Вдосконалення формних процесів трафаретного та офсетного друку

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Вдосконалення формних процесів трафаретного та офсетного друку

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

друкарський форма фотополімеризаційний

Актуальність теми. Прискорений розвиток світової поліграфії, спричинений використанням новітніх інформаційних та цифрових технологій, викликав підвищення вимог до всіх етапів виготовлення друкованої продукції, зокрема до формних процесів. Не дивлячись на стрімке впровадження технологій, що обминають процес виготовлення форм, або використовують для цього спеціальні нові матеріали, основна маса поліграфічної продукції виготовляється за традиційними технологічними процесами, що застосовують у формному виробництві різноманітні фотополімеризаційноздатні матеріали (ФПМ).

У зв'язку із складною економічною ситуацією, в якій опинилася Україна, на ринку поліграфічних матеріалів для формних процесів домінуючі позиції займають різноманітні імпортні матеріали. Тому актуальною є наукова задача вдосконалення технологічних процесів виготовлення друкарських форм шляхом пошуку, дослідження і впровадження у використання нових вітчизняних матеріалів, які б не поступалися імпортним аналогам за якісними показниками, при цьому виготовлялися на доступній та дешевій сировині. Саме вирішенню цієї актуальної наукової задачі присвячена дисертаційна робота.

Ступінь дослідження тематики. Використання у формних процесах офсетного та трафаретного друку складних фотополімеризаційноздатних композицій (ФПК), всезростаючі вимоги до якості як готових форм, так і друкованої продукції, роблять неможливим вдосконалення технології виготовлення форм шляхом впровадження нових ФПК, без детального дослідження не тільки технологічних характеристик цих систем, а й тих структурних та фізико-хімічних змін, які відбуваються в них під дією УФ-випромінювання і в процесі експлуатації. Тому необхідним є використання для таких досліджень фізико-хімічних та оптичних методів, які дають змогу зрозуміти механізм цих процесів, вплив основних чинників на них, а отже відкривають можливості керування властивостями ФПК як під час виготовлення, так і при використанні матеріалів на їх основі.

На початку 90-х років минулого століття в Українській академії друкарства (УАД) під керівництвом професора В.А. Кравчука розпочалися роботи по створенню і вивченню ФПК на основі модифікованого полівінілового спирту (МПВС). Було показано перспективність використання композицій на основі МПВС у формних процесах трафаретного друку. Ця робота виконана в наукових лабораторіях Української академії друкарства (дослідження властивостей трафаретних та офсетних друкарських форм), а також в Інституті хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України (дослідження фізико-хімічних перетворень у ФПК під дією УФ-випромінювання). Робота виконана у рамках досліджень УАД згідно проекту 7.03.02/ 116-93 “Фотополімери на основі модифікованого полівінілового спирту - основа формного матеріалу трафаретних друкарських форм”, по Державній науково-технічній програмі ДКНТ України, напрямок 2.3.2 „Функціональні полімерні матеріали та композиції на їх основі”, номер держреєстрації 0195U009102, де автор був одним із виконавців та у рамках Програми співробітництва між УАД і та ІХВС НАН України над проектом „Дослідження взаємозв'язку між будовою та реакційною здатністю сполук у процесах фотохімічних та фотофізичних перетворень”, затвердженою 21.06.2004 року.

Мета роботи - вдосконалення технологічних процесів виготовлення трафаретних і офсетних друкарських форм шляхом впровадження нових фотополімеризаційноздатних композиційних систем на основі модифікованого полівінілового спирту та нових фотоініціаторів для підвищення ефективності цього процесу.

У зв'язку з цим вирішувались такі завдання:

- провести аналіз сучасного стану та тенденцій розвитку технологічних процесів виготовлення трафаретних та офсетних друкарських форм;

- створити новий фотополімеризаційноздатний матеріал на основі модифікованого полівінілового спирту, який би забезпечив високі технологічні показники копіювальних шарів (КШ), його екологічну чистоту та стабільність при зберіганні;

- дослідити і встановити параметри технологічного процесу виготовлення трафаретних друкарських форм з використанням фотополімеризаційноздатних композицій на основі модифікованого полівінілового спирту з метою забезпечення високих якісних показників форм;

- дослідити технологічний процес експлуатації трафаретних друкарських форм на основі модифікованого полівінілового спирту, зокрема зміни друкарсько-технічних параметрів трафаретних форм в період друкування;

- підтвердити ефективність вдосконалення технології виготовлення трафаретних та офсетних друкарських форм шляхом впровадження в технологічний процес нових ФПК, використовуючи дослідження фотополімеризаційної здатності та гомогенності ФПК;

- дослідити вплив структурних перетворень в копіювальних шарах в процесах виготовлення і експлуатації форм трафаретного і офсетного друку (за допомогою нелінійно-оптичних методів) та можливості регулювання цих процесів шляхом таких перетворень;

- підтвердити експериментально ефективність процесу виготовлення офсетних друкарських форм на основі модифікованого ПВС та обґрунтувати отримані технологічні результати з використанням сучасних методик (оптична та ЕПР-спектроскопія).

Об'єктом досліджень був технологічний процес виготовлення трафаретних та офсетних друкарських форм із застосуванням копіювальних шарів на основі модифікованого полівінілового спирту.

