Удосконалення технологічного процесу експлуатації фарбових валиків малоформатних офсетних друкарських машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ФАРБОВИХ ВАЛИКІВ МАЛОФОРМАТНИХ ОФСЕТНИХ ДРУКАРСЬКИХ МАШИН

05.05.01. - Машини і процеси поліграфічного виробництва

ЧЕПУРНА Катерина Олександрівна

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Видавничо-поліграфічному інституті Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут»
Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор

Величко Олена Михайлівна, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Міністерство освіти і науки України, завідувач кафедри репрографії

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України

Гавриш Анатолій Павлович, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Міністерство освіти і науки України, професор кафедри технології машинобудування

кандидат технічних наук, доцент,

Маїк Володимир Зіновійович, Українська академія друкарства, Міністерство освіти і науки України, проректор

Захист відбудеться «_12__» ___червня__ 2009 р. о _14:00_ год.
на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.002.10 у ВПІ НТУУ «КПІ»,

02025, м. Київ, вул. Володимирська, 7 (корпус 25), ауд. 10.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці НТУУ «КПІ»,

03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37.

Автореферат розісланий «_04_» _травня___ 2009 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради В. А. Ковальов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

фарбовий друк валик експлуатація

Актуальність теми. Плоский офсетний друк є потужним складником поліграфічної галузі, високомеханізованим та високоавтоматизованим комплексом виробництва найрізноманітнішої продукції від навчальних підручників до газет і рекламних плакатів. Економічність способу при накладах від двох тисяч до декількох мільйонів відбитків визначається раціональним веденням технологічного процесу друкування, дотриманням нормативних вимог.

Сучасна тенденція збільшення числа видань з одночасним скороченням їх накладів підвищує інтенсивність експлуатації фарбових апаратів друкарських машин. Насичення ринку новими витратними матеріалами без всебічного їх випробовування у виробничих умовах призводить до стохастичності виробництва і зменшення якості продукції, унеможливлює її прогнозування. Все це знижує ефективність офсетного друку, його продуктивність і стабільність.

Вплив умов експлуатації фарбових валиків на зміни їх фізико-хімічних властивостей, що призводять до порушення фарбоперенесення і зниження оптичної густини відбитків, недостатньо вивчені. Практично відсутні дані про вплив частоти і тривалості взаємодії валиків зі змивними і очищувальними засобами на коливання оптичної густини у площині відбитка при друкуванні.

Комплексне дослідження друкарсько-технічних властивостей фарбових валиків з метою встановлення закономірностей впливу параметрів експлуатації на живлення фарби фарбовими валиками для стабілізації друкарського процесу плоского офсетного друку та прогнозування ресурсу роботоздатності фарбових валиків -- є актуальним науковим завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає Концепції національної інформаційної політики України, Закону України «Про пріоритетні напрямки інноваційної діяльності в Україні» № 433-ІV від 16 січня 2003 р. та Основним напрямам науково-технічного розвитку книговидання і преси до 2010 р., затвердженим Наказом Держкомтелерадіо № 180 від 21 липня 2003 р. Робота виконувалась згідно з планів наукових досліджень за бюджетною темою НІЦ ПОІНТ ВПІ НТУУ «КПІ» № 2653 «Створення нових очищувальних технологічних розчинів для якісного багатофарбового репродукування» (01.01.2003-31.12.2005), в якій здобувачкою виконано патентний пошук; проведено оцінку впливу агресивності змивних засобів залежно від їх розведення водогінною водою на властивості фарбових валиків та статистичну обробку отриманих результатів, побудовано графічні залежності; запропоновано і досліджено вплив сірчанокислого алюмінію, гліцерину для зменшення впливу водогінної води на ступінь набрякання валиків у нових очищувальних засобах.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи -- встановлення закономірностей впливу параметрів експлуатації на живлення фарбою фарбовими валиками залежно від їх спрацювання для стабілізації друкарського процесу плоского офсетного друку та розроблення науково обгрунтованих рекомендацій щодо їх раціональної експлуатації.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

- провести аналіз сучасного стану та визначити тенденції розвитку фарбових апаратів машин плоского офсетного друку;

- розробити математичну модель прогнозування живлення фарби і процесу контролю за експлуатацією фарбових валиків;

- дослідити технологічні параметри експлуатації фарбових валиків, їх вплив на перенесення фарби у фарбовому апараті і якість відбитків впродовж друкування;

- розробити змивні засоби для обробки поверхні, які б сприяли збільшенню ресурсу експлуатації фарбових валиків;

- розробити заходи по удосконаленню технологічного процесу експлуатації фарбових валиків.

