RACLE: PERICOLOSE CAREZZE AL RULLO ANILOX
Dall’ultimo numero di Converter e Cartotecnica.
CONTINUIAMO IL PERCORSO DI APPROFONDIMENTO TECNICO NEL MONDO DELLA STAMPA FLESSOGRAFICA SU CARTONE ONDULATO PARLANDO DEI SISTEMI DI DOSAGGIO DELL’INCHIOSTRO, GRAZIE AL PREZIOSO CONTRIBUTO DI ALESSIO POLASTRO, MATTEO MELEGATTI, OMAR MELELEO, COORDINATI DA SIMONE BONARIA
Dopo aver parlato sul precedente numero di sistemi di raclatura, ci focalizzeremo in questo articolo proprio sulle racle: le lame montate sulle camere racla che hanno un ruolo fondamentale nel processo di stampa flessografica.
FUNZIONE DELLA RACLA
La racla è una sottile lama che viene montata nel gruppo stampa, lavorando in contatto con la superficie del rullo anilox. Il suo compito nella stampa flessografica è quello di asportare in maniera uniforme l’eccesso di inchiostro accumulato sulla superficie dell’anilox, facendo sì che rimanga solo quello contenuto nelle celle. Per fare in modo che ciò accada è fondamentale avere una raclatura efficiente, data da diversi fattori tra cui:
• il corretto angolo di tangenza della lama sul cilindro, che può variare sia in funzione dell’OEM sia della tipologia di macchina da stampa. Solitamente l’angolo ideale si ha tra i 27° e i 33°, ma il range può variare dai 25° ai 40°.
• La corretta pressione della camera che dev’essere minima per garantire una raclatura efficiente, solitamente si consiglia di lavorare in un range di 0.8-2 bar, perché all’aumentare della pressione si riduce l’angolo ideale di raclatura e aumenta la superficie di contatto con l’anilox, causando potenziali danni alla ceramica. Un consiglio per verificare che la raclatura stia avvenendo in maniera efficace è di controllare che la superficie dell’anilox risulti opaca durante l’inchiostrazione, priva di lineature.
TIPOLOGIE DI RACLE
I materiali maggiormente impiegati nella produzione di racle sono plastica, acciaio al carbonio e acciaio inossidabile. Per risolvere criticità di stampa o allungare il ciclo di vita, spesso si ricorre a lame in acciaio rivestite superficialmente, trattate o con ceramica fiammata nella zona di contatto. La durezza è variabile, le più morbide sono quelle in plastica, mentre le più dure sono quelle con inserto in ceramica. Va da sé che ogni lama, anche le più dure, devono avere una durezza inferiore rispetto alla durezza di un anilox che, mediamente, si attesta attorno ai 1.200 HV – 1.500 HV: l’obiettivo prioritario è preservare la vita del costoso rullo ceramizzato.
Racle in acciaio
Sono impiegati differenti tipologie di acciaio, le cui caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche determinano, insieme ad altri fattori, diversi comportamenti della racla durante le operazioni di stampa.
Molteplici sono gli elementi da considerare per la scelta di una racla in acciaio idonea alle proprie esigenze e per farlo è fondamentale valutare la tipologia di acciaio da impiegare. Esistono, oggettivamente, elementi per contraddistinguere e classificare gli acciai per racla, partendo, ad esempio, dalla composizione chimica, dalla purezza degli elementi che la compongono e dai trattamenti termici adottati.
Essenzialmente, è possibile distinguere le seguenti macro categorie:
– ACCIAI AL CARBONIO
– ACCIAI INOSSIDABILI
– ACCIAI SPECIALI
Nel cartone ondulato, utilizzando inchiostri base acqua, si utilizzano principalmente racle in acciaio inossidabile.
La caratteristica principale di questi, comunemente più conosciuta, è la presenza di una percentuale di cromo (decisamente superiore a quella talvolta rintracciabile degli acciai al carbonio) che conferisce una maggiore resistenza alla corrosione.
Gli acciai speciali sono utilizzati nelle situazioni di stampa dove esiste la necessità di migliorare le prestazioni dei più comuni acciai al carbonio o acciai inossidabili. Generalmente, l’obiettivo di questi acciai è quello di migliorare la durata della vita della racla, in particolare la durata delle originali spoglie geometriche del bordo rettificato.