Предметом досліджень було вдосконалення властивостей трафаретних та офсетних друкарських форм на основі розроблених копіювальних шарів для їх виготовлення.

Методи дослідження. Основні результати роботи одержані із широким використанням сучасних методів досліджень: методик визначення репродукційно-графічних характеристик, зносостійкості, світлочутливості, стійкості до дії органічних розчинників та зволожуючих розчинів, олеофільності копіювальних шарів та друкарських форм - для визначення основних техніко-експлуатаційних та якісних характеристик друкарських форм і параметрів технологічних процесів; інфрачервоної спектроскопії (ІЧ-спектроскопії), електронної спектроскопії у видимій області, диференціальної скануючої калориметрії (ДСК), динамічної механічної спектроскопії (ДМС), термогравіметрії, методу електронного парамагнітного резонансу (ЕПР-спектроскопії) - для дослідження фотополімеризаційної здатності, гомогенності та молекулярної будови синтезованих систем; методів нелінійної та акустооптики - для дослідження структурних змін, що відбуваються в копіювальних шарах під дією УФ-випромінювання. Для математичного оброблення одержаних результатів використовувалася комп'ютерна техніка та відповідні пакети програм, зокрема STATISTIKA.

Наукова новизна.

- вперше розроблено і запропоновано використовувати у формних процесах трафаретного і офсетного друку нові копіювальні шари на основі модифікованого полівінілового спирту та фотоініціаторів - похідних фенілгліоксалю та в-дикетонатів металів Cu(2+), Co(2+), Ni(2+), Mn(3+), Fe(3+), які придатні для використання у технологічних процесах як трафаретного, так і офсетного друку;

- вперше встановлено характер перетворень, що відбуваються під дією світла в процесах виготовлення трафаретних друкарських форм у створених фотополімеризаційноздатних композиціях і їх вплив на основні параметри технологічного процесу, зокрема встановлено механізм процесу фотополімеризації в копіювальних шарах під дією УФ-випромінювавння, що відкриває можливості до керування цим процесом. Вперше сформульована наукова гіпотеза впливу структурних перетворень в процесах виготовлення друкарських форм на основі модифікованого ПВС на їх властивості;

- експериментально встановлено функціональні залежності репродукційно-графічних показників, світлочутливості та зносостійкості форм трафаретного та офсетного друку від складу композиції, часу експонування та умов виготовлення форм, які забезпечують одержання їх необхідних якісних характеристик та якість друку;

- вперше виявлено нелінійно-оптичні властивості фотоотверджених виробів на основі модифікованого полівінілового спирту, що створює передумови для їх використання в інших галузях науки і техніки.

Практичне значення роботи. В результаті проведених досліджень вдосконалено існуючі технологічні процеси виготовлення і експлуатації форм трафаретного і офсетного способів друку шляхом використання нових копіювальних шарів. Результатами підтверджена ефективність використання створених копіювальних шарів, дано практичні рекомендації щодо можливості регулювання їх властивостей, що дає змогу забезпечити високі репродукційно-графічні показники (РГП) та друкарсько-технічні властивості форм, а також екологічну чистоту процесу виготовлення форм. Апробація копіювальних шарів у виробничих умовах друкарень підтверджена актами виробничих випробовувань.

Завдяки виявленим нелінійно-оптичним властивостям показана можливість використання виробів із модифікованого полівінілового спирту в інших галузях науки і техніки.

Одержано три патенти України щодо матеріалів та технології виготовлення друкарських форм трафаретного та плоского офсетного способу друку.

Апробація роботи. Результати роботи було представлено на Першій Українській конференції “Структура і фізичні властивості невпорядкованих систем” (м. Львів, 1993), на Міжнародній науковій конференції “Информационные технологии в печати” (м. Москва, Росія, 1994), на VII та Х Українській конференції з високомолекулярних сполук (м. Київ, 1996, 2004), Всеукраїнській науковій конференції “Енергообмінні процеси в гетерогенних полімерних і дисперсних системах та впровадження їх в навчальний процес” (м.Рівне, 1997), Міжнародній науковій конференції „Сучасні проблеми фізичної хімії” (м. Донецьк, 2004) а також систематично доповідалися на звітних щорічних конференціях професорсько-викладацького складу, наукових працівників та аспірантів УАД (м. Львів, 1994-2005).

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи викладено у 19 публікаціях, в тому числі 10 статтях, тезах 6 доповідей і 3 патентах.

Декларація особистого внеску автора полягає у теоретичному обґрунтуванні та проведенні експериментальних досліджень, самостійному узагальненні етапів досліджень та дисертаційної роботи в цілому, формулюванні висновків роботи. Аналіз одержаних результатів та оформлення публікацій [1-4,6-19] здійснено у творчій співпраці з науковими керівниками, співробітниками кафедри та УАД, публікація [5] підготовлена самостійно. Вимірювання і аналіз технологічних характеристик друкарських форм проводив самостійно, у проведенні досліджень фізико-хімічних властивостей композицій приймали участь: д.ф.-м.н. Кітик І.В. (нелінійна оптика), к.х.н. Козак Н.В. (ЕПР-спектроскопія), к.х.н. Маслак Ю.В. (метод ДМС), к.х.н. Привалко Е.Г. (метод ДСК).

