮廓区域以正方形像素来测量，图中的这个区域没有任何油墨的缺失。测量在一台Protos机器(参见图2)上使用凸版印刷技术得到的、和在同一台机器上利用本发明(参见图3)的印刷***得到的图像的油墨覆盖率。凸版印刷的图像有参差不齐的边缘和缺失，甚至图像的某些部分完全与其它部分分离。这说明该扫描图像需要进行更多的处理以形成理论上的轮廓。对比之下，使用本发明的***生成的图像的边缘更清晰，即，形成的更好，任何颜色的损失都是由非常小的缺失区域形成的。因此，对于更好的图像，在凸版印刷***覆盖的整个区域中正方形像素的数目增加。实际的面积应为理论轮廓区域中被油墨覆盖的区域。从表I的数据可以看出，与理论轮廓区域相比，凸版印刷***在印刷质量上的缺陷近乎20％，而本发明的***以相同的速度损失＜1％。
                        表I
                凸版印刷       本发明的***
理论轮廓区域    544982         577014
实际区域        437550         572342
减少            107432         4672
减少的％        19.71％        0.81％
(区域测量为正方形像素)
在制烟机上使用柔性版印刷***克服了使用凸版印刷技术中先前遇到的许多问题。例如，可用于柔性版印刷机的水基油墨可快速渗透到卷烟纸材料中去，因此干燥机不是必须的，而且因为油墨的吸收性更好，改善了印刷边缘的清晰度。甚至在增加了油墨中色剂的重量以便提高印刷密度时，不象油基油墨，因为油墨干的更快，因此减少了油墨的飞溅。清洁机器也容易了，混乱和问题少了，而且象使用油基油墨一样，没有处理溶剂清洁液的问题。此外，由于使用了网纹辊和低粘度的油墨，油墨可被更好地散布在所有的图像区域里。特别是印版滚筒每次旋转时，图像标记上的油墨在网纹辊上被更新，不象凸版印刷***中的上墨辊在高速下低效率地重新补充。

Claims (18)

1、一种制烟条机，其特征在于，所述制烟条机还包括一个柔性版印刷***，用于在送入所述制烟机的卷烟纸材料上印刷标记，所述的柔性版印刷***包含与油墨转移装置平行且相邻的供墨装置，该油墨转移装置与标记形成装置平行且相邻，支承装置与标记形成装置平行且相邻，在支承装置和标记形成装置之间形成一条卷烟纸材料的通路，该供墨装置以低于油墨转移装置或标记形成装置的速度被驱动。
2、如权利要求1所述的制烟条机，其特征在于，所述供墨装置位于一个水基油墨供墨源内。
3、如权利要求1所述的制烟条机，其特征在于，由一个单独的驱动装置或与油墨转移装置和标记形成装置共用的驱动装置来驱动所述供墨装置，但该驱动装置应经过变速，以便以低于共用驱动装置的速度驱动供墨装置。
4、如权利要求1-3中的任意一个所述的制烟条机，其特征在于，供墨装置的速度为20-2000rpm。
5、如权利要求4所述的制烟条机，其特征在于，供墨装置的速度为500-1000rpm。
6、如权利要求1-3中任意一个所述的制烟条机，其特征在于，所述油墨转移辊是一个表面带有凹坑的网纹辊。
7、如权利要求6所述的制烟条机，其特征在于，所述油墨转印辊的表面容积为3-12cc/m2(cm3/m2)。
8、如权利要求1所述的制烟条机，其特征在于，所述标记形成装置包含一个印版滚筒，该滚筒是一个金属辊，适于搭载图像形成装置。
9、如权利要求8所述的制烟条机，其特征在于，所述图像形成装置是可松开固定的图像形成装置。
10、如权利要求8或9所述的制烟条机，其特征在于，所述图像形成装置包含一个弹簧钢的背垫条，其上连结着一个带有凸起的标记印记的塑料印模条。
11、如权利要求8或9所述的制烟条机，其特征在于，所述图像形成装置是一个塑料印模条。
12、如权利要求8或9所述的制烟条机，其特征在于，所述标记形成装置或图像形成装置是通过一个可拆除的衬套***固定在适当的位置上的。
13、如权利要求10所述的制烟条机，其特征在于，所述塑料印模条是由软塑料材料制成的。
14、如权利要求11所述的制烟条机，其特征在于，所述塑料印模条是由软塑料材料制成的。
15、如权利要求1-3中的任意一个所述的制烟条机，其特征在于，所述支承装置是一个弹性的支承装置。
16、如权利要求1所述的制烟条机，其特征在于，所述油墨转移装置和所述标记形成装置是由共用的驱动装置驱动的。
17、如权利要求16所述的制烟条机，其特征在于，所述驱动装置最好是制烟机的驱动装置。
18、如权利要求16或17所述的制烟条机，其特征在于，以100-4000rpm的速度驱动所述油墨转移装置和所述标记形成装置。
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