우리 회사의 역사에서 우리는 회전, 낙하 볼, 낙하 피스톤 및 음파 등 모든 유형의 점도 센서를 적용해 왔습니다. 이 센서들 사이의 유사점은 모두 컵으로 교정된다는 점입니다. 이 경우에는 4mm 콘센트가 있는 DIN 컵입니다. 그 자체로는 잘 작동했으며 더 나은 대안이 없기 때문에 DIN 컵 4가 플렉소 및 그라비어 산업의 표준 측정이 되었습니다. 2017년 XNUMX월, 더 나은 솔루션을 찾던 중에 저는 Rheonics SRV는 우리가 사용하던 센서의 대안으로, 너무 부정확하고 반복성이 부족했습니다. 2018년 2018월에 우리는 이 센서 중 8개를 테스트하기 시작했으며 XNUMX년 XNUMX월에는 CI 프레스의 XNUMX개 인쇄 스테이션 모두에 Rheonics SRV. 작년에 우리는 많은 테스트를 실시하고 경험과 새로운 통찰력을 수집했습니다. 우리는 이러한 단위 작업에 익숙했기 때문에 SRV에서 제공하는 단위인 센티푸아즈(mPaS) 단위를 DIN 컵 4초로 변환하는 공식을 개발했습니다. 몇 달 후 우리는 DIN 컵 장치 사용을 완전히 중단하기로 결정했습니다. 그 이유는 이 기사에서 명확해질 것입니다.

현재 세대의 인쇄기는 조정 범위 (μm 범위)에서 매우 정확하며 100 % 검사 시스템, 아닐 록스 롤 및 플레이트 실린더의 완전 자동 노출 설정, 자동 레지스터 제어 및 인라인 스펙트럼 색상 측정. 그러나 인쇄 공정에서 가장 큰 변수 인 잉크의 점도는 여전히 수동으로 결정된 단위로 측정됩니다! 많은 경우에 자동 점도 조절조차도 컵을 사용하여 캘리브레이션됩니다. 왜냐하면 작업자는 컵 초 안에 생각하는 데 익숙하기 때문입니다. 실제로, 시간이 오래 걸리거나 컵이 더럽거나 사용할 수 없기 때문에 점도 보정이 종종 수행되지 않습니다.

점도는 인쇄물의 최종 품질에서 매우 중요한 매개 변수입니다. 점도가 정확하지 않으면 흐름 거동과 잉크 층 두께가 다양하여 인쇄 품질에 문제가 생길 수 있습니다. 또한, 잉크 점도를 잘못 조정하면 잉크 소비가 과도해질 수 있습니다.

모든 작업자는 일종의 점도 측정 컵을 사용하는 데 익숙합니다. 이러한 측정은 완전히 표준화 된 적이 없으며 오차의 큰 마진 (5-10 %)이있는 비교적 좁은 측정 범위에 대해서만 "신뢰할 수 있습니다". 이러한 오류 중 일부는 컵 자체로 인해 발생하고 다른 오류는 작업자 기술의 기능입니다. 측정은 반복 할 수 없습니다. 점도에 큰 영향을 미치는 온도는 조절하기 어렵다. 컵의 오염과 다양한 잉크 밀도는 런아웃 속도에 영향을 미칩니다. 이 모든 것이 DIN 컵 측정의 반복성과 정확성을 떨어 뜨립니다.

실제로 오류 마진은 점도의 큰 대역폭 인 5-10 %만큼 높을 수 있습니다. 예를 들어, 잉크의 점도가 20 초인 경우 5-10 % 사이의 오차 한계는 1 초에서 2 초 사이의 대역폭을 의미합니다!

정확도와 반복성은 어떻게 됩니까? Rheonics SRV는 DIN 컵 측정과 비교됩니까?