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, 4 розділів, висновків, списку цитованої літератури та додатку. Робота виконана на 174 сторінках друкованого тексту і містить 8 таблиць, 66 рисунків, 183 посилання на праці вітчизняних та закордонних авторів. У додатках наведено копії Патентів України на винаходи, акти виробничих випробовувань.

2. ЗМІСТ РОБОТИ

У ВСТУПІ обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та завдання досліджень, визначено наукову новизну та практичну цінність роботи.

У ПЕРШОМУ РОЗДІЛІ - “Аналіз нових технологій і технологічних процесів для виготовлення трафаретних та офсетних друкарських форм” систематизовано та узагальнено наявні в літературі дані українських та зарубіжних авторів (Bellus D., Buhler N., Кравчука В.А., Ichimura Kuhikiro, Лазаренка Е.Т., Ляликова К.С., Мервінського Р.І., Матюшової В.Г., Розума О.Ф., Ткачука Н.П., Шибанова В.В. та ін.) про сучасний стан та перспективи розвитку формних процесів офсетного та трафаретного друку. Проаналізовано можливі шляхи вдосконалення технології виготовлення трафаретних друкарських форм і обґрунтовано перспективність вдосконалення формних процесів трафаретного друку шляхом впровадження нових копіювальних шарів на основі фотополімеризаційноздатних матеріалів. Проведений аналіз існуючих ФПК, що використовуються у формних процесах трафаретного друку і показано переваги копіювальних шарів на основі полівінілового спирту та його модифікованих похідних. На основі проведеного аналізу сформульовано основні задачі досліджень.

У ДРУГОМУ РОЗДІЛІ - “Методики основних досліджень” описано методику створення основного предмета досліджень, а саме нових копіювальних шарів на основі модифікованого полівінілового спирту (Патенти України №61815, №3623, №3624). Зокрема, для формування ФПК використовували МПВС, в якому гідроксильні групи ПВС були заміщені на фрагменти метоксиметакриламіду (OCH₂NHCOC(CH₃)=CH₂) з різним ступенем заміщення - 20%, 40%, 60%, 80%, 100% (полівінілметоксиметакриламід (ПВММА)). Як фотоініціатори використовувалися в-дикетонати металів: Ni(2+) - ацетилацетонат нікелю (Ф-2), Cu(2+) - етилацетоацетат міді (Ф-3), Co(3+) - ацетилацетонат кобальту (Ф-4); похідні фенілгліоксалю: 2,2-біс-(8-окси-3,6-діоксаоктилокси)фенілетанон (ФАТ), 2,2-біс-(окси-дипропанокси)-фенілетанон (Ф-1); тригонал-14. Обґрунтовано вибір речовин та матеріалів, що використовувались під час досліджень. Таких, як фарби трафаретного друку Ст 3.12, ТПХВ, “SERICOL”, фарба офсетного друку серії 2513-011, зволожуючий розчин на основі натрію фосфорнокислого та ортофосфорної кислоти, ізопропіловий спирт і розчинники (уайт-спірит, ацетон).

Описано основні використані методи досліджень процесів виготовлення та експлуатації трафаретних та офсетних друкарських форм: методики визначення репродукційно-графічних властивостей форм, їх світлочутливості, здатності до процесу регенерації сита-основи з нанесеними копіювальними шарами, описано методику визначення зносостійкості трафаретних форм в процесі їх експлуатації.

Описано також методи дослідження фототополімеризаційної здатності та гомогенності досліджуваних композицій, методи дослідження структури сформованих ФПК, зокрема методи нелінійної та акустооптики, використання яких відкриває можливості для розуміння фізико-хімічної суті процесів та структурних змін, що відбуваються під час виготовлення друкарських форм.

У розділі наведено основні характеристики обладнання, що використовувалося в процесі виконання роботи.

У ТРЕТЬОМУ РОЗДІЛІ - “Вдосконалення процесів виготовлення та експлуатації трафаретних друкарських форм з копіювальними шарами на основі МПВС” поданий аналіз результатів експериментальних досліджень вищезгаданих процесів та показані переваги процесів, у яких використовуються створені матеріали. Вирішення задачі вдосконалення технологічного процесу виготовлення друкарських форм проводилося шляхом впровадження нових ефективних копіювальних матеріалів на основі модифікованого полівінілового спирту. Для цього вперше створено ряд фотополімеризаційноздатних композицій на основі МПВС - полівінілметоксиметакриламіду та в-дикетонатів деяких металів (Cu(2+)(Ф-3), Co(2+(Ф-4)), Mn(3+), Fe(3+)), а також ряд композицій на основі ПВММА та похідних фенілгліоксалю (ФАТ, Ф-1).

Синтезовані композиції випробовувались безпосередньо як копіювальні шари для виготовлення форм трафаретного друку. В результаті проведених досліджень отримали залежності репродукційно-графічних показників трафаретних друкарських форм (ТДФ) від часу експонування та концентрації фотоініціатора в композиції. Для всіх композицій спостерігається подібний характер залежностей, при якому збільшення часу експонування приводить до покращення якості трафаретної форми, а його надлишок веде до зниження репродукційно-графічних показників (в результаті розсіювання відбитого нитками сита-основи ультрафіолетового випромінювання відбувається зшивання дрібних друкарських елементів форми).

