Закономірності перенесення поверхневим шаром гумовотканинного полотнища офсетного плоского друку фарби та зволожувального розчину

Закономірності перенесення поверхневим шаром гумовотканинного полотнища офсетного плоского друку фарби та зволожувального розчину

05.05.01 -- машини і процеси поліграфічного виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ -- 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України на кафедрі технології поліграфічного виробництва.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Розум Олег Федорович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, професор кафедри технології поліграфічного виробництва.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Лазаренко Едуард Тимофійович, Українська академія друкарства, професор кафедри технології друкарсько-обробних процесів;

кандидат технічних наук, Ткачук Микола Петрович, відкрите акціонерне товариство “Видавництво “Київська правда” державної акціонерної компанії “Укрвидавполіграфія” Державного комітету телебачення і радіомовлення України, завідувач лабораторії.

Провідна установа: Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, кафедра технічної механіки і пакувальної техніки, м. Київ.

Захист відбудеться “ 19 ” січня 2004 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К26.002.10 в НТУУ “КПІ”, 02025, м. Київ, вул. Володимирська, 7 (корпус 25), ауд. 10.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці НТУУ “КПІ”, 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37.

Автореферат розісланий “5” грудня 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Ковальов В.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

декель офсетний гумовотканинний друкарський

Актуальність теми. Офсетний плоский друк із зволоженням друкарських форм займає на оглядовий період і буде займати надалі провідне місце у виробництві друкованої продукції. Дослідження всіх його складових елементів та оптимізація технологічного процесу, матеріалів, устаткування залишаються актуальними. Аналітичний огляд сучасного стану процесів, матеріалів і устаткування та патентний пошук визначили сталість тенденції до удосконалення всіх складових офсетного плоского друку та, водночас, й засвідчили відсутність глибоких і комплексних досліджень механізму спрацювання офсетних гумовотканинних полотнищ (ОГТП), змін складу, структури і властивостей їх поверхневих шарів під впливом факторів друкарського процесу.

Фізико-хімічні властивості та зносостійкість ОГТП декеля значною мірою визначають тиражну якість друкованої продукції та ефективність її виготовлення, що вказує на актуальність та перспективність обраної теми. Аналіз наукових робіт у цій галузі вказує на недостатню вивченість механізмів процесів, що відбуваються в системах “друкарська форма -- ОГТП” та “ОГТП -- відбиток”. При цьому не враховуються особливості відкритої триботехнічної системи друкарського контакту ОГТП, який проходить в активному середовищі: зволожувальний розчин -- фарба -- атмосферне довкілля. Отже, дослідження проблеми якості друкованої продукції та кваліметрії складових друкарського процесу залишаються актуальними, при тому що в недалекому майбутньому увиразнюється можливість персонального контролю кожного друкованого відбитку.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота тісно пов'язана з Державною програмою розвитку книговидання і преси України, затвердженою Указом Президента України № 58/95 від 28 лютого 1995 року, та виконувалась за бюджетними темами НІЦ ПОІНТ ВПФ НТУУ “КПІ”: № 2395 “Дослідження характеристик волокнистих матеріалів та розробка композиційного складу паперу для друку офортів”, в межах якої здобувачкою проведено дослідження оптичної густини друкарських відбитків залежно від ступеня спрацювання ОГТП; № 2653 “Створення нових очищувальних технологічних розчинів для якісного багатофарбового репродукування”, в якій здобувачкою здійснено оцінку впливу агресивності розчинів залежно від їх розбавляння водою на друкарсько-технічні властивості ОГТП; госпдоговірними темами: № 28 “Розробка засобів автоматизації стрічкопровідних підсистем рулонних друкарських машин” (НІЦ ПОІНТ ВПФ НТУУ “КПІ”), що в ній здобувачкою проведено систематизацію програмного забезпечення для регулювання суміщення фарб у рулонній друкарській машині; № 1 “Друкарня редакції газети “Вісті” в м. Бровари. Технологічні рішення (Технологія виробництва і механізація технологічних і під'ємно-транспортних операцій)” (кафедра технології поліграфічного виробництва ВПФ НТУУ “КПІ”), в якій здобувачкою складено специфікації запроектованого обладнання з урахуванням асортименту та друкарсько-технічних властивостей ОГТП.

Мета і завдання дослідження. Встановлення закономірностей змін перенесення фарби і зволожувального розчину поверхневими шарами ОГТП офсетного декеля залежно від їх спрацьованості під впливом параметрів друкарського контакту та розроблення науково обґрунтованих рекомендацій щодо раціональної експлуатації ОГТП.

Для досягнення поставленої мети слід було розв'язати такі задачі:

-- здійснити паспортизацію ОГТП і систематизувати їх друкарсько-технічні властивості;

-- виявити вплив змивних розчинів на деформаційні властивості і твердість ОГТП;

-- дослідити сприйняття та перенесення фарби та зволожувального розчину в залежності від спрацювання ОГТП;

-- виявити структурні зміни у поверхневих шарах ОГТП в процесі їхньої експлуатації;

-- визначити закономірності та причини спрацювання ОГТП;

-- розробити методи та засоби стабілізації друкарсько-технічних властивостей ОГТП в умовах експлуатації;

-- розробити комплексні науково обґрунтовані рекомендації щодо використання ОГТП.