Об'єктом дослідження є друкарський процес плоского офсетного друку.

Предмет дослідження -- друкарсько-технічні властивості фарбових валиків, їх зміна під впливом умов експлуатації, а також оптичні властивості відбитків залежно від ступеня спрацювання валиків.

Методи дослідження. Визначення твердості, набрякання фарбових валиків у змивних засобах; хімічний аналіз; титрометрія; спектрофотометрія. Моделювання друкарського контакту у лабораторному прободрукарському пристрої ЛП-2, лабораторному стенді тертя; виробничі випробування на машинах плоского офсетного друку Аdast Romayor 314 і Romayor 315. Статистичну обробку результатів дослідження, регресійний аналіз експериментальних даних здійснювали у пакетах Microsoft Excel 7.0, MS Visual C ++ 2005.

Наукова новизна одержаних результатів. 1. Вперше встановлено закономірності зміни оптичної густини відбитків залежно від підвищення твердості та ступеня набрякання фарбових валиків і зміни поверхневих властивостей у змивних засобах під впливом параметрів експлуатації фарбового апарата офсетних друкарських машин.

2. Розроблено і обгрунтовано математичну модель живлення фарбою у вигляді регресійного рівняння впливу властивостей фарбових валиків і їх експлуатації на оптичну густину відбитків, що дозволяє прогнозувати перебіг технологічного процесу друкування.

3. Вперше встановлено інтенсифікацію набрякання фарбових валиків залежно від ступеня їх спрацювання і властивостей води, яка застосовується для виготовлення і розбавлення змивних засобів.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблена методика комплексного контролю за експлуатацією та станом покриття фарбових валиків, яка сприяє нормалізації процесу експлуатації фарбових валиків, зменшенню собівартості продукції на поліграфічних підприємствах.

Розроблено змивні засоби для видалення друкарської фарби, на які отримано патенти України, та рекомендації щодо коректного застосування водогінної води для розбавлення існуючих змивних засобів та вибору відповідних змивних засобів з метою зменшення ступеня набрякання валиків; раціонального застосування розчинників та змивних засобів для поліпшення друкарсько-технічних властивостей контактувальних пар, що підтверджено актами випробування і впровадження на підприємствах галузі: ТОВ «Десса», ДП «Друкарня Державного управління справами».

Розроблено технологічну інструкцію контролю за фарбовими валиками на підприємствах, яка включає оперативні методики визначення твердості покриття фарбових валиків, періодичного контролю якості друкування за розробленим тестом і регламентує періодичність контролю та умови і методи проведення випробувань.

Основні положення роботи впроваджені у навчальний процес підготовки фахівців за напрямом 0515 «Видавничо-поліграфічна справа» за кваліфікаційно-освітніми рівнями бакалавр, спеціаліст, магістр у лекційному курсі та лабораторних і практичних завданнях кредитних модулів дисциплін «Управління і оптимізація технологічних процесів», «Проектування технологічних процесів», «Проектування і розрахунок технологічних процесів.

Особистий внесок здобувача. Наукові положення та основні ідеї, які виносяться на захист: пошук, узагальнення та систематизація інформації, розроблення та апробація оперативної методики контролю спрацювання фарбових валиків, систематизація методів діагностики друкарських машин, розроблення і апробація тест-форми, технологічна інструкція контролю за валиками розроблені й отримані здобувачкою самостійно. У публікаціях у співавторстві здобувачці належать: [9-12] -- пропозиції уведення до складу змивних засобів сірчанокислого алюмінію, гліцерину, метилового ефіру ріпакової олії; їх дослідження і встановлення впливу на друкарсько-технічні властивості валиків; [2, 4] -- експериментальні дослідження, аналіз та розрахунок даних, висновки.

Апробація результатів дисертації. Основні результати оприлюднені на першій науково-практичній конференції студентів, магістрантів, аспірантів «Квалілогія книги» (Львов, 2006); на четвертій міжнародній конференції «Комп'ютерні технології друкарства: алгоритми, сигнали, системи -- Друкотехн-2002» (Львів, 2002); на дев'ятому та десятому міжнародних молодіжних форумах «Радіоелектроніка і молодь в ХХІ ст.» (Харьків, 2005, 2006); I-VII науково-технічних конференціях студентів і аспірантів «Друкарство молоде» ВПІ НТУУ «КПІ» (Київ, 2001-2007 рр.); на засіданнях кафедри технології поліграфічного-виробництва ВПІ НТУУ «КПІ». За результатами роботи отримано першу премію у номінації «Технологія поліграфічного виробництва» Всеукраїнського конкурсу «Друкарство молоде», організованого ВАТ «УкрНДІСВД» та редакцією часопису «Друкарство» (2003 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 18 наукових праць, з них 8 у фахових виданнях та 4 патенти України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку літератури та додатків. Матеріал викладено на 182 сторінках друкованого тексту, який вміщує 45 рисунків, 10 таблиць, 16 додатків на 42 сторінках. В бібліографії наведено 211 найменувань літературних джерел.