При цьому встановлено, що максимальні якісні показники форм досягаються для ФПК з фотоініціатором ФАТ (С_фі = 1,8 мас.%) при часі експонування 40 секунд, для ФПК з фотоініціатором Ф-1 (С_фі = 2,2 мас.%), t_експ= 70 секунд, для ФПК з фотоініціаторами на основі -дикетонатів металів : С_фі 2,4 мас.%, t_експ 180 секунд. При цьому найвищі репродукційно-графічні показники відповідають композиції з фотоініціатором ФАТ (R = 50...52 лін/см, В = 90...110 мкм, l = 15...35 мкм).

Як і слід було очікувати, збільшення концентрації фотоініціатора (С_фі) в композиції незмінно приводить до підвищення світлочутливості копіювального шару на її основі. Одержаний характер залежностей відповідає сумарному ефекту двох протилежних тенденцій: збільшення швидкості полімеризації із збільшенням концентрації ФІ і зменшенням інтенсивності світла, що проходить через шар композиції при збільшенні концентрації фотоініціатора. В цілому досліджувані композиції мають максимум світлочутливості в межах 26...42 Дж/см², при цьому концентрації фотоініціаторів на основі похідних фенілгліоксалю знаходяться в межах 1,8...2,4 мас.%. Всі описані залежності підтверджено вивченням процесу зшивання композицій та їх структурними дослідженнями.

Процес зшивання композицій під дією УФ-випромінювання зафіксовано методами ІЧ-спектроскопії - за зміною інтенсивності смуги деформаційних коливань зв'язку С=С в області 1640-1650 см^-1, оптичної спектроскопії у видимій області та утворенням гель-фракції. Отримані різними методами результати корелюють між собою.

За допомогою методу динамічної механічної спектроскопії на прикладі системи ПВММА+Ф-3 одержано температурні залежності модуля пружності і тангенсу кута механічних втрат, що дало змогу дослідити процес зшивання, встановити його механізм, а також визначити молекулярну масу (ММ) фрагментів між вузлами зшивання (~190), що задовільно збігається з ММ фрагмента (228), згідно зі структурною формулою [C₁₀H₁₆O₄N₂].

Ці результати доповнюються результатами, одержаними методом калориметрії. На кривих теплоємності всіх первинних зразків ПВММА після опромінювання спостерігаються стрибки теплоємності при температурі склування Т_g приблизно 200 К і сильний екзотермічний процес кристалізації в температурному інтервалі 300...370 К. Це означає, що опромінювання різко підвищує молекулярну активність і знижує енергетичний бар'єр утворення зародків кристалізації. Як слід було сподіватися, кристалізація первинних зразків буде приводити до розширення інтервалу склування і його зміщення в область високих температур.

Таким чином, встановлено, що у присутності в-дикетонатів металів під дією УФ-світла проходить процес зшивання модифікованого полівінілового спирту. Зафіксовані в реакційній системі вільні радикали, засвідчують, що процес зшивання ПВММА відбувається за вільнорадикальним механізмом. Так, у спектрах ЕПР системи ПВММА-Сu(еасас)₂ зафіксовано сигнали в області g-фактора зі значенням 2,0. Не викликає сумніву, що цей сигнал відноситься до радикалів, що утворилися в результаті опромінювання системи ПВММА- Cu(eacac)₂. Підтверджує висловлені міркування також виразний спектр ЕПР діамагнітної системи ПВММА-Ni(асас)₂ - п'ятикомпонентний сигнал ЕПР з'являється тільки після опромінювання та характеризується параметрами g₀ = 2,00; а₀ = 18,5·10^-4см^-1.

Наступним етапом роботи було дослідження впливу концентрації фотоініціатора та часу експонування на одну з найважливіших технологічних характеристик трафаретних друкарських форм - їх зносостійкість. Зокрема збільшення концентрації ФІ у всіх випадках призводить до підвищення зносостійкості ТДФ, так як відповідно зростає ступінь фотополімеризаційного зшивання КШ. Але, водночас, надлишок фотоініціатора спричиняє незначне падіння показника N, що можна пояснити як рекомбінацією вільних радикалів, так і зниженням сумісності системи (рис.2). Результатами досліджень також показано, що із збільшенням часу експонування спостерігається збільшення показника зносостійкості до певного максимуму, після чого спостерігається його падіння. Це може пояснюватись тим, що при недостатній експозиції відбувається лише неповне зшивання в системі і під час експлуатації слабозшиті краї штрихів швидше руйнуються, а надлишок опромінювання не тільки негативно впливає на якісні показники ТДФ, а може викликати деструктивні процеси у фотополімерному шарі. Щодо кількісних показників, то найвищу зносостійкисть мають форми на основі композиції МПВС+ФАТ (N =20…22 тис.цикл.) при С_фі=2,0…2,4 мас%. Залежності, отримані для інших композицій, мають подібний характер.

Проведеними дослідженнями доведено, що із збільшенням концентрації ФІ підвищується стійкість ТДФ до органічних розчинників, а також, що стійкість КШ залежить і від природи розчинників: найвища стійкість досягається при використанні як речовини для змивання уайт-спіриту. Спадання показників стійкості ТДФ може бути пояснене, як і у випадку дослідження зносостійкості, порушенням сумісності компонентів ФПК.

