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油墨黏度控制 : 控制能力(control) = 效率(efficiency)



儘管現今的柔版印刷機已經進入高科技時代,配備了許多高科技技術,例如:100% 全檢系統、自動印壓、自動套色、自動糾偏系統、NIR乾燥系統、工業4.0數據蒐集及分析平台...等,但許多印刷廠還在使用最古老的方式來控制印刷工藝中關鍵之一的參數--油墨黏度。他們仍舊停留在一手拿著福特杯或 Zahn 黏度杯,一手拿著碼錶,使用肉眼目測油墨流出量杯所需花費的時間,藉此來判定油墨黏度。


 


為何油墨黏度如此關鍵?


【品質】

● 不一致的油墨黏度會造成印刷墨層厚度不平均,直接影響印刷品質

● 油墨黏度會影響網目輪至版輪、版輪至基材的轉墨性

● 油墨黏度會影響乾燥


【成本】

● 黏度過高的油墨會造成不必要的成本浪費

● 人力成本上的浪費

● 印壞的成本浪費

● 材料上的成本浪費


 


控制能力(control) = 效率(efficiency)


我們在油墨的控管上可分為兩階段,第一:準確的測量,將油墨調至所需的黏度。

第二:維持黏度。


準確的測量只是個開始,但若無法在印刷過程中持續維持又有何用?維持一致的油墨黏度才是最困難之處。對油墨黏度有控制能力,才能達到印刷效率,否則將得不到所要的品質,或是造成品質不一,產生不必要的成本浪費,直接影響企業在市場上的競爭力。


 


如何有效的控制油墨黏度?


既然如此重要,那要如何有效的控管油墨黏度呢?在測量上主要分成三種方式:

一、黏度杯 (Ford Cup, Zahn Cup)

二、落球黏度計 (Falling Ball Viscometer)

三、振動式黏度計(Vibrational Viscometer)


 

【黏度杯】


這是最傳統的測量方式,利用碼錶計算油墨流出量杯的速度來判定油墨黏度(通常是以秒計算)。表面上這是最簡單也是最便宜的作法,但如果仔細的計算,把所需花費的人力成本及浪費成本算進去,它其實是最貴的。利用以下例子,我們來計算一下黏度杯的真實成本。


情境:6色印刷,機台每週平均運轉 40小時。


這樣換算下來,如果每 30分鐘要調整一次油墨黏度,每次需要利用 3分鐘去測量, 5分鐘去調整(共8分鐘一色),累加起來,每週所需要的人力成本為64小時。若每週工作40小時,就表示需要超過一個人專門看管油墨,而且這是在假設油墨黏度都準確的情況下,若調不準而造成油墨及基材浪費,成本又更高了。


黏度杯的公差範圍高,會高達 5~10 %,以一個 20秒的黏度在測量時就可差到 1~2秒。此外,這種方式對人的依賴度過高,導致每次量測之間的變數多,精準度有限。先前提到過,黏度控制分為兩個階段,第一階段是測量調整,第二階段是維持。但因為黏度杯是一個斷點式的測量方式,所以在每次測量及調整間都會有偏差,至於偏差的多寡則依據當時的印刷環境,在偏差被糾正回來前,都會直接影響印刷品質。整體來說,黏度杯是一項最沒效率也最昂貴的方法。


 

【落球黏度計】


這是利用實體球體在油墨中掉落的速度來判定油墨黏度,跟黏度杯的測量原理相同,都是利用下落的方式來做測量。落球黏度計會搭配感知器來測量球體掉落的速度,將資料數位化,跟黏度杯比起來,精準度增進不少。然而,它仍是一種斷點式的測量方式,雖然間隔比黏度杯小很多,但測量與測量之間還是會有時間差。對於許多印刷廠,落球黏度計也許就足夠了。


 

【振動式黏度計】


這是目前市場上最精準的黏度測量儀器,利用感知器在油墨中振動的原理來做測量。振動也分為許多不同方式,像是:石英晶體共振器(quartz crystals resonators),表面聲波共振器(surface acoustic wave resonators),振動金屬棒(vibration metal rods),扭轉振動黏度計(torsional resonators)等。在油墨中持續發出微量的振動,藉由量測油墨對於振動阻尼的程度,將此數據轉換成油墨黏度值,這樣的測量方式既精準又持續。


至於有多精準呢?譬如說,在一桶 25 kg的油墨倒入 20 g的溶劑,透過振動式黏度計可偵測到 0.1-mPa.s的黏度差異,若是換算成黏度杯單位,大約為 0.02秒,這在黏度杯是不可能偵測到的。


當印刷速度越跑越快,也意味著錯誤將會被放大,一個錯誤的印刷條件,在短短幾分鐘內就能演變成幾百米甚至幾千米的浪費。印刷廠為了避免浪費而投資許多高科技配備,但卻往往忽略「油墨黏度控制」這部份。唯有掌握對油墨黏度的控制能力,才能達到高生產效率。


油墨黏度控制及供給系統:inteIM


 

※ 撰文:坤裕精機股份有限公司--國際行銷副理 / 陳岱蔚




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