ЗМІСТ РОБОТИ

У Вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано її мета та завдання, наукову новизну, практичну цінність, наведено основні наукові і практичні результати досліджень, а також результати апробації роботи.

У першому розділі «Сучасний стан, проблеми і перспективи розвитку фарбових апаратів і їх складників» проаналізовано сучасний стан фарбових апаратів машин плоского офсетного друку, їх конструкційні особливості, перспективи розвитку автоматизованого управління процесом живлення фарбою, розроблено класифікацію фарбових апаратів. Встановлено роль фарбових валиків у процесі живлення фарбою, проаналізовано і узагальнено склад і властивості покриття фарбових валиків та показники їх якості. Встановлено сучасний асортимент змивних засобів, що має різний вплив на фарбові валики залежно від покриття. Визначено зміну показників твердості, коефіцієнту поверхневого натягу, ступеня набрякання фарбових валиків під впливом технологічного середовища їх експлуатації. На підставі аналітичного огляду визначено технологічні основи процесу живлення фарби, які полягають у встановленні впливу параметрів технологічного середовища експлуатації фарбових валиків на їх друкарсько-технічні властивості. Визначено задачі дослідження, напрями їх реалізації та мету роботи.

У другому розділі «методикА проведення експериментальних досліджень» розроблено комплексну методику вивчення друкарсько-технічних властивостей фарбових валиків, яка включає: паспорт експлуатації фарбових валиків, в якому систематизовані основні показники та параметри експлуатації, періоди проведення контролю фарбових валиків; оперативну методику визначення твердості фарбових валиків в машині; тест-форму для визначення показника рівномірного живлення фарби; визначення впливу сучасних змивних засобів за ступенем набрякання та зміною пружно-еластичних характеристик фарбових валиків під впливом експлуатації.

Для експериментальних досліджень було обрано зразки матеріалів фарбових валиків фірми «Десса»: еластомери «Монотан» та гумові твердістю 20, 30, 40 од. за Шором; фарбові валики друкарських машин плоского офсетного друку Romayor 314, 315. Серед сучасного асортименту змивних засобів обрано: Rotowash 60, Hydrowash 60, Bцettcherin 60, WVM-111, Vegra 220063, також розчинники уайт-спірит, скипідар, зразки води із значеннями показника кислотності pH у межах 6,0-7,75, загальної жорсткості -- 1,5-6,3 мг/дм³. Набрякання фарбових валиків оцінювали ваговим методом за розробленим алгоритмом; визначення твердості за Бринелем та Шором. Пружно-еластичні характеристики матеріалів фарбових валиків до і після набрякання оцінювали за деформаціями пружності _пр, еластичності _ел, пластичності _пл. Поверхневі властивості фарбових валиків оцінювали за коефіцієнтом поверхневого натягу , мН/м тестової рідини -- суміш спирту етилового та дистильованої води, з відомими показниками , яку наносили на поверхню зразків фарбових валиків. Визначення показників кислотності рН і загальної жорсткості водогінної води проводили за оперативними методиками Druckerei Service, MERCK KgaA, Macherey-Nagel та лабораторним хімічним аналізом. Приготування нових змивних засобів здійснювали в лабораторних умовах шляхом розчинення відповідних компонентів при температурі 20-50 С при перемішуванні в лабораторній мішалці зі швидкістю 100 об./хв. Наявність розшарування утворених емульсій спостерігали протягом 24 год.

Коефіцієнт фарбосприйняття матеріалів фарбових валиків визначали на лабораторному прободрукарському пристрої «ЛП-2» ВНДІ поліграфії при тиску 0,74-1,11 МПа, і швидкості 0,5-1,5 м/с. Визначали оптичну густину відбитка денситометром D 19C GretagMacbeth.

Виробничі випробування розробленої тест-форми здійснювали за розробленим алгоритмом на друкарській машині Romayor 314 і Romayor 315 у друкарні Державного Управління Справами Президента України (ДП «Друкарня ДУС»), яка за структурою, обсягом виконання замовлень, парком устаткування відноситься до середньо-серійного виробництва. Вимірювання і оцінка денситометричних показників відбитків здійснювалася за допомогою денситометра X-Rite 800.