Механіко-деформаційні властивості копіювальних шарів, а, отже, і зносостійкість друкарських форм визначаються структурою самої ФПК, а також змінами, які відбуваються в ній під дією УФ-випромінювання і під навантаженням. Для поглибленого вивчення цих процесів, а також для визначення впливу зшиваючого агента в складі ФПК на ці властивості, було проведено структурні дослідження МПВС методами нелінійної оптики. Зокрема, отримані залежності затримки часового сигналу генерації другої гармоніки (ГДГ), як функції часу експонування, потужності лазерного випромінювання, температури.

Експериментальні результати показали зниження інтенсивності сигналу ГДГ із зниженням температури, яке характерне для всіх без винятку зразків. Із зростанням часу опромінювання зниження інтенсивності сигналу ГДГ починається при нижчих температурах. Це можна пояснити утворенням жорсткого молекулярного каркасу за рахунок збільшення кількості міжмолекулярних зв'язків. Наслідком цього є обмежена рухливість молекулярних фрагментів та утруднення створення ними більш впорядкованої структури. А саме збільшення кількості ацентричних нанокристалічних центрів в самому фотополімері вносить домінуючий внесок у нелінійно-оптичну чутливість матеріалу.

Встановлена залежність інтенсивності сигналу ГДГ від ступеня заміщення ОН-груп в молекулі МПВС та часу опромінювання, яка може бути пояснена існуванням в системі впорядкованих структур двох типів. У вихідного матеріалу (ПВС) існує певна структура, яка при збільшенні долі МПВС поступово руйнується. Геометричні та енергетичні параметри цієї структури, звичайно, можуть не співпадати з параметром впорядкування вихідного матеріалу, а збільшення концентрації МПВС веде до виникнення структурних конгломератів, які є центросиметричними.

Аналіз розглянутих явищ доповнений дослідженнями із зразками МПВС на капроновому ситі (в умовах наближених до експлуатаційних). Отримані залежності відображають явище ацентричної метастабільності структурних компонентів, завдяки фотогенерації, яка індукована лазерним випромінюванням. Інший важливий аспект явища полягає у відмінностях залежностей сигналу ГДГ від температури для плівкових зразків і зразків на капроновому ситі. Це підтверджує можливість існування різних явищ ацентричності у плівкових зразках і зразках на капроновому ситі. В цілому показана можливість появи фотоіндукованих сигналів ГДГ при дослідженні різних зразків МПВС. Світло лазера приводить до утворення ацентричних локальних об'єднань, які у збудженому стані впорядковуються під впливом УФ-випромінювання, а кількість відповідних ацентричних утворень тісно пов'язана з часом УФ-випромінювання та температурою.

Проведеними акустооптичними дослідженнями встановлено існування фазових переходів, під час яких відбуваються зміни як в електронних та і в квазіфотонних підсистемах, що ведуть до зміни загального акустичного параметра (М). Максимальні значення М для МПВС із різним ступенем заміщення ОН-груп досягаються при товщині зразків 5...7 мм. Ці результати підтверджують значний вплив на формування акустооптичних коефіцієнтів структурних утворень в полімерному шарі.

В цілому, грунтуючись на результатах проведених нелінійно-оптичних та акустооптичних досліджень, доходимо до висновку, що ступінь заміщення ОН-груп на фрагменти метилолметакриламіду в МПВС, а також умови формування шару і час та джерело опромінювання мають значний вплив на формування структурних утворень у копіювальному шарі, а, отже, визначають його фізико-механічні (а значить і технологічні) параметри. Крім того, відкривається можливість керування властивостями друкарських форм в процесі їх виготовлення шляхом зміни складу композиції і умов процесу експонування.

Одержані експериментальні результати, підтверджені фізико-хімічними та нелінійно-оптичними дослідженнями, дають змогу рекомендувати використання синтезованих ТФПК у формних процесах трафаретного друку, суттєво вдосконалюючи технологічний процес.

Для більш повного уявлення про можливості практичного використання композицій на основі МПВС і зміни в технологічних процесах, які при цьому відбуваються, було проведено їх порівняння із відомими композиціями, що закріпилися і успішно працюють на ринку поліграфічних матеріалів в Україні, зокрема композиціями „Полісет”, „Фоток Т”, „Dirasol - 902”, композиціями на основі ПВС із солями хромової кислоти та ін. Досліджені композиції на основі МПВС та фотоініціаторів ФАТ, Ф-1, Ф-3 та Ф-4 порівняно з іншими мають відповідні, а подекуди вищі показники роздільної та видільної здатності, достатню стійкість до різних фарб, здатні регенеруватися. Зокрема, при дослідженні процесу регенерації сита-основи встановлено, що найбільш ефективним розчином для зняття копіювального шару є розчин на основі лугу (С_NaOH = 6,0…8,0 %) з добавкою перманганату калію (С = 3,0...5,0%). Для пришвидшення процесу регенерації запропоновано підвищення температури регенеруючого розчину до 35...40 ^оС, що на третину скорочує час регенерації, практично не позначаючись на якості сита.

Для узагальнення одержаних результатів, було проведено математичне оброблення одержаних експериментальних даних в програмі STATISTIKA.

Рівняння, які описують одержані поверхні (рис.5 та 6), мають вигляд:

z = - 266,5 + 1,474x + 299,214y - 0,018x² + 0,08xy - 82,143y²;

z = - 173,595 + 0,833x + 148,043y - 0,005x² - 0,032xy - 32,589y².