Il mantenimento della sagoma e del filo iniziali della racla danno la possibilità di stampare ad alta qualità per più tempo, rispetto alle racle in acciai più comuni, oppure di stampare più copie, fondi pieni e/o fondi bianchi oppure con inchiostri più abrasivi della media. Talvolta, vengono utilizzate queste racle anche per progetti di stampa parti-olarmente complicati.
Lame rivestite
Le lame rivestite hanno molteplici proprietà, quella primaria è relativa alla durata. Sono in grado di garantire un ciclo di vita elevatissimo grazie all’alto indice di resistenza all’usura dovuto dall’anilox, o da inchiostri o vernici particolarmente viscose.
Tendenzialmente le racle trattate superficialmente, o riportate, hanno una durezza maggiore rispetto a quelle in plastica e in acciaio: i vickers si attestano da 680 HV fino ad arrivare a 950 HV (ne esistono alcune che addi-rittura arrivano a 1.000 – 1.050 HV).
Rispetto alle lame in acciaio non trattato, richiedono una pressione minima di contatto; inoltre le particelle impiegate nel rivestimento o nel riporto, idem come prima esercitano un effetto lubrificante: tutto ciò si traduce in una riduzione delle forze d’attrito in gioco ed un conseguente ottimale scorrimento della lama sull’anilox. Ecco perché possiamo affermare che, se usate correttamente, preservano ed allungano la vita degli anilox: questa premessa è doverosa, poichè un’eccessiva pressione andrebbe a variare l’angolo e la superficie di contatto, con conseguenti problemi di stampa, di back doctoring o, peggio ancora, un eccessivo consumo del cilindro ceramizzato.
Oltre a migliorare la durata della lama, i trattamenti superficiali minimizzano le lineature sugli anilox (scoring lines) e le rigature sul substrato stampato o verniciato (streaking). Sono molto resistenti alla corrosione, quindi particolarmente indicate per chi utlizza prodotti a base a acqua. Inoltre, riducono il fattore di contaminazione da particelle d’acciaio nell’inchiostro.
Racle in plastica
Queste racle sono realizzate in diversi materiali plastici come polietilene UHMW (Ultra High Molecular Weight), poliestere e un’ampia varietà di acetali e presentano vantaggi quali lunga durata, resistenza alla corrosione, basso coefficiente d’attrito e sicurezza in fase di manipolazione. Nella stampa del cartone ondulato questa tipologia di racle è in uso dagli anni ‘60, quando vennero introdotte le prime racle in UHMW prive di bisellatura. Questo materiale offriva diversi vantaggi tra cui: sicurezza per gli operatori che si occupavano di pulire o sostituire le racle, nessun rischio di lineature per l’anilox, resistenza all’abrasione e lunga durata. Il loro alto spessore (2-2,5 mm) era comunque sufficiente per la qualità di stampa richiesta.
A partire dagli anni ‘80 però la domanda di grafiche ad alta qualità subì un’impennata e di conseguenza la stampa flessografica rispose a questa esigenza con l’introduzione dell’anilox ceramico, camere racla che consentivano maggior controllo dell’inchiostro e racle in plastica sempre più performanti con uno spessore ridotto (1,5-1,8 mm). Volendo poi ridurre il punto di contatto con l’anilox si introdussero le smussature a 30° e 45°.
Negli anni seguenti vi furono poi continui sviluppi su diversi polimeri plastici da utilizzare come racla, lo spessore si ridusse ulteriormente e furono possibili bisellature a 15° e 22°, fondamentali per seguire la crescita qualitativa degli anilox ceramici.
Ad oggi, nonostante il largo impiego di racle in poliestere come contenimento nelle camere racla e in UHMW per applicazioni di stampa con una qualità medio-bassa, sono state sviluppate lame altamente tecnologiche che consentono applicazioni impensabili fino a qualche anno fa per una racla che non fosse in materiale metallico e in grado di rispondere alle esigenze di un mercato in continuo sviluppo qualitativo, dove una scatola non è solo una protezione in fase di trasporto, ma un vero e proprio indicatore della qualità stessa del prodotto al suo interno.
