Flexographic packaging printing on paperboard is a simple yet complicated process. The working principle of flexographic printing is simple to understand, especially if one has done potato printing as a child. A raised pattern is cut out of half a potato, dipped in paint and pressed to a paper. The same basic principle is true for industry scale printing too. A raised pattern on a soft polymeric print plate is covered in ink. The ink is transferred by bringing the surfaces together with force. Unlike the kitchen-table version, the print speed can be in the scale of 600 m/min. And the print plate can carry detailed patterns or text that have to be rendered visually attractive and legible. In the present work the material considered in a printing context is mainly commercial liquid packaging paperboard. The type of paperboard one would find in e.g. a milk carton. The thesis explores a few aspects that affect the ink transfer in a print nip. How fast the paperboard is compressed, what happens with a non-smooth surface and how the pressure profile in the nip affects the print.

The compression of the paperboard in a print nip is many times faster than any standard method for measuring the compressive properties of paperboard. Paper and paperboard are known to be rate-dependent materials, they creep under long-time loads. Information on the material behavior under rapid compression has, however, been lacking. The present work therefore investigates what happens when the paperboard is compressed at the rate in a print nip. The main effect is seen in the stiffening of the coating layer.

A well-known way to improve the ink transfer is to increase the impression. The impression is increased by decreasing the distance between the cylinders in the print press. However, there are limits to how far increasing the impression is possible or still makes an improvement. When printing on sensitive materials and increased impression could lead to damage. The wear on the print plates is also higher with increased impression. The parts of the print that consists of raster dots will be more deformed with a higher impression, leading to a deterioration in print quality. In the present work simulations are performed where different surface roughness and material stiffnesses are combined to explore their interaction and effect on the stress distribution in rolling compression. Unsurprising, the surface roughness has the largest effect. However, since the material have a non-linear response to increased loads the lateral stress distribution changes position with increasing impression. Additionally, large hills and valleys on the bottom side of the paperboard can have an effect on the stress distribution on a smoother top-side.

Increasing the impression in a print nip is performed by bringing the cylinders in the print press closer together. The effect is that both the maximum pressure and the contact between paperboard and print plate, the nip length, increases simultaneously. The present work separates the two, and considers the print result. By increasing the maximum pressure while keeping the nip-length constant, the ink transfer to the paperboard is increased. However, by increasing the nip-length while keeping the maximum pressure constant, the ink transfer to the paperboard is decreased.

Flexografisk tryckning av vätskekartong är en process som både är förrädiskt enkel och enormt komplicerad. Tryckprincipen är enkel att förstå, de flesta har säkert gjort potatistryck som små. Skurit ut ett upphöjt mönster i en halv potatis, doppat i färg och tryckt på ett papper. Samma princip gäller egentligen även i industriskala. Ett upphöjt mönster på en mjuk polymerplåt täcks med färg. Färgen förs över till det man vill trycka på genom att föra ihop ytorna med kraft. Till skillnad från hemma vid köksbordet sker färgöverföringen med en hastighet som kan ligga på 600 m/min och med finskaliga mönster och text som ska återges både visuellt tilltalande och läsligt. Materialet som undersöks i det här arbetet är huvudsakligen kommersiell vätskekartong. Den sortens kartong som ofta återfinns omslutande mjölk eller krossade tomater. I den här avhandlingen utforskas ett par olika aspekter som påverkar hur väl färgöverföringen sker i ett trycknyp. Hur snabbt kartongen komprimeras, vad som händer med en yta som inte är slät och hur tryckpulsen påverkar färgöverföringen.

Kompressionen i ett trycknyp går många gånger snabbare än någon standardmetod för att mäta kompressionsstyvheten i kartong. Papper och kartong är tidsberoende material, de kryper. Dvs, när de utsätts för tryck under lång tid så mjuknar de. Här undersöks därför vad som händer när man går åt andra hållet och kompressionshastigheten ökar. Styvheten i kartongen när den komprimeras med hastigheten i ett trycknyp undersöktes. Framför allt visade det sig att bestrykningsskiktets styvhet påverkades av höghastighets-kompressionen. 

Ett välkänt sätt att förbättra färgöverföringen är att trycka hårdare. Det finns däremot begränsningar som gör att det inte är möjligt eller att det inte förbättrar att trycka hårdare. Sker tryckningen på ett känsligt material kan en hårdare intryckning skada materialet. Det sliter även på tryckplåtarna. I partier som utgörs av rasterpunkter kommer de att deformeras av det högre trycket och försämra resultatet. Dessutom finns det en gräns där tryckresultatet inte längre förbättras, även när man trycker hårdare och hårdare. I det här arbetet kombineras olika ytstrukturer och styvhet på material för att undersöka hur jämn tryckfördelningen blir när de rullar igenom ett trycknyp tillsammans. Föga förvånande har ytstrukturen störst påverkan. Men eftersom materialen inte svarar linjärt på högre kraft förflyttas områdena med jämn tryckfördelning när man ökar kraften. Dessutom kan tillräckligt stora gropar och toppar på baksidan av kartongen ha effekter även på en väldigt slät trycksida. 

När lasten eller intryckningen ökas i ett trycknyp så görs detta genom att föra samman cylindrarna i tryckpressen. Det innebär att maxlasten på kartongen ökar, samtidigt som kontakten mellan kartong och kliché (nyplängden) ökar. Här undersöks därför vad som händer med tryckresultatet när man separerar maxlast och nyplängd. Vid högre maxlast men konstant nyplängd förs lite mer färg över till kartongen. Däremot vid ökande nyplängd med samma maxlast förs lite mindre färg över till kartongen.