다음은 Rheonics SRV 사양서:

센서의 작동은 유체에 잠겨 있고 공진이 유체의 점도에 의해 감쇠되는 진동 요소를 기반으로 합니다. 그만큼 Rheonics SRV는 공진기가 완전히 균형을 이루고 있어 기계적 환경에 영향을 받지 않는다는 점에서 다른 진동 센서와 다릅니다. 또한 매우 견고하여 필요한 경우 용제를 적신 천으로 닦아 청소할 수 있습니다.

제조업체의 사양에 따르면 측정 범위가 넓고 정확도가 매우 높지만 실제로는 무엇을 의미합니까? 잉크 20kg에 용매 25g을 추가하여 정확도를 테스트했습니다. 센서는 0.1mPaS의 점도 변화를 기록했으며 이는 02 초의 컵 측정 차이에 해당합니다! 이것은이 산업에서 점도 측정의 이전에 알려지지 않은 정확도입니다. 그리고 SRV는 정확한 온도 측정을 감지 요소에 통합하기 때문에 다음 섹션에서 설명 하겠지만 온도의 영향을 정확하게 보상 할 수 있습니다.

우리는 컵 작업이 구식 일뿐 만 아니라 실제로 비생산적이라는 것을 발견했습니다. 몇 달 후, 우리는 컵 초로의 전환을 완전히 멈추고, 마지막으로 인쇄에서 마지막으로 중요한 변수 인 점도 측정을 나머지 공정과 동일한 기술 수준으로 끌어 올렸습니다. 우리는 마침내 21st 세기에 도착했습니다.

정확성과 반복성으로 인해 Rheonics SRV 센서를 사용하여 잉크의 동작에 대해 많은 통찰력을 얻었습니다. 때로는 예상보다 더 많은 통찰력을 얻었습니다. 잉크는 유변학적으로 복잡한 매체이며 SRV는 DIN 컵으로는 관찰할 수 없는 복잡성에 대한 통찰력을 제공합니다.

용제 기반 잉크는 비뉴턴 거동을 나타냅니다. 전단력의 영향으로 점도가 변합니다. 잉크는 또한 요변성(thixotropic)입니다. 즉, 움직이는 잉크와 점도가 상당히 다른 고정 잉크입니다. 고정된 잉크의 점도는 움직이는 잉크의 점도와 최대 20%까지 다를 수 있습니다! 또한 잉크 점도는 온도에 크게 좌우됩니다. 잉크 온도가 조절되지 않는 인쇄기에서 잉크 온도(따라서 점도)는 주변 온도의 변화뿐 아니라 인쇄기 자체의 열 발생으로 인해 크게 달라질 수 있습니다. 우리가 처음으로 탐구한 것 중 하나는 Rheonics SRV는 잉크 점도의 온도 의존성입니다.

우리는 인쇄기의 잉크 회로와 비슷한 속도로 회로에서 잉크를 지속적으로 펌핑하고 천천히 가열하는 폐쇄 흐름 루프로 구성된 테스트 설정을 구축했습니다. 매초마다 온도와 점도가 측정되어 일반적인 테스트 실행에서 천 개 이상의 측정 지점을 제공합니다.

그림 1의 그래프는 20 ° C의 온도 범위에 걸쳐 여러 가지 다른 잉크 (변성 니트로 셀룰로오스 잉크 노랑, 마젠타,은 및 폴리 우레탄 흰색)의 점도의 온도 의존성을 보여줍니다. 이 범위에서 점도는 최대 60 %까지 다를 수 있습니다.

점도 측정의 가장 중요한 용도 중 하나는 인쇄 과정에서 용매 손실을 보상하기 위해 언제 그리고 얼마나 많은 잉크를 희석해야하는지 결정하는 것입니다. 용매 증발은 잉크의 안료 로딩을 증가시켜 인쇄 품질이 떨어지고 잉크 소비가 과도하게됩니다. 이러한 용매 손실은 또한 잉크의 점도를 증가시킨다. 그러나, 점도는 또한 온도의 강력한 기능이기 때문에, 용매 첨가량 및시기를 결정하기 위해 온도의 영향과 증발의 영향을 구별 할 필요가있다.