Об'єктом досліджень обрано друкарський процес офсетного плоского друку із зволоженням друкарських форм.

Предметом досліджень визначено друкарсько-технічні властивості ОГТП, структуру їхніх поверхневих шарів; чинники, що впливають на їх зміну; параметри друкарського контакту та методи їх стабілізації.

Методи досліджень. Застосовувалися: математично-статистичні методи аналізу на основі гідродинаміки дисперсних систем; інфрачервона спектроскопія багаторазового порушеного повного внутрішнього відбивання; мас-спектроскопія десорбцією полем; фізико-механічні методи визначення пружно-еластичних характеристик твердості; сприйняття та перенесення фарби та зволожувального розчину, набрякання ОГТП; статистична обробка даних.

Наукова новизна одержаних результатів. Визначення і наукове обґрунтування закономірностей перенесення друкарської фарби і зволожувального розчину поверхневими шарами декеля офсетного плоского друку та механізму спрацювання ОГТП. Вперше встановлено вклад зміни структури і складу поверхні ОГТП на емульгування фарби.

Розроблено фізичну модель перенесення фарби, зволожувального розчину та водно-фарбової емульсії в друкарських контактах “друкарська форма -- поверхня ОГТП” та “ОГТП -- відбиток”.

Здійснено теоретичний аналіз матеріального балансу перенесення фарби і зволожувального розчину в друкарському контакті офсетного плоского друку зі зволоженням друкарських форм з урахуванням спрацювання ОГТП з позицій гідродинаміки дисперсних систем “рідина -- тверде тіло”.

Практичне значення одержаних результатів. На основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблено: комплексні науково обґрунтовані рекомендації щодо застосування поширеного асортименту розчинників і змивних засобів, які сприяють стабілізації друкарсько-технічних властивостей ОГТП офсетного декеля; спосіб оперативної термічної обробки поверхневих шарів ОГТП і оперативну методику контролю поверхневих властивостей ОГТП на всіх етапах експлуатації; вихідні вимоги на засоби термічної обробки та оперативної методики контролю спрацювання ОГТП; технологічні інструкції експлуатації ОГТП.

Основні положення роботи використано в теоретичному лекційному, практичному і лабораторному курсах дисципліни “Основи технології поліграфічного виробництва” (друкарські процеси) на ВПФ НТУУ “КПІ” для спеціальностей 7.091807.01 “Технологія поліграфічного виробництва”, 7.092701 “Технологія друкованих видань” та 7.090224 “Поліграфічні машини та автоматизовані комплекси”.

Особистий внесок здобувача. Наукові положення та основні ідеї, які виносяться на захист, розроблені й отримані здобувачкою самостійно. У публікаціях у співавторстві здобувачці належать: [1;2] -- пошук і систематизація поданої інформації; [7;9;11;14;15;16;19;21] -- експериментальні дослідження та аналіз даних; [3;6;12] визначення та аналіз друкарсько-технічних властивостей ОГТП.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи апробовані на 3-й та 4-й міжнародних науково-практичних конференціях “Квалілогія книги” (Львів, УАД, грудень 2000 р.; лютий 2002 р.); на 1-й, 2-й та 3-й науково-технічних конференціях студентів і аспірантів “Друкарство молоде” (Київ, НТУУ “КПІ”, 18 квітня 2001 р.; 22-23 травня 2002 р., 16 травня 2003 р.); на 1-й заочній міжнародній науковій конференції “Проблемы современной полиграфии” (Омск, 2002 р.); на 4-й міжнародній конференції “Комп'ютерні технології друкарства: алгоритми, сигнали, системи -- Друкотехн-2002” (Львів, 7-9 листопада 2002 р.). Диплом лауреата Першого (2002 р.) всеукраїнського конкурсу “Друкарство молоде” у номінації “Технологія поліграфічного виробництва” (друга премія).

Публікації. Основні матеріали дисертації опубліковані в 21 роботі, в тому числі 16 у фахових виданнях з технічних наук.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку літератури і додатків. Роботу викладено на 184 сторінках друкованого тексту, який вміщує 44 рисунка, 2 таблиці, 9 додатків на 43 сторінках. В бібліографії наведено 208 найменувань літературних джерел.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, визначено мету і завдання досліджень, наукову новизну, сформульовані практична цінність та рекомендації, наведено дані про апробацію, впровадження результатів роботи та про публікації.

У першому розділі “Аналітичний огляд сучасного стану технології використання декелів у офсетному плоскому друці” детально проаналізовано та визначено перспективні напрями розвитку методів друку з використанням технології переконтакту, зокрема офсетного плоского друку із зволоженням та без зволоження.

На основі проведеного аналізу визначено структуру і розроблено класифікацію декелів: піддекельного матеріалу та ОГТП офсетного плоского друку. Вивчено особливості та розроблено алгоритм експлуатації ОГТП.