Для проведення математичної обробки розроблено автоматизовану програму розрахунку статистичної обробки даних у Microsoft Excel 2000, для розрахунку рівняння регресії застосовано програму MS Visual C++ 2005.

У третьому розділі «Вплив технологічного ПРОЦЕСУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ФАРБОВИХ ВАЛИКІВ НА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ І ЯКІСТЬ ВІДБИТКІВ» на основі проведених досліджень розроблена модель триботехнічних взаємодій між елементами системи «фарбовий валик--технологічне середовище». Дослідження цих взаємодій, виявлення структурних перетворень в матеріалах елементів системи дає можливість спрогнозувати зміни, що відбуваються в системі; оптимізувати друкарський процес та розробити рекомендації для підвищення його надійності. Емпірично залежність ресурсу роботоздатності можна описати залежністю: Y_і=F(X₁, X₂, ..., X₅, Q₁, Q₂, ..., Q₄, G₁, G₂) + E, де Е - випадкова величина враховує вплив різних факторів: стаж роботи персоналу, кваліфікацію друкаря і т.п. Множину факторів, що впливають на роботоздатність фарбових валиків, можна поділити на керовані, які включають технологічні та експлуатаційні параметри, та на частково керовані -- конструкційні. Відповідно аналізуючи та регулюючи ці фактори можна збільшити ресурс роботоздатності фарбових валиків.

Здійснено інструментальний аналіз віддрукованого накладу розробленої тест-форми. Визначено показники оптичної густини відбитків, віддрукованих на машинах Adast Romayor 314, 315. На машині 314 отримані низькі значення оптичної густини, що свідчить про спрацювання фарбових валиків; результати на офсетному папері складають 0,80,05 Б, а на крейдованому в межах норми -- 1,40,05 Б. На машині 315 отримані дані загалом відповідають встановленим межам оптичної густини за різними нормативними даними, і складають для офсетного паперу -- (1,2-1,55)0,05 Б, для крейдованого -- (1,6-1,8) 0,05 Б (рис. 3). З рис. 3 видно, що розкид значення оптичної густини незначний, в межах 0,1 Б, і візуально непомітний для людини. Візуально ж спостерігається на якості друку неперервна зміна D_відб. від одного краю відбитка до іншого в межах 3 %. Окрім того, так як побудовані залежності наближаються за своїм характером до прямої, це дає підстави зробити висновок про рівномірність розподілу оптичної густини по площині відбитка.

Для визначення оптимальної подачі фарби використовується показник контрасту К, який повинен бути не менше 0,38, хоча за даними Heidelberg для офсетного паперу К=0,250,07, для крейдованого -- К=0,50,04., відповідно до наведених нормованих даних друкування тестового накладу відбувалось за оптимальної подачі фарби.

За кривими градаційних характеристик можна охарактеризувати ступінь збалансованості друкарського процесу. І таким чином встановити ступінь впливу інших факторів, незалежних від фарбових валиків. Як відомо, для високоякісного друку максимальне значення розтискування S не повинно перевищувати 20 %, для рядових робіт -- 25 %.

Перевищення цих значень свідчить про невідповідність саме технологічних факторів, що призводять до незадовільної якості. З рис. 5 видно, що показник розтискування не перевищує нормовані значення: для офсетного паперу розтискування 50 % растрового поля складає 17-18 %, для крейдованого -- 12-14 %, нормовані значення відповідно складають 213 % (офсетний папір), 153 % (крейдований).

Таким чином, тест-форма забезпечує контроль всіх показників друкарського процесу і живлення фарби фарбовими валиками, що використано в експериментальних дослідженнях спрацювання фарбових валиків, де виявлено період нормального зносу, що триває 6750 тис. відбитків, причому спостерігається стабільна зміна досліджуваних показників та поступове зниження живлення фарби фарбовими валиками.

На цьому етапі слід здійснити профілактичні дії стосовно видалення важкорозчинних забруднень, відновлення фізико-хімічних характеристик поверхні фарбових валиків відповідними хімічними засобами очищення. Після цього періоду наступає період посиленого спрацювання, що характеризується наростаючими показниками набряккання, твердості; зниженням коефіцієнту поверхневого натягу та показника оптичної густини відбитків, який продовжується до 7500 та 7800 тис. відбитків; після чого наступає катастрофічне спрацювання фарбових валиків.

Наведено результати вивчення та розробки рекомендації щодо застосування сучасних змивних засобів та їх розведення водою.