온도 보정이 없으면 저온의 잉크는 점도가 높아져 희석이 필요함을 나타냅니다. 그러나, 잉크를 희석하는 것은 더 높은 색소 로딩이 아니라 더 낮은 온도에 기인하기 때문에 더 낮은 색 밀도를 제공 할 것이다.

그림 1와 같은 그래프를 사용하여, 점도에 대한 온도의 영향을 보상 할 수있는 알고리즘을 개발하여 안료 로딩의 진정한 척도 인 "온도 보상 점도"를 산출했습니다. 따라서 측정에 영향을 미치는 변수로 온도를 제거하기 때문에 증발을 보충하기 위해 용매 첨가를 직접 제어하는 ​​데 사용할 수 있습니다.

보상 알고리즘을 사용하여 전체 온도 범위에서 오류 편차를 1 %로 줄였습니다. 자동 점도 제어에서 온도 보상은 각 잉크 유형에 대해 선택할 수 있습니다. 우리는 우리가 사용하는 거의 모든 잉크에 대해이 곡선을 결정하고 특수 알고리즘을 사용하여 온도 보상 매개 변수를 결정하여 마침내 안료 로딩과 인쇄 품질에 미치는 영향을 더 엄격하게 제어 할 수 있습니다.

센서는 입구 및 출구가있는 커넥터에 장착되고 잉크 펌프와 닥터 챔버 사이의 공급 라인에 설치됩니다. 다이어프램 펌프의 기계 진동 또는 압력 맥동과 같은 영향은 센서 작동 또는 측정 정확도에 영향을 미치지 않습니다.

센서는 유지 보수가 필요 없습니다. 라인 및 닥터 챔버의 각 청소주기는 센서가 용매로 자동 세척되므로 센서가 다시 깨끗해 지도록합니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 매우 얇은 색상의 헤이즈 만 센서에 남을 수 있으며 정확도 나 반복성에 영향을 미치지 않습니다. 또한 센서의 견고한 구조로 인해 솔벤트에 적신 걸레로 센서를 손상 시키거나 교정을 변경할 위험없이 필요한 청소를 수행 할 수 있습니다.

모든 센서는 산업용 케이블을 통해 전자 장치에 개별적으로 연결되며 산업용 등급 PC와 통신합니다. 컴퓨터는 밸브 아일랜드를 제어하고, 이어서 솔벤트 투여를 위해 공압 작동식 밸브를 제어합니다. 시스템에는 운전자 제어판 옆에 직관적인 사용자 인터페이스를 작동하는 터치스크린이 포함되어 있습니다. Rheonics 점도 조절 소프트웨어, Inksight. 사용자 인터페이스를 만들 때 명확하고 직관적이며 효과적이며 빠르게 작동해야 한다는 점은 분명했습니다. 인터페이스에는 운영자가 모든 스테이션의 점도를 모니터링할 수 있는 대시보드가 ​​표시됩니다. 터치 감지 제어를 통해 작업자는 개별 스테이션을 켜거나 끄고, 자동 제어를 활성화하고, 점도 한계를 설정할 수 있습니다. 별도의 스테이션 허브는 시간 경과에 따른 점도를 모니터링하고 특정 센서 및 밸브를 조정할 수 있는 디스플레이로 전환됩니다.

또한 소프트웨어는 점도 변화가 너무 클 경우 조작자에게 알리고 문제를 해결하기 위해 올바른 수정을함으로써 도움을줍니다.