Проаналізовано і узагальнено дослідження друкарсько-технічних властивостей ОГТП. Встановлено сучасний рівень основних показників ОГТП. За аналізом патентної та науково-технічної літератури з ретроспективою 11 років визначено пріоритетні напрями вдосконалення технології експлуатації ОГТП. Визначено якісні параметри оптимізації технології використання ОГТП в офсетному плоскому друці зі зволоженням друкарських форм. Узагальнено фактори і параметри впливу та управління тиражостійкістю гумовотканинних полотнищ офсетного плоского друку зі зволоженням друкарських форм.

На основі теоретичних триботехнічних уявлень висунуто гіпотезу про роботу ОГТП в системі “друкарська форма -- декель -- відбиток”.

Поставлено проблемне завдання -- встановити закономірності змін коефіцієнтів перенесення Кп(ф) і Кп(зв.р.) поверхневими шарами ОГТП офсетного декеля в залежності від спрацьованості під впливом параметрів друкарського контакту та розробити науково обґрунтовані рекомендації щодо раціональної експлуатації ОГТП.

У другому розділі “Методика дослідження” розроблено комплексну методику вивчення друкарсько-технічних властивостей ОГТП, що включає: технічний паспорт, в якому систематизовані властивості і параметри експлуатації ОГТП; вивчення параметрів (коефіцієнтів) сприйняття та перенесення фарби та зволожувального розчину; визначення впливу змивних розчинів за кінетикою набрякання в розчинниках та зміною пружно-еластичних характеристик ОГТП; дослідження властивостей поверхневих шарів ОГТП та їхнього складу.

Для експериментальних досліджень було відібрано 75 зразків ОГТП за трьома визначеними номінаціями: нові; в стадії припрацювання та стабільної роботи; спрацьовані, в неробочому стані -- місяць експлуатації, близько ста приладок, більше 1,0 млн подвійних контактів; компресійні, звичайні шліфовані, шліфовані і поліровані.

Серед них Consul; ПМН-1, ПМН-2; Vulcan-714, Vulcan Eco, 8500 Accu-Dot; Contrast; Amethyst, Ruby, Sapphire, Topaz; ATB; PRC, Perfect Dot-MX, FTC-Air Print-Plano; Savа Leader, Advantage New.

Перенесення фарби і зволожувального розчину оцінювали за визначеними коефіцієнтами Кп(ф) і Кп(зв.р.) в системах “друкарська форма ОГТП”, “ОГТП -- папір” за зміною маси шарів фарби і зволожувального розчину до і після друкування в постійних умовах на лабораторному прободрукарському пристрої “ЛП-2” ВНДІ поліграфії. Варіювали швидкість друку (V, м/с) в межах 0,5--4,5 та тиск (Р, МПа) -- 0,74--2,1. Визначали Кп(ф), Кп(зв.р.), кількість фарби (gо.д.), перенесеної з форми на 1 см2 офсетного декеля залежно від товщини шару фарби на формі (hф) при різних тиску (Р) і швидкості (V).

Для визначення товщини адсорбційного шару фарби, що утримується поверхневими шарами ОГТП при постійних P і V, досліджували перехід фарби з форми на ОГТП, а потім з ОГТП на папір, не змиваючи фарбу, до повного виснаження її шару на формі та ОГТП і припинення перенесення на папір.

Набрякання ОГТП оцінювали ваговим методом у розчинниках та багатокомпонентних змивних засобах. Визначення твердості НВ -- за Бринелем. Пружно-еластичні властивості ОГТП до і після набрякання оцінювали за деформаціями пружності (пр.), еластичності (ел.), повзучості (пов.) при їх стисканні й відновлюванні на твердомірі ТШР.

Поверхневі властивості ОГТП оцінювали за коефіцієнтом поверхневого натягу тестових розчинів. Оптичну густину (Dвідб.) вимірювали денситометром відбивного світла D 19C GretagMacbeth.

Структуру поверхні ОГТП визначали методом інфрачервоної спектроскопії багаторазового порушеного повного внутрішнього відбивання на спектрометрі UR-20. Вперше для аналізу поверхні ОГТП застосовано метод мас-спектроскопії десорбцією полем на мас-спектрометрі МИ 1201 ІЧ-спектрограми і мас-спектри аналізували шляхом порівняння з відомими з науково-технічних джерел.

Статистичну обробку результатів проводили за допомогою прикладного програмного забезпечення Microsoft Excel 2000.

У третьому розділі “Вплив параметрів технологічного процесу на ОГТП в триботехнічній системі “друкарська форма -- декель -- відбиток” наведено результати вивчення друкарсько-технічних властивостей ОГТП та запропоновано засоби оптимізації і впливу на їх роботоздатність.

Визначено закономірності зміни пружно-еластичних характеристик ОГТП під впливом змивних розчинів. Пружність зменшується залежно від виду розчинника та суміші в межах 10--50 %, еластичність збільшується, відповідно, у межах 10--30 %, повзучість -- 1--10 %. Агресивність розчинників за ступенем впливу: бутилацетат > етилцелозольв > уайт-спірит (бензин). Серед багатокомпонентних змивних засобів менший вплив виявляють Rotowash 60, Boettcherin 60.

