書刊容易“書口不齊”，優(yōu)化這個(gè)系統(tǒng)輕松解決！
商業(yè)輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)具有印刷速度快、交貨期短、印刷版面多、質(zhì)量相對穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)，目前主要用于各類教材教輔、彩色圖書、高檔商業(yè)廣告、期刊雜志等的印刷。然而，在輪轉(zhuǎn)膠印中，為了提高印品的色彩再現(xiàn)能力，書刊印刷通常采用熱固型油墨，因此在高速輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)上必須配有烘干系統(tǒng)，但同時(shí)會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的紙張脫水現(xiàn)象。
雖然經(jīng)過干燥的紙張會(huì)在存儲期間進(jìn)行吸濕，紙張含水量可以再次達(dá)到平衡狀態(tài)，但需要足夠的吸濕時(shí)間，然而彩色書刊印刷尤其是教材教輔，往往因交貨期短而無法滿足紙張充分吸濕的要求。
由于各書帖在印刷后存放時(shí)間不一致，導(dǎo)致其伸縮率不同，進(jìn)而產(chǎn)生書刊封面與書芯各書帖之間無法對齊的現(xiàn)象，最終出現(xiàn)如圖1所示的膠訂書刊印品質(zhì)量問題。目前商業(yè)輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)雖有毛刷輥供水、噴霧式供水等裝置，但因工人缺乏理論和數(shù)據(jù)支撐，基本依靠經(jīng)驗(yàn)開啟供水裝置，使得書刊印品外觀質(zhì)量難以控制。
圖1 膠訂書刊印品質(zhì)量問題
針對“書口不齊”的問題，商業(yè)輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)生產(chǎn)商嘗試在烘干箱之后設(shè)計(jì)加濕系統(tǒng)，然而對于問題的改善效果并不理想，尤其是在寒冷干燥的北方冬季。
原有的商業(yè)輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)加濕系統(tǒng)主要由水箱、水泵、水管、噴嘴等組成。其中，水箱用于儲存水源，水泵用于將水從水箱中抽出并通過水管輸送到噴嘴，噴嘴則將水霧噴灑到印刷材料上實(shí)現(xiàn)加濕功能。加濕系統(tǒng)采用高壓微霧的加濕方式，在實(shí)際應(yīng)用過程中存在加濕效果不佳以及穩(wěn)定性差等問題。
針對現(xiàn)有商業(yè)輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)加濕系統(tǒng)存在的問題，筆者分析了幾種工業(yè)常用加濕技術(shù)的原理和特點(diǎn)，并進(jìn)行了對比，如表1所示。圖2為加濕系統(tǒng)各功能部件的立體示意圖。
表1 不同加濕方式的優(yōu)缺點(diǎn)對比
圖2 加濕系統(tǒng)各功能部件的立體示意圖
01超聲波加濕
超聲波加濕器通過給霧化片（壓電陶瓷）通入高頻振蕩，利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)使霧化片產(chǎn)生高頻諧振，將水珠打散成5μm左右的微小漂浮顆粒。在風(fēng)機(jī)或自然狀態(tài)的作用下，顆粒遠(yuǎn)離水面，不斷產(chǎn)生懸浮的水霧，以此達(dá)到加濕空氣的效果。
02高壓微霧加濕
高壓微霧加濕利用高壓水泵將水壓提高到4～7MPa，然后把加壓后的水由特制專業(yè)噴嘴噴出，使其霧化，產(chǎn)生的霧粒能夠迅速從空氣中吸收熱量，在汽化的同時(shí)擴(kuò)散，達(dá)到加濕的目的。
03干蒸汽加濕
干蒸汽加濕器采用外部汽源，通過噴嘴噴出均勻的蒸汽，噴管采用雙重保溫夾套進(jìn)行噴管預(yù)熱，噴管內(nèi)產(chǎn)生的冷凝水回流到閃蒸腔，通過二次蒸發(fā)，使之重新成為加濕用的蒸汽。
04汽水混合式加濕
飽和蒸汽經(jīng)減壓、過濾、吸聲、汽水分離，再加熱汽化，消聲結(jié)構(gòu)的干燥蒸汽經(jīng)過調(diào)節(jié)閥向氣流噴出并被氣流吸收，從而對空氣加濕。
加濕系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
如圖3所示，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的整個(gè)加濕系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上可分為霧化裝置部分、輸霧部分以及加濕部分。