인쇄하는 동안 용매가 지속적으로 증발합니다. 인쇄 속도가 증가하고 잉크 온도가 상승하면 증발량이 증가합니다. SRV 센서는 초당 한 번씩 점도 및 잉크 온도의 실제 값을 측정하여 소프트웨어가 온도 보상 점도를 계산할 수 있도록합니다. 이를 통해 컨트롤러는 온도 보상 점도가 원하는 허용 오차 내에 있는지 여부를 결정할 수 있습니다. 컨트롤러는 설정 값과의 편차 크기에 따라 용매의 양을 추가합니다. 인쇄하는 동안 설정 값에서 0.5 % 만 편차를 유지할 수 있습니다. 이러한 미세 제어를 달성하는 데 필요한 극소량의 용매를 추가 할 수있는 특수 도징 밸브가 사용됩니다. 아래 플롯은 자동 솔벤트 투여를 나타내는 수직 자홍색 선이있는 다른 스케일과 동일한 색상입니다.

SRV 기반 제어 시스템은 인쇄 과정에서 지속적으로 발생하는 증발을 빠르고 자주 보상 할 수 있기 때문에 매우 정확합니다. 설정 점에서 이와 같이 매우 작은 편차를 달성하기 위해 시스템은 때때로 30 초마다 10 g의 용매를 거의 주입하지 않습니다.

점도가 너무 높은 잉크가 잉크 통에 첨가되면, 제어는 각각의 용매 용량에서 반응을 측정함으로써 즉시 반응하고, 이에 따라 용매의 투여 량은 이에 따라 조정된다. 결국, 설정 점은 오버 슈트가 거의없이 매우 점진적으로 도달합니다. 극도로 정확한 제어 외에도 잉크 통의 레벨이 매우 낮을 때 점도를 안정적으로 유지하여 시스템을 통해 잉크를 펌핑 할 수 있습니다.

숙련 된 작업자는 사용중인 특정 프로세스에서 어떤 종류의 잉크에 대해 어떤 점도를 유지해야하는지 알고 있습니다. 이것은 팬톤 컬러와 금속 및 흰색 잉크와 같은 특수 문제 ( "일반"잉크와는 온도에 따라 약간 다른 동작을 나타냄)와 같은 잉크의 종류에 따라 다릅니다. 또한 원하는 점도는 인쇄가 수행되는 기판의 유형에 따라 다릅니다.

문제와 그 해결 방법을보다 잘 이해하기 위해 잉크 희석이 인쇄 품질과 측정 된 잉크 점도에 미치는 영향에 대한 일련의 실험을 수행했습니다. 이러한 결과를 통해 이제 기질 유형 (종이, 폴리 에스테르, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌)에 대해 어떤 점도를 유지해야합니다.

첫 번째 실험에서 10 kg 잉크를 10 % 희석하고, 200 미터 / 분으로 작동하는 프레스, 폴리 에스테르 필름을 마킹하고 프레스를 정지시켰다. 잉크를 추가의 3 %의 용매로 희석하고, 점도가 안정화 될 때까지 잉크를 순환시키고, 프로세스를 총 15 번 반복 하였다. 필름을 제거하고, 모든 15 세그먼트를 분광 광도계로 측정하고, 필름 세그먼트의 사진을 주관적인 시각적 평가를 위해 만들었다.

다음 합성 그림은 일련의 희석에서 인쇄 품질의 시각적 모양을 보여줍니다.

희석도가 가장 낮을 때(점도가 높을 때) 잉크가 너무 많이 묻어 제대로 흐르지 않습니다. 핀홀이 발생하고 전반적인 품질이 좋지 않습니다. 핀홀 사이의 색상은 매우 조밀하지만 핀홀의 반사율이 높기 때문에 측정된 밀도는 낮습니다. 희석도가 증가할수록 점도가 감소하고 흐름성이 좋아지지만, 안료의 담지량이 감소하고 색상이 연해집니다. 각 샘플을 분광 광도계로 측정하고 디지털 PMS 기준과 비교했습니다. 다음 chart 및 표는 희석 및 점도의 함수로 dE2000 및 색상 밀도를 보여줍니다. 점도 차이 값은 목표 밀도인 샘플 6을 참조합니다.