Дослідження зміни коефіцієнту поверхневого натягу в результаті експлуатації ОГТП показало, що відбувається стійке зменшення поверхні ОГТП від первинного 70--62 та 52 -- 44 мН/м до повністю зруйнованого поверхневого шару відповідно 47 -- 38 мН/м під впливом факторів друкарського контакту.

Встановлено відмінності в перенесенні фарби для спрацьованих ОГТП: збільшення ефективної гладкості і зони повного насичення поверхні фарбою для ОГТП із в межах 70 -- 62 мН/м та їх зменшення для ОГТП із в межах 52--47 мН/м.Зміна тиску в парі “друкарська форма -- ОГТП” практично не впливає на коефіцієнт перенесення фарби з нового ОГТП на папір, який сягає 90--97 %. Нове ОГТП майже повністю передає фарбу на задруковуваний матеріал, залишаючи, однак, тонкий шар на поверхні гуми. Для спрацьованих ОГТП коефіцієнт фарбоперенесення значно менший, максимальні його значення 75 % спостерігаються за тиску в парі “друкарська форма -- ОГТП” 2,1 МПа і товщини шару фарби на формі 1,8--3,2 мкм. А за тиску 0,74 МПа коефіцієнт фарбоперенесення ледве сягає 45 %.

Зафіксовано зменшення перенесення зволожувального розчину при збільшенні товщини його шару на ОГТП та збільшенні тиску в друкарському контакті. При товщині шару зволожувального розчину в межах 1,8--3,0 мкм нові ОГТП передають його максимально (70 %), зі збільшенням товщини -- коефіцієнт перенесення падає. Для спрацьованих ОГТП коефіцієнт перенесення складає 80 % і зменшується до 33 % при збільшенні товщини.

Залежність коефіцієнта перенесення фарби й зволожувального розчину на папір від тиску в парі “ОГТП -- папір”. Для нових ОГТП характер залежності коефіцієнта перенесення фарби і зволожувального розчину практично однаковий. Суттєві відмінності спостерігаються за збільшення тиску в парі “ОГТП -- папір” (див. рис. 4 криві 1, 2). Для спрацьованих ОГТП коефіцієнт перенесення фарби зі спрацьованого ОГТП на папір знижується до 45--50 %, а перенесення зволожувального розчину становить майже 80 % за тиску 0,74 -- 1,5 МПа і падає до 50 % за 1,85--2,1 МПа.

Проведено дослідження насичення поверхні ОГТП фарбою і утворення адсорбційного шару. Відзначено зниження адсорбційного шару, що утримується поверхнею ОГТП в залежності від спрацювання. Встановлено його зменшення за однакових умов контакту з 0,5 до 0,35 мкм. Товщина адсорбційного шару для нових та припрацьованих ОГТП перебуває в межах: максимальних значень 0,5--0,9 мкм, мінімальних значень 0,1--0,35 мкм. Для спрацьованих ОГТП ці величини коливаються відповідно в межах 0,3--0,67 мкм і 0,2--0,1 мкм.

За результатами інфрачервоного та мас-спектроскопічного аналізів вперше визначено зміни складу і структури ОГТП. Виявлено наявність компонентів зволожувального розчину -- ізопропилового спирту і води -- у поверхневому шарі ОГТП. Зміни структури і молекулярного складу та поверхневих властивостей ОГТП впливають на їх зносостійкійсть та довговічність, а в кінцевому результаті -- і на якість відбитків.

Виявлено та обґрунтовано механізм зміни фарбосприйняття та перенесення фарби і зволожувального розчину на ОГТП та закономірності їх спрацювання. В процесі друкування під впливом тиску, швидкості і агресивності технологічного середовища в поверхневих шарах ОГТП відбуваються трибохімічні реакції. Механохімічна деструкція макромолекулярних ланцюгів призводить до зміни змочування. В поверхневих шарах ОГТП утворюються мономолекулярні шари компонентів зволожувального розчину ізопропанолу і води, які з часом конденсуються, адсорбуються і взаємодіють з радикалами, які утворюються при розриві високомолекулярних ланцюгів в результаті механохімічної деструкції, призводячи до зміни структури і молекулярного складу та поверхневих властивостей. При цьому в друкарському процесі порушується сприйняття і перенесення фарби та зволожувального розчину.

Фарба поступово нашаровується на полотнищі, і водночас збільшується кількість зволожувального розчину на ньому. Відбувається посилене поглинання фарбою зволожувального розчину, що призводить до емульгування фарби на поверхні ОГТП. Таким чином, визначено, що вплив на емульгування робить і ступінь спрацювання ОГТП.

У четвертому розділі “Аналітична модель перенесення та емульгування фарби і зволожувального розчину на поверхні ОГТП” вперше з позицій гідродинаміки дисперсних систем “рідина -- тверде тіло” проведено теоретичний аналіз процесів фарбоперенесення в друкарському контакті за результатами проведених досліджень з урахуванням спрацювання ОГТП.