Нелінійний характер залежностей властивостей ТДФ від технологічних параметрів вказують на їхню багатофакторність, а виведені рівняння, що описують одержані поверхні (рис. 5,6), дають можливість керувати властивостями копіювальних шарів і проводити оптимізацію складу композицій у рамках трипараметрових залежностей „склад-умови виготовлення-властивості” ФПК на основі МПВС, в тому числі визначити концентрацію фотоініціатора ( С_ФАТ = 1,8-2,0 мас%, С_Ф-1=2,2-2,4 мас%, С_Ф-3 =2,4-2,6 мас%, С_Ф-4 = 2,4-2,6 мас% ) та час експонування (t_ФАТ= 40-50 с, t_Ф-1= 70-80 с, t_Ф-3= 180-190 с, t_Ф-4= 180-190 с ).

Слід також відмітити зручність у роботі із створеними копіювальними шарами, їх порівняно невисоку вартість та водорозчинність.

У ЧЕТВЕРТОМУ РОЗДІЛІ - “Дослідження процесів виготовлення монометалевих друкарських форм з копіювальними шарами на основі модифікованого полівінілового спирту” доведена можливість використання створених ФПК у формних процессах офсетного друку.

Одним з вирішальних факторів, що визначає не тільки перебіг процесів виготовлення трафаретних форм на основі модифікованого ПВС, а й можливість використання цих композицій як копіювальних шарів в процесах офсетного друку, є сумісність компонентів композицій, тобто їх гомогенність. Добра сумісність компонентів ФПК визначатиме як адгезійні характеристики системи, що відіграють важливу роль в процесах формування копіювального шару на основі, так і фізико-механічні властивості КШ, які визначають стабільність якості форм в процесі експлуатації (друку).

Характерною особливістю сформованих плівок є їх прозорість і наявність забарвлення, пов'язаного з введенням фотоініціатора. Наявність забарвлення плівок вказує на те, що вони містять введені в них хелати, а прозорість, що система гомогенна і хелати “розчинені” в полімерній матриці. Це може відбуватися лише за наявності між фотоініціатором і макромолекулами донорно-акцепторної взаємодії. Висловлені міркування знайшли підтвердження в результатах досліджень плівок методами електронного парамагнітного резонансу і оптичної спектроскопії. На спектрах ЕПР системи ПВММА-Ф-3 - спостерігаємо чітко означені чотири компоненти паралельної -орієнтації g-фактора, у перпендикулярній -орієнтації g-фактора не бачимо прояву надтонкої структури. Розширення компонент -орієнтації g-фактора вказує на те, що Cu(eacac)₂ зв'язаний з полімерною матрицею донорно-акцепторними зв'язками, що свідчить про гомогенність системи ПВММА- Cu(eacac)₂ (g= 2,32 і А=167,010^-4 см^-1). Після опромінювання плівок УФ-світлом не спостерігається їх помутніння, а це означає, що гомогенність плівок не порушується в результаті опромінювання. ЕПР-спектр опромінених плівок зберігає характерні для нього компоненти, хоча параметри g та А після опромінювання змінюються і набувають значення 2,291 і 17310^-4см^-1, відповідно. Враховуючи високу чутливість цих параметрів до природи ліганда в хелатних сполуках міді, зроблено висновок про зміну характеру зв'язування хелатного комплексу з полімером в результаті зшивання останнього.

Підсумовуючи проведені дослідження, зроблено висновок, що синтезовані композиції на основі ПВММА та хелатів металів є гомогенними і їх однорідність не порушується після УФ-випромінювання, що відкриває можливості їх використання як копіювальних шарів в офсетному друці.

Були виготовлені модельні офсетні форми та визначена оптимальна з точки зору якісних показників концентрація фотоініціатора ФАТ у складі композиції, яка складає 1,4 мас.%, тоді, зокрема, при часі експонування t = 30...35 секунд, роздільна здатність R = 170...180 лін/см .

Отримані результати свідчать, що збільшення концентрації ФІ, як і слід було очікувати, спричиняє збільшення часу проявлення (T_пр). При цьому найвища вибірковість проявлення (W) характерна саме для тих концентрацій ФІ, які забезпечують найвищі репродукційно-графічні показники, тобто ці дані корелюють (таб.2).

Дослідженнями встановлено оптимальну зону температур проявника (30-40⁰C) при якій досягається максимальна вибірковість (10-12 в.о.) та швидкість (2,0-2,5 хв) проявлення.

Експериментальними даними підтверджена достатня зносостійкість друкарських елементів офсетної форми (до 4,0 тис. циклів), яка забезпечується високою адгезією КШ до підкладки при концентрації фотоініціатора ФАТ в системі - 1,8 мас% та температурі термооброблення 120...140^ОС. Встановлено, що термооброблення також забезпечує задовільну стійкість КШ до зволожуючих розчинів. У додатку подано копії одержаних патентів України та акти виробничих випробовувань розроблених композицій, що підтверджують рекомендації досліджень.

ВИСНОВКИ

1. На основі узагальнень сучасних досліджень показано, що вдосконалення наявних поліграфічних технологій невід'ємно пов'язане із пошуками і створенням нових сучасних, дешевих, екологічно чистих фотополімеризаційноздатних систем.