圖3 加濕系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖
(1)霧化裝置部分主要由水源、凈水器以及超聲波加濕器3部分構(gòu)成。通過凈水器提高水質(zhì)，經(jīng)超聲波加濕器工作，為加濕系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)加濕霧源。
(2)輸霧部分主要為根據(jù)實(shí)際地形狀況設(shè)計(jì)的PVC管道，超聲波加濕器產(chǎn)生的霧化水在風(fēng)機(jī)作用下，以PVC管道所約束的路徑傳輸?shù)侥繕?biāo)位置，實(shí)現(xiàn)精確的定點(diǎn)加濕。
(3)加濕部分主要由加濕箱體、溫度控制裝置和濕度控制裝置組成，印刷紙張從進(jìn)紙口進(jìn)入加濕箱，再從出紙口離開。在這一過程中，紙張?jiān)跍貪穸群愣ǖ募訚裣潴w空間內(nèi)部均勻吸濕，達(dá)到精準(zhǔn)加濕的效果。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
在利用SolidWorks軟件成功構(gòu)建加濕系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步在陜西思維印務(wù)有限公司印刷車間的輪轉(zhuǎn)膠印生產(chǎn)線上對加濕系統(tǒng)進(jìn)行了裝配、安裝調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，充分驗(yàn)證了加濕系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性，加濕系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果如圖4所示。
圖4 加濕系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果
實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用70g/m2卷筒膠印紙?jiān)谛∩劝松虡I(yè)輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)上進(jìn)行雙面四色印刷，采集經(jīng)烘干未加濕的樣張、烘干后經(jīng)過不同溫濕度加濕的樣張以及經(jīng)密封保存的原紙。由于實(shí)驗(yàn)選用的紙張含水量檢測器并不能準(zhǔn)確地測量出紙張的實(shí)際含水率，因此在本實(shí)驗(yàn)中紙張含水率是依據(jù)GB/T 462-2003《紙和紙板水份的測定》進(jìn)行檢測的。
從表2中的數(shù)據(jù)可以得出，印刷原紙的含水率為4.51%，而經(jīng)過輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)烘干箱烘干后的紙張含水率為2.34%，失去了近50%的水分。在相對濕度為60%，溫度為35℃系統(tǒng)環(huán)境加濕后的紙張含水率比30℃系統(tǒng)環(huán)境加濕后的紙張含水率有0.29%的提升，在溫度為35℃，相對濕度為60%的系統(tǒng)環(huán)境加濕后的紙張含水率比相對濕度為80%的系統(tǒng)環(huán)境加濕后的紙張含水率有0.34%的提升，這是因?yàn)樯邷囟然蛟黾酉鄬穸染鶗?huì)增加箱體內(nèi)的絕對含水量。
表2 經(jīng)過不同處理方式后的紙張含水率
本文提出了一種商業(yè)輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的加濕系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并在印刷企業(yè)進(jìn)行了印刷實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明加濕系統(tǒng)可以有效地改善彩色書刊“書口不齊”的問題，可為彩色書刊印品質(zhì)量控制提供一種全新方案，提高企業(yè)印品質(zhì)量，降低廢品率。此外，表2數(shù)據(jù)表明該加濕系統(tǒng)雖具有一定的加濕效果，但紙張含水率并未實(shí)現(xiàn)恢復(fù)到原紙含水率。這是由于加濕過程中水霧的溫度會(huì)嚴(yán)重影響加濕箱體內(nèi)溫度控制，因此本次研究并未達(dá)到預(yù)期的加濕效果。未來如何消除溫度與濕度之間的困擾，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最佳的加濕效果是一個(gè)值得探究的方向。
本文作者：西安理工大學(xué) 李懷林
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