Розроблено фізичну модель перенесення фарби (зволожувального розчину, водно-фарбової емульсії) у вигляді схеми розподілу шарів між поверхнями контакту.

Визначено, що рівняння матеріального балансу за умов ідеального фарбоперенесення матиме такий вигляд:

h1 + h2 + h3 = h3 + h4 + h6 + h7

h1 + h2 = h4 + h6 + h7

Представимо h1 = hф - hОГТП, тоді

hф - hОГТП + h2 = h4 + h6 + h7

За відомим рівнянням Уолкера-Фецко запишемо

hОГТП = h3 + h2 (hф - h3)

Підставивши вираз у рівняння, отримаємо

hф - h3 - h2hф + h2h3 + h2 = h4 + h6 + h7

(1 - h2) hф - (1 - h2) h3 + h2 = h4 + h6 + h7

Виразимо кількість вільної фарби на ОГТП через h2

h4 = h2 - h6

Підставимо вирази

(1 - h2) hф - (1 - h2) h3 = h7

(1 - h2) (hф - h3) = h7

Вираз справедливий за умов h2 > 0. В цьому випадку

hф = h7 + h3

Розглянуто гідродинамічний баланс і перенесення маси за постійних умов друкування. На основі викладок (4.11) при стаціонарній течії рідини, яка має певну в'язкість і знаходиться на певній віддалі від міжфазної границі, складено і проаналізовано рівняння конвективної дифузії.

При стаціонарних (усталених, зрівноважених) умовах фарбоперенесення ототожнено з конвективним перенесенням маси.

Розглянуто за тих же стаціонарних умов фарбоперенесення поблизу границі розподілу фаз (на поверхневих шарах ОГТП). Згідно з рис. 5, шар фарби на ОГТП h2 ототожнено з гідродинамічним шаром, а h3 -- з дифузійним граничним.

Складено і проаналізовано рівняння товщини гідродинамічного граничного шару з урахуванням критеріїв Рейнольдса і Пекле. Співвідношення дифузійного граничного і гідродинамічного шарів фарби на ОГТП.

де Pr -- дифузійний критерій Прандля.

Вираз (4.13) відповідає теоретичним положенням гідродинамічного граничного шару, h2 значно більша за h3. Критерій Прандля змінюється в широких межах, але значно більший одиниці. При

Pr ” 1 і Re < 1

справедливе співвідношення

Pe = Pr Re ” 1

де Ре -- дифузійний критерій Пекле, Re -- критерій Рейнольдса.

Таким чином, перенесення рідини здійснюється за рахунок конвективного механізму.

Встановлено, що спрацювання ОГТП змінює матеріальний баланс в бік збільшення на його поверхні товщини шарів -- фарби, зволожувального розчину, водно-фарбової емульсії, тобто відбувається нестаціонарна конвективна дифузія матеріального потоку до поверхні ОГТП.

За цих умов

де -- граничний шар ОГТП при Re > 0, f (и, Re) > 1.

При Re ? 0 значення функції f (и, Re) ? 1 при ? > р. Це область поверхні ОГТП зі сферичними порами, для якої

Для всієї іншої поверхні ОГТП буде

при Re ? 0, f (и, Re) < 1.

На основі аналізу матеріального балансу фарбоперенесення з позицій гідродинаміки дисперсних систем через вираз вперше показано зв'язок шарів фарби на ОГТП через критерій Прандля.

У п'ятому розділі “Виробничі випробування і рекомендації до впровадження результатів роботи” узагальнено практичний досвід експлуатації ОГТП. Визначено основні вимоги до ОГТП упродовж часу експлуатації. Розроблені і перевірені на виробництві практичні рекомендації щодо зменшення впливу експлуатаційних середовищ на властивості ОГТП. Розроблено технологічну інструкцію “Процес експлуатації гумовотканинних полотнищ офсетного плоского друку”, яка включає розроблені метод термічної обробки поверхні ОГТП та оперативну методику контролю їх поверхневих властивостей, яка забезпечує контроль, термічну обробку, тестування та стабільну експлуатацію ОГТП.

У Додатках до дисертаційної роботи наведено: паспорт експлуатації ОГТП, технічні характеристики ОГТП, акти випробувань та впровадження рекомендацій щодо застосування змивних засобів, вихідні вимоги на опромінювач для термічної обробки поверхні ОГТП та засіб оперативної методики контролю поверхневих властивостей ОГТП, технологічну інструкцію процесу експлуатації ОГТП, результати статистичної обробки даних.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розв'язано наукову задачу встановлення закономірностей змін коефіцієнтів перенесення фарби і зволожувального розчину поверхневими шарами ОГТП офсетного декеля залежно від його спрацьованості під впливом параметрів друкарського контакту та розроблено науково обґрунтовані рекомендації щодо раціональної експлуатації ОГТП.

При цьому отримано такі результати:

1. Здійснено аналіз напрямів розвитку методів друку непрямого контакту і обґрунтовано перспективність офсетного плоского друку зі зволоженням друкарських форм. Узагальнено конструкцію, розроблено класифікації ОГТП та піддекельних матеріалів, алгоритм процесу підготовки та експлуатації ОГТП. Основними якісними параметрами обрано коефіцієнти сприйняття та перенесення фарби і зволожувального розчину. Висунуто гіпотезу роботи ОГТП в системі “друкарська форма -- декель -- відбиток”.