L’introduzione di nuovi materiali tecno-plastici ad alte prestazioni, come il PEEK, hanno permesso di donare alle lame in plastiche proprietà molto simili ai metalli, come per esempio la memoria di forma. Questa proprietà permette alla lama di ritornare nella sua posizione iniziale quando priva di pressione di stampa: questo permette all’operatore di posizionare nuovamente la camera racla nella stessa posizione, utilizzando la stessa pressione precedentemente utilizzata. In passato questo era impossibile, siccome le lame in plastica dopo la pressione di esercizio, nel momento di stacco dal rullo anilox, rimanevano piegate, richiedendo pressioni maggiori nel lavoro successivo, e avendo così durate limitate principalmente dovute alla pressione utilizzata.
FORME DIVERSE, CONSUMI E QUALITÀ DIVERSI
Le racle possono presentare diverse sagome del bordo di lavoro, che vengono ottenute con specifica lavorazione di rettifica. Ogni produttore offre differenti sagome che si differenziano per specifici accorgimenti derivanti dalla propria esperienza non solo di rettifica, ma anche e soprattutto basandosi sulle esperienze degli stampatori. Comunemente si trovano tre tipologie di bordature, denominate anche preaffilature: i bordi arrotondati, il bordo con profilo smussato, e il bordo con ribasso e raggiatura (comunemente denominato bisello). Nel corso degli anni, alcune forme specifiche o accorgimenti di rettifica hanno portato alla creazione di brevetti, da parte dei produttori, che hanno permesso di differenziare per prestazioni i vari prodotti. Generalmente, le racle con i bordi arrotondati sono le più rigide. Possono consentire di stampare più copie, rispetto agli altri due profili, ma risultano meno adatti nelle situazioni dove sia richiesta maggiore definizione. Mediamente sono più adatti alla stampa di fondi pieni e/o fondi con inchiostri più abrasivi, come i bianchi. Essendo caratterizzate solo da una raggiatura del bordo, non considerando la parte iniziale di punta (quella raggiata appunto), il consumo di queste racle avviene a sezione costante. Questo bordo è largamente impiegato sulle racle contenitive. Le racle con profilo a smusso dritto (quindi con uno spessore di partenza e una rettifica dritta con minima inclinazione) rappresentano una soluzione intermedia di rigidità e di quantità di metri prodotti, tra le altre due tipologie di racla. A occhio nudo è una lavorazione facilmente individuabile. La prima cosa che si nota, osservando questa forma, è una sezione di consumo crescente. Pertanto, talvolta, con il consumo della racla si possono verificare variazioni delle condizioni e risultati di stampa. Le racle con profilo ribassato (bisello o lamella) sono le più utilizzate quando si cerchi un ottimo compromesso tra durata della racla stessa e la qualità di stampa. Questa profilatura è stata la prima adottata e la più diffusa anche oggi. La preaffilatura, rispetto al corpo racla, consente un contatto più delicato sull’anilox, un contatto dimensionalmente minimo, sempre costante (anche con il consumo della racla),flessibilità massima, capacità di aderire all’anilox con massima delicatezza (con opportuni spessori della bisellatura e corrette pressioni), capacità di distribuzione ottimale delle vibrazioni che dalla macchina vengono trasferite alla racla e poi all’anilox. Probabilmente, la preaffila-tura causa una maggiore rapidità di consumo ma, a racla opportunamente montata e con una buona gestione delle pressioni, può risultare un’ottima soluzione e un ottimo compromesso tra velocità di usura e qualità di stampa. Inoltre, viene considerata come la racla avente migliore adattabilità e flessibilità nelle molteplici situazioni di stampa, sempre differenti l’una dall’altra e sempre soggette alla gestione di decine di variabili.