2. Результатами експериментальних досліджень підтверджено вирішення поставленої науково-прикладної задачі вдосконалення технологічного процесу виготовлення та експлуатації трафаретних та офсетних друкарських форм на основі модифікованого полівінілового спирту, зокрема:

- досягнуто скорочення технологічного процесу виготовлення друкарських форм за рахунок високої активності введених у фотополімеризаційну композицію фотоініціаторів (хелатів металів та похідних фенілгліоксалю), що доведено методами інфрачервоної, оптичної спектроскопії та визначенням гель-фракції;

- показана можливість регулювання друкарсько-технічних показників у технологічному процесі виготовлення друкарських форм шляхом зміни ступеня заміщення гідроксильних груп полівінілового спирту на фрагменти метилолметакриламіду і складу композиції модифікованого таким чином полівінілового спирту, що підтверджено методами нелінійної оптики;

- встановлено оптимізовані технологічні режими виготовлення та експлуатації трафаретних та офсетних друкарських форм на основі модифікованого полівінілового спирту, при яких забезпечується стабільність якісних і друкарсько-технічних показників в технологічних процесах цих способів друку;

- досягнуто скорочення тривалості технологічного процесу завдяки використанню копіювальних шарів, які забезпечують спрощення процесу і скорочення часу експонування;

- досягнуто скорочення витрат на виготовлення друкарських форм завдяки використанню дешевих та доступних матеріалів;

- розроблено практичні рекомендації щодо регенерації сита-основи, запропоновано і науково обґрунтовано оптимальний склад розчину для регенерації на основі гідроксиду натрію та технологічно вигідні режими регенерації.

3. Результатами досліджень створених копіювальних шарів методами ЕПР-спектроскопії та динамічної скануючої калориметрії експериментально обґрунтована можливість використання розроблених копіювальних шарів в технологічних процесах як трафаретного, так і офсетного друку, що робить композиції технологічно універсальними.

4. Створені копіювальні шари забезпечують екологічну безпеку процесів виготовлення друкарських форм шляхом використання нетоксичних, екологічно чистих матеріалів.

5. Вперше на основі експериментальних досліджень показана можливість використання для зшивання полівінілметоксиметакриламіду фотоініціаторів - в-дикетонатів металів і похідних фенілгліоксалю та експериментально доведена ефективність їх використання як копіювальних шарів в технологічних процесах виготовлення друкарських форм.

6. Результатами виробничих випробовувань показана техніко-економічна ефективність використання запропонованих трафаретних друкарських форм, а саме: скорочено технологічний процес виготовлення форм, спрощено процес проявлення форм, досягнено високі характеристики якісного друку, покращено екологічну безпеку виробництва, що підтверджується актами виробничих випробувань.

7. Результатами нелінійно-оптичних досліджень показана можливість використання створених матеріалів в інших галузях науки і техніки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В РОБОТАХ

1. Нізельський Ю.М., Кукура Ю.А. Вдосконалення технологічного процесу виготовлення та експлуатації трафаретних друкарських форм на основі модифікованого полівінілового спирту// Технологія і техніка друкарства.- 2004.- №2.- С. 60-65. (дисертант виготовляв друкарські форми і проводив дослідження їх репродукційно-графічних та експлуатаційних властивостей, брав участь в обговоренні результатів, готував текст статті)

2. Патент (деклараційний) України Водорозчинна фотополімеризаційноздатна композиція для виготовлення друкарських форм трафаретного та плоского офсетного друку / Ю.А.Кукура, Ю.М. Нізельський, О.В. Мельников - №61815; Заявл. 29.05.2003. Опубл.17.11.2003. -Бюл.№11.- 3с. (дисертант синтезував ФПК, проводив дослідження їх основних характеристик, приймав участь у формуванні тексту патенту)

3. Патент (деклараційний) України Копіювальний шар друкарських форм трафаретного та плоского офсетного способів друку/ Ю.А.Кукура, Ю.М. Нізельський, В.В. Кукура, О.В. Мельников - №3623; Заявл. 08.01.04. Опубл.15.12.04. -Бюл.№12.- 3с. (дисертант розробляв копіювальні шари, досліджував якісні та експлуатаційні характеристики офсетних та трафаретних форм, приймав участь у підготовці тексту патенту)

4. Патент (деклараційний) України Фотополімеризаційноздатна композиція для виготовлення друкарських форм трафаретного та плоского офсетного друку / Ю.А.Кукура, Ю.М. Нізельський, В.В. Шибанов, О.В. Мельников - №3624; Заявл. 08.01.04. Опубл.15.12.04. -Бюл.№12.- 3с. (дисертант синтезував ФПК, проводив дослідження їх основних характеристик, приймав участь у формуванні тексту патенту)

5. Кукура Ю. Фотополімеризаційноздатні композиції для виготовлення друкарських форм //Друкарство. - 2002. - №5. - С.74-75.