2. Вперше розроблено комплексну методику вивчення друкарсько-технічних властивостей ОГТП, яка включає розробку технічного паспорта; визначення впливу змивних розчинів, фарби, зволожувального розчину на твердість та пружно-еластичні параметри; дослідження сприйняття та перенесення фарби та зволожувального розчину; вивчення властивостей і зміни структури поверхневих шарів.

3. За результатами дослідження впливу розчинників та їхніх сумішей на зміну твердості і пружно-еластичних характеристик ОГТП встановлено зменшення деформації пружності в межах 10--50 %, збільшення еластичності в межах 10 -- 30 % та повзучості в межах 1--10 % залежно від виду розчинника та часу його використання; зменшення твердості залежно від складу поверхневого шару ОГТП.

4. Встановлено тенденцію до зниження коефіцієнту поверхневого натягу ОГТП під впливом факторів друкарського контакту від 70--62 мН/м до 47--38 мН/м.

5. Виявлено та обґрунтовано закономірності зміни перенесення фарби та зволожувального розчину ОГТП залежно від їх спрацьованості, що підтвердило висунуту гіпотезу. Встановлено відмінності в перенесенні фарби для спрацьованих ОГТП: збільшення ефективної гладкості і зони повного насичення поверхні фарбою для ОГТП із ? в межах 70--62 мН/м та їх зменшення для ОГТП із ? в межах 52--47 мН/м; зменшення перенесення зволожувального розчину при збільшенні товщини його шару на ОГТП. Встановлено зменшення адсорбційного шару залежно від спрацьованості ОГТП за однакових умов контакту з 0,5 до 0,35 мкм.

6. За результатами мас-спектроскопічного аналізу вперше визначено зміни складу поверхні ОГТП під впливом факторів контакту у офсетному плоскому друку зі зволоженням друкарських форм. Встановлено присутність іонів H3O+ та C2H5+ у поверхневих шарах спрацьованих ОГТП, що відповідає появі компонентів зволожувального розчину -- ізопропилового спирту і води. За результатами інфрачервоної спектроскопії багаторазового порушеного повного внутрішнього відбивання встановлено перерозподіл інтенсивностей і зникнення смуг поглинання відповідно 1090--1100, 1770, 1560 см-1, що свідчить про втрату робочим шаром ОГТП окремих інгредієнтів під час друкування. Обґрунтовано механізм спрацювання поверхневих шарів ОГТП і вплив зміни їх складу і структури на емульгування фарби.

7. Вперше з позицій гідродинаміки дисперсних систем “рідина -- тверде тіло” здійснено теоретичний аналіз та розроблено аналітичну модель перенесення фарби, зволожувального розчину, водно-фарбової емульсії в офсетному плоскому друці зі зволоженням друкарських форм. Обґрунтовано аналітичні вирази матеріального балансу фарбоперенесення та через критерій Прандля показано зв'язок шарів фарби на ОГТП з втратою їх друкарсько-технічних властивостей в результаті спрацювання.

8. Розроблено вихідні вимоги на засоби термічної обробки та оперативної методики контролю поверхневих властивостей ОГТП; технологічні інструкції, які охоплюють вхідний контроль ОГТП, оцінку їх друкарсько-технічних характеристик та контроль якості поверхневих властивостей ОГТП в період експлуатації в процесі друкування. Розроблено і перевірено на виробництві практичні рекомендації щодо зменшення впливу експлуатаційних середовищ на властивості ОГТП.

Основні положення дисертації викладені в роботах

1. Зоренко О. В., Пендерецька С. О. Сучасні тенденції розвитку гумовотканинних полотнищ // Квалілогія книги: Зб. наук. пр. -- Львів: Вид-во НУ “Львівська політехніка”, 2000. -- Вип. 3. -- С. 97--102.

2. Зоренко О. В., Величко О. М. Триботехнічні властивості офсетного декеля Друкарство. -- 2000. -- № 2 (31). -- С. 62--63.

3. Зоренко О., Величко О. Закономірності зміни друкарсько-технічних властивостей декелів // Друкарство. -- 2000. -- № 5(34). -- С. 66--67.

4. Зоренко О. В. Пружно-пластичні характеристики офсетного декеля // Наукові записки. -- Львів: УАД, 2001. -- Вип. 3. -- С. 35--38.

5. Зоренко О. В. Паспортизація гумовотканинних полотнищ // Поліграфія і видавнича справа. -- Львів: УАД, 2001. -- № 37. -- С. 112--114.

6. Зоренко О., Величко О. Друкарсько-технічні властивості офсетних декелів Друкарство. -- 2001. -- № 5(40). -- С. 66--68.

Здобувачці належить проведення експериментальних досліджень, вивчення та аналіз друкарсько-технічних властивостей офсетних гумовотканинних полотнищ.