이 실험은 Rheonics 시스템을 사용하면 0.5%의 점도 대역폭으로 매우 정확한 점도 제어가 가능합니다. 약 30초마다 매우 적은 양의 용매를 투여함으로써 시스템은 dE 값의 매우 작은 변화를 달성할 수 있습니다.

이러한 실험이 수행되었을 때, 통상적 인 점도 대역폭은 ± 0.5 컵 초 (약 ± 2.2 mPaS)였으며 점도는 5-10 분마다 확인되었습니다. 주입 된 용매의 양은 0.2 ~ 0.5kg (잉크 적용 범위, 용매 유형, anilox 부피, 기계 속도 및 온도에 따라 다름)이었습니다.

이제 우리는 기질 유형에 따라 어떤 점도를 유지해야 하는지 알 뿐만 아니라 이 점도에 대해 엄격한 허용 오차를 유지할 수 있기 때문에 Pantone 컬러를 인쇄하는 프로세스를 변경했습니다. 특정 인쇄물은 잉크가 너무 많이 "싱크"되어 구조가 눈에 띄고 색상 강도가 감소하기 때문에 더 높은 점도가 필요한 반면, 다른 인쇄물은 매끄러운 표면과 우수한 잉크 수용성으로 인해 더 낮은 점도가 필요합니다. 함께 얻은 경험으로 Rheonics 센서를 사용하여 기재 유형(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에스터, 종이 및 생분해성)에 따라 어떤 점도를 유지해야 하는지 정확히 알고 있으며 실제로 자체적으로 표준화를 결정했습니다.

첫 번째 인쇄로 팬톤 색상의 색상 밀도를 측정 한 다음 작업자는 잉크가 해당 인쇄물에 적합한 점도인지 확인합니다. (인쇄물은 표면 품질 측면에서 약간 다를 수 있으므로 잉크는 일반적으로 사전에 올바른 값으로 설정되지 않으므로 최적의 결과를 얻기 위해 점도를 조정할 공간이 있습니다).

이전 방법에서는 색상의 색상 밀도가 너무 높으면 광택 및 / 또는 다른 아닐 록스 롤로 색상을 줄였습니다. 확실하지 않은 경우 컵으로 점도를 확인한 후 일반적으로 관련 센서를 다시 교정해야했습니다.

이제 잉크의 초기 온도 보정 점도를보다 신뢰할 수있게 측정 할 수 있으므로 잉크를 올바른 값으로 희석하여 점도를 즉시 자동으로 조정할 수 있습니다. 올바른 점도 값이 유지되기 때문에 아닐 록스 롤에서 인쇄판으로 그리고 마지막으로 인쇄물로 더 나은 잉크 전달이 이루어집니다. anilox 롤의 오염은 또한 특정 점도에서 어떤 색 강도에 도달해야하는지 알기 때문에 일찍 알 수 있습니다.

점도가 너무 높으면 전사가 좋지 않아 불투명도와 "고 스팅"과 같은 시각적 특성이 나타납니다. 보다 정확한 점도로 인해, 아닐 록스 롤의 셀은 더 잘 비워지고 잉크는 일반적으로 더 잘 흐르며,보다 매끄러운 잉크 층 및 증가 된 색 강도를 제공한다. 속도가 증가하면 잉크 전달이 감소하지만 잉크의 점도가 정확하고 최적으로 수행되므로 컵 보정 센서를 사용하는 이전 방법에 비해 이러한 편차가 더 작습니다.

지난 6 개월 동안 색 특히 dE2000 값의 훨씬 작은 편차를 유지할 수 있습니다. 보다 엄격한 점도 제어의 결과로 인쇄 검사 시스템은 색상 강도 편차에서 훨씬 적은 오류를 확인합니다. 작업자는 센서 및 제어 시스템의 정확하고 반복 가능한 값에 대해 완전한 확신을 가지고 있습니다. 이러한 신뢰로 인해 우리 프레스는 크고 작은 작업에 대해 우수한 인쇄 품질을 달성했습니다. 또한 센서의 유지 관리 나 보정을 수행하지 않았으며 각 잉크에 대한 초기 온도 보상 점도 매개 변수 측정을 넘어서서 점도 값을 더 이상 표준화 할 필요가 없습니다. 이제 특정 기질에 대해 어떤 점도를 유지해야하는지 알고 있습니다. 각각의 새로운 주문을 인쇄 한 후 점도 설정 값을 저장하고 동일한 작업의 반복 주문에이를 사용합니다.