6. Кукура Ю., Нізельський Ю. Формні матеріали для офсетного та трафаретного друку на основі модифікованого ПВС // Комп'ютерні технології друкарства: Зб. наук. праць. - №12. - Львів, 2004. - С. 287-292. (дисертант виготовляв ФПК і друкарські форми, проводив дослідження їх репродукційно-графічних та експлуатаційних властивостей, брав участь в обговоренні результатів, готував текст статті)

7. Таран Т.В., Кукура Ю.А., Кукура В.В. Дослідження техніко-експлуатаційних характеристик трафаретних друкарських форм на основі модифікованого ПВС // Вопросы химии и химической технологии. - Дніпропетровськ, 2001.- №1. - С. 194-195. (дисертант готував ФПК, виготовляв і проводив дослідження репродукційно-графічних та експлуатаційних властивостей друкарських форм, брав участь в обговоренні результатів, готував текст статті)

8. V. A. Kravchuk, I.V.Kityk, M.Makowska-Janusik, D.Y.Korolev, Yu.A.Kukura, M.F.Yasinskii, B.Holan. Low-temperature anomalies in polуvinylalcohol photopolymers // Комп'ютерні технології друкарства: Зб. Наук. Праць. -- Львів, 2000.-№5.- С. 101-108. (дисертант синтезував та готував композиції, брав участь в аналізі експериментальних даних і обговоренні результатів, в роботі над текстом статті)

9. Фотоактивный поливиниловый спирт ПВС-МОЛ для изготовления печатных форм / В.А.Кравчук, И.В.Китык, М.Ф.Ясинский, Д.Ю.Королев, Ю.А.Кукура // Сб.: Полиграфическая промышленность. - Москва, 1997.- Вып. 2-3. -- С. 14-19.( дисертант готував ФПК, брав участь в проведенні експерименту, в аналізі експериментальних та літературних даних, в написанні статті)

10. UV - induced cross-linking of polyvinylmethoxymethacrylamide films containing transition metal - diketonates / Yurii S. Lipatov, Nataly V. Kozak, Yurii N. Nizelskii, Vladimir A. Kravchuk. Yurii A. Kukura// Mendeleev Communication. - 1996, - №4. - C. 148-150. (дисертант брав участь у підготовці композиції, зразків для дослідження, проведенні експерименту, аналізі результатів, роботі над текстом статті)

11. Зшивання полівінілметоксиметакриламіду в присутності -дикетонатів металів / Ю.М.Нізельський, В.А.Кравчук, Ю.С.Ліпатов, О.М.Кривдик, Ю.А.Кукура, Н.В.Козак, Ю.В.Маслак, Е.Г.Привалко // Доповіді НАН України. - 1997, №9. - С. 142-146. (дисертант брав участь у підготовці композицій, формуванні зразків для дослідження, проведенні експерименту, аналізі результатів, роботі над текстом статті)

12. Козак Н.В., Нізельський Ю.М., Кукура Ю.А. Вільні радикали в процесі УФ-ініційованого - дикетонатами металів структурування плівок полівінілметоксиметакриламіду // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. - 2000, Вип. 8.- С. 51-52. (дисертант брав участь у підготовці композицій, формуванні зразків для дослідження, проведенні експерименту, аналізі і обговоренні результатів, роботі над текстом статті)

13. V. A. Kravchuk, I.V.Kityk, Yu.A. Kukura, S.Filipecki. Photoinduced nonlinear optical phenomena in the polyvinyl alcohol photopolymers // Ukrainiаn Polуmer Journal. - 1995, Vol. 4. - №3-4.- P. 186-192. (дисертант синтезував та готував композиції, брав участь в аналізі експериментальних даних і обговоренні результатів, в роботі над текстом статті)

14. Кравчук В.А., Кривдик О.М., Кукура Ю.А. Структура та фізичні властивості фотополімеру на основі модифікованого полівінілового спирту // Тези допов. І Української конференції “Структура і фізичні властивості невпорядкованих систем”, Львів. - 1993. - С. 108.

15. Кравчук В.А., Кукура Ю.А., Низельський Ю.Н. Тонкий однофазный водорастворимый копировальный слой // Тезы докл. Междунар. конф. “Информационные технологии в печати”, Москва. - 1994. - С. 16-17.

16. Козак Н.В., Нізельський Ю.М., Кравчук В.А., Кукура Ю.А. Радикалоутворення при УФ-ініційованому зшиванні полівінілметокси-метакриламіду, що містить - дикетонати металів // Тези допов. VIII Української конференції з високомолекулярних сполук, Київ.-1996.- С.16.

17. Лапшин О.В., Кукура Ю.А. Створення та дослідження фотополімеризаційноздатної композиції для виготовлення трафаретних друкарських форм // Тези доп. Звітної наук.-техн. конференції проф..-викл. складу, наук. працівн. та аспір. УАД. -Львів, 1997.- Вип..3. - С.94.

18. Фотоініціювання -дикетонатами металів полімеризаційних радикальних процесів/ Ю.М. Нізельський, Н.В. Козак, Ю.А. Кукура, Ю.Б. Нікозять, Л.М. Миронович // Матеріали Міжнародної конференції „Сучасні проблеми фізичної хімії”. - Донецьк: ДонНУ.- 2004.- С113.

19. Кукура Ю.А. Нізельський Ю.М. Фотополімеризаційноздатні водорозчинні композиції для друкарських форм трафаретного і офсетного способу друку// Тези допов. Х Української конференції з високомолекулярних сполук, Київ: ІХВС НАН України, 2004. -С 119.

Размещено на Allbest.ru