7. Величко О. М., Зоренко О. В. Склад і структура гумовотканинних полотнищ // Квалілогія книги: Зб. наук. пр. -- Львів: ПТВФ “Афіша”, 2002. -- Вип. 4. -- С. 61--66.

8. Зоренко О. Поверхневі фізико-хімічні властивості офсетних гумовотканинних полотнищ // Комп'ютерні технології друкарства: Зб. наук. пр. -- Львів: Фенікс, 2002. -- № 7. -- С. 244--245.

9. Величко О., Зоренко О., Чепурна К. Дослідження властивостей фарбових валиків // Друкарство. -- 2002. -- № 3(44). -- С. 50--53.

10. Зоренко О. В. Вплив факторів друкарського процесу на фарбосприйняття офсетних гумовотканинних полотнищ // Наукові записки. -- Львів: УАД, 2002. -- Вип. 5. -- С. 42--45.

11. Величко О. М., Зоренко О. В., Чепурна К. О. Вплив змивних засобів на набрякання фарбових валиків // Поліграфія і видавнича справа. -- Львів: УАД, 2002. -- № 38. -- С. 66--71.

12. Величко О., Зоренко О., Розум О. Проблеми фарбоперенесення в плоскому офсетному друці // Друкарство. -- 2002. -- № 5(46). -- С. 76--78.

13. Зоренко О. Перенесення зволожувального розчину офсетними гумовотканинними полотнищами // Комп'ютерні технології друкарства: Зб. наук. пр. -- Львів: Фенікс, 2002. -- № 8. -- С. 195--198.

14. Величко О. М., Зоренко О. В. Матеріальний баланс фарбопере-несення офсетного гумовотканинного полотнища // Квалілогія книги: Зб. наук. пр. -- Львів: ПТВФ “Афіша”, 2002. -- Вип. 5. -- С. 73--79.

Здобувачці належить проведення теоретичних досліджень, аналіз та узагальнення фарбоперенесення офсетних гумовотканинних полотнищ.

15. Величко О., Зоренко О., Морфлюк В. Друкарсько-технічні властивості паперу нового композиційного складу // Друкарство -- 2003. -- № 2(49) -- С. 72--74.

16. Зоренко О. В., Чепурна К. О. Кінетика набрякання офсетних гумовотканинних полотнищ // Наукові записки. Львів: УАД, 2003. -- Вип. 6. С. 61--63.

17. Зоренко О. В. Друкарсько-технічні властивості гумовотканинних полотнищ // Тези доповідей 1-ї наук.-техн. конф. студентів і аспірантів “Друкарство молоде”. -- Київ: ВПФ НТУУ “КПІ”, 2001. -- С. 24--27.

18. Зоренко О. В. Вплив властивостей офсетних гумовотканинних полотнищ на якість друкованої продукції // Тези доповідей 2-ї наук.-техн. конф. студентів і аспірантів “Друкарство молоде”. -- Київ: ВПФ НТУУ “КПІ”, 2002. С. 5--7.

19. Зоренко О. В., Розум О. Ф. Исследование свойств офсетных резинотканевых полотен // Материалы І заочной Междунар. науч. конф. “Проблемы современной полиграфии”. -- Омск, 2002. -- С. 43--47.

20. Зоренко О. Гідродинаміка фарбоперенесення офсетних полотен // Тези доповідей 3-ї наук.-техн. конф. студентів і аспірантів “Друкарство молоде”. Київ: ВПФ НТУУ “КПІ”, 2003. -- С. 5--9.

21. Зоренко О. В., Розум О. Ф. Друкарсько-технічні властивості гумовотканинних полотнищ офсетного плоского друку // Технологія і техніка друкарства: Зб. наук. пр. -- Київ: ВПФ НТУУ “КПІ”, 2003. -- Вип. 1. -- С. 18--23.

Анотація

Зоренко О. В. Закономірності перенесення поверхневим шаром гумовотканинного полотнища офсетного плоского друку фарби та зволожувального розчину. -- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.01. -- “Машини і процеси поліграфічного виробництва”. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2003.

Дисертація присвячена встановленню закономірностей змін перенесення фарби і зволожувального розчину поверхневими шарами гумовотканинних полотнищ офсетного декеля залежно від їх спрацьованості під впливом параметрів друкарського контакту та розробленню науково обґрунтованих рекомендацій щодо раціональної експлуатації офсетних гумовотканинних полотнищ.

Вперше встановлено вклад зміни структури і складу поверхні ОГТП на емульгування фарби. Розроблено фізичну модель перенесення фарби, зволожувального розчину та водно-фарбової емульсії в друкарських контактах “друкарська форма -- поверхня ОГТП” та “ОГТП -- відбиток”. Здійснено теоретичний аналіз матеріального балансу перенесення фарби і зволожувального розчину в друкарському контакті офсетного плоского друку зі зволоженням друкарських форм з урахуванням спрацювання ОГТП з позицій гідродинаміки дисперсних систем “рідина -- тверде тіло”. Обґрунтовано механізм спрацювання поверхневих шарів полотнищ, аналітичні вирази матеріального балансу фарбоперенесення.