Teoricamente, una racla con preaffilatura dovrebbe essere sostituita quando la stessa non è più visibile in quanto completamente consumata. Quando la preaffilatura è comple-tamente consumata, con il continuo deterioramento della racla, generalmente il primo fenomeno visibile è la qualità di stampa che inizia a peggiorare o, in altri casi, la perdita di inchiostro dalla camera chiusa. In questa fase, è abbastanza comune che gli operatori, per compensare questo cambiamento, senza sostituire la racla, tendano ad aumentare la pressione per premere maggiormente la racla sull’anilox. Talvolta, questi aumenti di pressione vengono ripetuti in brevi periodi, per continuare a compensare la perdita del profilo racla e il peggioramento della qualità di stampa. Tali operazioni, se ben calibrate e moderate, possono risultare utili per gestire una problematica nell’immediato ma potrebbero rivelarsi dannose se protratte nel tempo.
Considerando, ad esempio, la profondità di una classica preaffilatura con bisello standard, mediamente avremmo la stessa corrispondente a 1,3-1,7 mm (valori comunemente più presenti sul mercato per spessore racla 0,15-0,20mm). Una racla che in macchina viene consumata abbondantemente oltre questo valore, ad esempio 4-5 mm, porterebbe ad una riduzione rilevante della flessibilità della parte sporgente della racla. Quindi otterremmo un aumento della rigidità della racla premente sull’anilox, condizione già non idonea per la qualità di stampa e l’usura dell’anilox. Se a questo fenomeno, si dovesse aggiungere anche l’aumento della pressione data dall’operatore (per compensare, come detto prima, la perdita di qualità stampa), si potrebbe verificare un deterioramento dell’anilox che talvolta è immediatamente evidente, come nel caso dello scoring line, mentre in altri casi avviene più distribuito nel tempo.
Nella stampa del cartone ondulato è abbastanza comune trovare racle in metallo con bordi arrotondati.
In questo caso, si inizia la fase di stampa con una racla al pieno delle sue caratteristiche di rigidità, senza alcuna rettifica di preaffilatura che possa ridimensionare o meglio gestire questo aspetto. Generalmente, col consumo della racla, come detto precedentemente, si avviano le operazioni per gestire le perdite inchiostri o il peggioramento della qualità di stampa. Il risultato finale sul materiale stampato è mediamente soddisfacente, mentre con tempo di avvia un processo di deterioramento dell’anilox, più o meno evidente. Mentre per quanto riguarda le lame in plastica nel mondo del cartone è comune trovare smussi 45° che sempre più spesso vengono rimpiazzati da smussi 30°.
PROBLEMI COMUNI
Durata
Spesso un problema che si può presentare è legato a un’usura prematura della lama, che può essere dettata da diverse condizioni:
• Scelta errata della racla, facilmente risolvibile testando diversi spessori e biselli in funzione dell’applicazione richiesta.
• Eccessiva pressione della camera porta a modificare il corretto angolo di contatto racla-anilox e di conseguenza l’abrasione risulta maggiore, portando a ulteriori problematiche quali scoring line.
• Superficie dell’anilox eccessivamente abrasiva, se questa non dovesse essere stata lappata correttamente in fase di produzione, o dovesse risultare in parte danneggiata dall’utilizzo. È importante quindi controllare le racle dopo averle utilizzate per verificare il reale angolo di esercizio e l’uniformità dell’usura, segno di un corretto montaggio delle lame e parallelismo della camera.
Back Doctoring
Il back doctoring è un fenomeno che si può verificare quando si ha un eccesso di inchiostro sulla superficie dell’anilox anche dopo il contatto con la matrice e avviene soprattutto in presenza di alte velocità di stampa.
L’inchiostro si accumula sulla lama di contenimento andando così a creare delle ‘stalattiti’ che si asciugano rapidamente sulla camera racla, che danno luogo a diverse problematiche e influiscono sulle prestazioni di stampa. La soluzione per questa problematica è di adottare una lama di contenimento che sia più sottile e morbida della lama raclante: questo fa sì che un eventuale accumulo di inchiostro scivoli tra la racla e l’anilox e torni quindi in camera, invece che accumularsi e creare potenziali danni alla ceramica (scoring line).
Sicurezza
Quando si maneggiano racle in acciaio nella fase di installazione o di pulizia è importante indossare guanti antitaglio e rispettare le procedure di sicurezza, in quanto possono essere molto affilate e causare seri danni se non si presta la dovuta attenzione. Utilizzare lame in plastica laddove non vi sia la stretta necessità di utilizzare lame in metallo, come per le lame di contenimento, può ridurre il rischio.