目前,不干胶纸卷筒印刷工艺在快递单印刷上广泛应用。快递单的底联采用不干胶纸方式,用无碳复写纸下纸作面纸,离型纸作底纸,复合成不干胶纸卷,再进行卷筒印刷打孔、喷印条码,最后与上联、中间联进行配页,完成快递单的制作。

打孔后的不干胶纸在收卷过程中,靠近纸芯管的地方,常出现面纸与底纸两边的对位孔移位问题,导致孔位不齐。当孔位偏差超过0.5mm时,无法与上联、中间联配页,产生较大的损耗。

一、孔位偏差产生的原因

不干胶纸卷筒印刷过程中,采用联机打孔方式,在平张状态下打完孔后收卷,面纸朝外,底纸朝内。收卷时,由于纸张厚度,面纸和底纸的收卷半径存在细微差异,产生周长差,如图1所示。同时,在收卷拉力作用下,面纸和底纸产生伸长形变,由于周长差的影响,面纸的伸长量大于底纸的伸长量,其差值用来消减周长差。作为不干胶纸,面纸与底纸之间的结合力较小,当伸长量之差无法完全抵消周长差时,面纸与底纸产生相对移动,原来对齐的孔位出现偏差。

二、孔位偏差大小分析

卷筒不干胶纸的孔位偏差大小由内外径周长差和纸张伸长量决定。现分别进行分析。

1.收卷内外径周长差计算

参照图1,对1圈不干胶纸进行分析,面纸收卷半径R外为收卷轴芯到该圈面纸的厚度中心距离,底纸收卷半径R内为收卷轴芯到该圈底纸的厚度中心的距离。不干胶纸厚度为h,则收卷半径差ΔR=rv2,面纸与底纸的收卷内外径周长差计算公式为(1):

ΔL周=2πR外-2πR内=πh    (1)

由公式(1)可知,不干胶纸收卷时,每圈的内外径周长差为定值,不会随纸圈半径 大小变化。

2.伸长量差计算

对1圈不干胶纸进行分析。设面纸的伸长率为K外,底纸的伸长率为K内,则面纸的伸长量为2πK外R外,底纸的伸长9为2πK内R内,其差值计算公式为⑵:

ΔL伸=2πK外R外-2πK内R内=2πR内(K外-K内)+πhK外  (2)

面纸、底纸的伸长率与纸张物性、宽幅、收卷拉力有关。不干胶印刷以及UL贴纸印刷过程中,收卷拉力一般设为定值,在该大小 拉力下,面纸、底纸的伸长率可通过实验获得。

由公式(2)可知,当面纸、底纸的伸长率恒定时,收卷半径越大,纸张的伸长量差也就越大。

3、孔位偏差大小计算

分两种情况讨论:

(1 )当ΔL伸≧ΔL周时,不出现孔位偏差;

(2)当ΔL<ΔL周时,产生孔位偏差。

计算某个位置的孔位偏差时,将前面各圈的孔位偏差增量相加就可获得。由公式(1)、(2)可得单圈不千胶纸孔位偏差增量的计算公式(3)。

ΔL孔=ΔL周-ΔL伸=πh(1-K外)-2πR内(K外-K内)   ⑶

对单圈孔位偏差增量求和,可获得某个位置的孔位偏差大小。设已经收卷圈数为n,该位置的孔位偏差计算公式(4) .

L孔=-π h (K外-K内)n2 + [πh(l-K内)-2πR0(K外-K内)]n   (4)

注意,孔位偏差L孔不会出现负值,因为伸长量的差值抵消内外径周长差后,面纸与底纸就会等量伸长。由公式(4)可知,n在一定范围内,孔位偏差大小与收卷圈数成二次函数关系,L孔有最大值,最大值为:

L孔(最大)=π(K外-K内)R02/h-π(1-K内)R0+πh(1-K内)2/[4(K外-K内)]    (5)

三、生产中孔位偏差大小的控制

孔位偏差的影响因子中,h、K外、K内主要由纸张物性决定,生产中可调整的主要参数是R0,设置合理的R0值可减小孔位偏差问题。

1.完全无孔位偏差的最小R0值

当第1圈的孔位偏差增量ΔL孔1为0时,不产生

孔位偏差。此时最小R0必须满足条件ΔL伸=AL周,即πh(1- K外)-2πR0(K外-K内)=0,求解得:

R0 = h(l -K外)/ [2(K外-K内)]    (6)

2.孔位偏差最大值在容许范围内的R0值生产中,满足完全无孔位偏差时,R0值较大,给生产带来不便,可适当降低R0值,但必须确保孔位偏差最大值在容许的范围内。

公式(5)中,L孔(最大)确定后,可求解获得R0值。该R0值为满足孔位偏差最大值在容许范围内的最小起始收卷半径。

四、生产测试验证.

对以上分析进行生产测试验证。测试的设备与材料:宫腰MVF-18E型卷筒票据印刷机,不干胶纸面纸为47g/m2无碳复写纸下纸,底纸为45g/m2离型纸,不干胶纸厚度h为0.12mm,纸卷宽幅460mm,四色印刷后打孔收卷,收卷张力设置为104N,该张力下,4K)mm宽幅的底纸的伸长率为K内=0.1%;面纸的伸长率为K外=0.16%。

根据公式(5)和公式(6),计算出无孔位偏差的最小起始收卷半径为100mm。孔位偏差最大为0.5mm时,起始收卷半径为94.28mm。

设置起始收卷半径94.3mm、100mm,分别进行不干胶纸的卷筒印刷生产,其结果如表1所示。

生产测试的结果跟理论基本相符,生产中的孔位偏差值比理论计算值偏小,其产生的原因是:当出现孔位偏差时,收卷张力大部分集中在面纸上,底纸上的收卷张力降低,底纸伸长率K内减小,从这对于生产来说更为有利,可以进一步减小起始收卷半径。

五、结论

我们分析出条码快递单不干胶底联孔位偏差的原因,找到孔位偏差的关键影响因子为起始收卷半径,建立孔位偏差与起始收卷半径之间的对应关系,可以计算出不同生产条件下的最小起始收卷半径,有效解决孔位偏差问题。

另外,不干胶印刷中,还可以通过提高面纸伸长率,选用伸长率较小的底纸,减小不干胶纸的厚度等方式,进一步减小孔位偏差问题。