Розроблено технологічну інструкцію експлуатації полотнищ, вихідні вимоги на засоби термічної обробки та оперативну методику контролю їхньої якості, практичні рекомендації щодо зменшення впливу агресивного середовища в період експлуатації.

Ключові слова: гумовотканинне полотнище; декель; зволожувальний розчин; офсетний плоский друк; фарбоперенесення.

Аннотация

Зоренко О. В. Закономерности переноса поверхностным слоем резинотканевого полотна офсетной плоской печати краски и увлажняющего раствора. -- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.01. -- “Машины и процессы полиграфического производства”. -- Национальный технический университет Украины “КПИ”, Киев, 2003.

Диссертация посвящена определению закономерностей изменения переноса краски и увлажняющего раствора поверхностными слоями резинотканевых полотен офсетного декеля в зависимости от их износа под влиянием параметров печатного контакта и разработке научно обоснованных рекомендаций по рациональной эксплуатации офсетных резинотканевых полотен.

Изучены особенности и разработаны алгоритм эксплуатации, классификация офсетных резинотканевых полотен и поддекельных материалов.

Разработана комплексная методика изучения печатно-технических свойств офсетных резинотканевых полотен и осуществлена их паспортизация.

Оценено влияние технологических сред и определены закономерности изменения твердости и упруго-эластических характеристик -- уменьшения деформации упругости и увеличения эластичности и ползучести офсетных резинотканевых полотен.

Выявлено уменьшение поверхностного натяжения офсетных полотен в зависимости от режимов печатания и отличие в переносе краски и увлажняющего раствора для отработанных офсетных резинотканевых полотен -- увеличение эффективной гладкости и зоны полного насыщения поверхности краской для полотен с коэффициентом поверхностного натяжения в пределах 70--62 мН/м и их уменьшение для полотен с коэффициентом поверхностного натяжения в пределах 52--47 мН/м, а также уменьшение переноса увлажняющего раствора при увеличении толщины его слоя на отработанных офсетных резинотканевых полотнах. Проведены исследования насыщенности поверхности офсетных резинотканевых полотен краской и образования адсорбционного слоя.

С использованием инфракрасной спектроскопии многократного нарушенного полного внутреннего отражения и масс-спектроскопического анализов впервые определены изменения состава и структуры поверхности офсетных резинотканевых полотен под влиянием параметров контакта в офсетной плоской печати с увлажнением печатних форм.

Установлено присутствие в поверхностных слоях отработанных полотен компонентов увлажняющего раствора -- изопропилового спирта и воды, которые со временем конденсируются, адсорбируются и, взаимодействуя с радикалами, которые образовались при разрыве высокомолекулярных цепочек в результате механо-химической деструкции, приводят к изменению структуры, молекулярного состава и поверхностных свойств офсетных резинотканевых полотен.

Впервые осуществлен теоретический анализ и разработана аналитическая модель переноса краски, увлажняющего раствора и водно-красочной эмульсии в печатном процессе офсетной плоской печати с увлажнением печатних форм с учетом износа офсетных резинотканевых полотен. Обоснованы аналитические выражения материального баланса краскопереноса и показана связь толщины слоев краски с изменением структуры поверхности офсетных резинотканевых полотен в результате их износа.

Разработаны и проверены на производстве практические рекомендации по уменьшению влияния эксплуатационных сред на свойства офсетных резинотканевых полотен; технологическая инструкция эксплуатации офсетных резинотканевых полотен; выходные требования на способ термической обработки и оперативную методику контроля качества офсетных резинотканевых полотен в период эксплуатации в процессе печатания.

Ключевые слова: декель; краскоперенос; офсетная плоская печать; резинотканевое полотно; увлажняющий раствор.

summary

Zorenko O. V. Conformity to the law transference of ink and wetting solution by the surface layer of rubber blanket of offset printing. -- Manuscript.

The thesis on a degree of candidate of engineering sciences on the speciality 05.05.01. -- “Machines and Processes of Printing Production”. -- National Technical University of Ukraine the “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2003.

Thesis is devoted to establishment of conformities to the law of changes of transference of ink and wetting solution by the surface layer of offset rubber blanket depending on their harmony in work under act of parameters of printing contact and to development scientifically of recommendations in relation to the rational exploitation of offset rubber blanket.

First a deposit is set of change of structure and composition of surface of offset rubber blanket on the emulsification ink. A physical model is developed of transference of ink, wetting solution and emulsion water-ink in the printing contacts “printing form -- surface offset rubber blanket” and “offset rubber blanket -- imprint”. The theoretical material statement analysis is carried out of transference of ink and wetting solution in the printing contact of the offset printing with moistening of printing forms taking into account wear of offset printing from positions of hydrodynamics of the dispersion systems “liquid --solid”. A mechanism is grounded of wear surface of offset rubber blanket. The analytical expressions are grounded of material balance of transference of ink.

Technological instruction, initial requirements on the tools of heat treatment and operative method of control of quality and practical recommendations of operating environments on property in the process of printing of offset rubber blanket in the period of exploitation are developed.

Keywords: blanket; offset printing; rubber blanket; transference of ink; wetting solution.

Размещено на Allbest.ur