5 %의 편차는 한 색상에 적용되며 다른 색상에는 적용되지 않습니다. 주문 인쇄 중에 dE 값을 훨씬 더 잘 유지하고 값을 훨씬 작은 대역폭 내에서 유지할 수 있다고 언급하는 것이 좋습니다 초기 값.

점성 값을 mPaS에서 DIN 컵 초로 변환하는 공식이 있지만 컵 초를 포기하면 몇 가지 장점이 있습니다.

무엇보다도 점도에 대한 생각 방식이 바뀌 었습니다. 컵 초로 생각하면 점도를 엄격하게 제어하는 ​​것은 불가능한 일처럼 보입니다. 우리의 기대는 이전 경험에 의해 제한 되었기 때문에 달성 할 수있는 종류의 인쇄 품질을 달성하는 데 필요한 것보다 막대를 낮췄습니다.

또한 컵 초 단위로 생각하면 컵을 잡고 당시에 익숙하지 않은 새로운 센서의 정확성을 확인하고 싶었습니다. 그러나 반복 할 수없는 방법으로 센서의 정확성을 검사하면 센서 자체가 반복 될 수 없다는 잘못된 인상을 줄 수 있습니다! 새로운 센서 시스템을 사용하여 실제 인쇄 결과를 익숙한 것과 비교했을 때만 익숙하지 않은 새 단위로 생각할 때 실제 가치를 보았습니다. 그것은 우리가“작은 생각”을 할 수있게 해주었 고, 그렇지 않으면 보이지 않는 점도의 작은 변화를 볼 수있었습니다. 또한, 최종 제품의 품질, 즉 우리의 주요 목표에 직접적인 영향을 미치는 엄격한 통제 하에서 점도를 얻을 수 있습니다.

인쇄 속도가 증가하고 이윤 폭이 좁아짐에 따라 "처음부터 올바르게 인쇄하는 것"이 ​​훨씬 더 중요해졌습니다. 초기 점도 설정의 오류로 인해 수천 미터의 폐기물이 순식간에 생성될 수 있습니다. 와 더불어 Rheonics SRV 시스템을 통해 인쇄 프로세스를 간소화하는 동시에 컬러 품질을 향상하고 낭비를 줄일 수 있었습니다.

이 기사에서 우리는 점도 모니터링의 기본 과제에 중점을 두었습니다.oring 인쇄 품질과 잉크 경제성에 대한 엄격한 제어의 이점을 보여줍니다. 다음 기사에서는 프레스 작업자가 최소한의 개입으로 이러한 품질을 달성하고 유지할 수 있게 해주는 제어 시스템에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다. 시스템, Rheonics 프린팅 솔루션(RPS)은 측정된 점도에 따라 용매 희석을 직접 제어하는 ​​프로세스 컴퓨터와 밸브 제어 장치가 포함된 제어 상자로 구성됩니다. RPS는 최대 10개의 인쇄 스테이션을 수용할 수 있으며 SRV 센서가 모니터링을 수행합니다.oring. RPS 하드웨어는 측정된 점도를 기반으로 필요한 희석을 추정하고 원하는 점도를 설정하고 조정하기 위한 간단하고 직관적인 사용자 인터페이스로 제어되는 정교한 소프트웨어 시스템에 의해 지원됩니다.

점도가 온도에 매우 민감하고 열 제어를 통해 점도를 가장 잘 제어하는 ​​UV 잉크와 같은 특수 잉크의 점도 제어 문제도 고려할 것입니다.