Встановлено вплив змивних засобів на властивості покриття фарбових валиків, який можна оцінити як обмежене набрякання для гумового покриття в межах 31 %, тоді як для поліефіруретанового покриття -- як обмежене набрякання з екстрагуванням в межах від мінус 12 % до плюс 5 %, залежно від складу змивного засобу. Побудовано ряди змивних засобів від найбільш до найменш агресивного, серед яких найменший вплив мають чисті нерозведені змивні засоби.

Встановлено вплив води при розведенні змивних засобів на підвищення набрякання в межах 5-10 %, залежно від складу змивних засобів, в порівнянні з нерозведеними засобами. Характеристики загальної жорсткості, наявність хлоридів у воді впливають на посилення взаємодії змивного засобу з поверхнею матеріалу, що змивається, і набрякання особливо на спрацьовані фарбові валики. Встановлено суттєву різницю, в межах чотирьох одиниць, між показниками жорсткості води за оперативною методикою Druckerei Service і хімічним аналізом, така неоднозначність суттєво підвищує стохастичність виробництва.

Визначено закономірності зміни пружно-еластичних характеристик в процесі експлуатації, зокрема, визначено що для гумових зразків збільшується пружність в межах 25 %, для поліефіруретанових - еластичність в межах 10 %.

Встановлено, що зміна коефіцієнту поверхневого натягу тестової рідини () на поверхні покриття фарбових валиків в процесі експлуатації відбувається за рахунок частих змивань, контакту з фарбою, зволожувальним розчином, і пояснюється змінами у результаті фізико-хімічних явищ, що мають місце у матеріалі фарбових валиків. Після дії змивних засобів спостерігається підвищення в межах 10 мН/м для гуми, і в межах 5 мН/м для поліефіруретанів, що зумовлено адсорбцією поверхнево-активних речовин змивних засобів поверхнею фарбових валиків і сприяє кращому змочуванню фарбою поверхні контактувальних пар. Відповідно дія водогінною води викликає зменшення для гуми в межах 5 мН/м, для поліефіруретану -- 13 мН/м.

Дослідження залежності коефіцієнта перенесення фарби при постійному тиску 0,74 МПа та швидкості 1 м/с, що відображає режими друкарського контакту малоформатних офсетних машин, показало, що товщина повного насичення фарбою поверхонь матеріалів монотану та гуми твердістю 20 од. Шора лежить в межах відповідно 2-6 і 2,5-8 мкм. Це узгоджується з технологічним призначенням і структурою поверхні матеріалу накочувальних фарбових валиків для забезпечення необхідного насичення друкарської форми фарбою. Встановлено, що коефіцієнт фарбоперенесення, який характеризує здатність поверхні гумового і поліефіруретанового покриття до сприйняття значної кількості фарби, є в межах 35-40 %.

У четвертому розділі «УДОСКОНАЛЕННЯ технологічного процесу експлуатації ФАРБОВИХ ВАЛИКІВ» вперше систематизовано методи оперативної оцінки технологічних показників та технічного стану друкарської машини та умови її проведення.

Щоб запобігти критичним, а потім катастрофічним процесам спрацювання фарбових валиків створено нові змивні засоби для видалення фарби на основі дизельного пального, сірчанокислого алюмінію і гліцерину, на які отримано патенти України, а їх склад оптимізовано за методом крутого сходження. Саме введення до композиційного складу сірчанокислого алюмінію і гліцерину, зменшує набрякання гумових і поліефіруретанових фарбових валиків. Забезпечення таких властивостей пояснюється тим, що сірчанокислий алюміній регулює жорсткість води, а гліцерин руйнує асоціати макромолекул сполучника і утворює водневі зв'язки з цими макромолекулами, запобігаючи їх агрегації. Встановлено зменшення набрякання фарбових валиків гумових на 22 %, поліефіруретанових на 9 % у порівнянні з досліджуваними змивними засобами.

Експериментальним шляхом визначено збільшення середнього наробітку на 1750 млн. відбитків, що становить 25 % від експериментальних даних або чотири місяці роботи при такому ж завантаженні виробництва. Досягти збільшення ресурсу роботоздатності і тривалості другого встановленого періоду спрацювання можливо при проведенні постійного контролю за станом друкарської машини, фарбового апарату, покриття фарбових валиків; дотриманні технологічно відповідних матеріалів, режимів їх виготовлення та експлуатації, застосуванням методів і засобів підвищення міцності й витривалості, які в техніці реалізовано практично для всіх видів вузлів тертя і контакту.

Побудовано геометричну модель твердості фарбових валиків на підставі критерію подібності с_т, при цьому прийнято, що твердість фарбових валиків буде відповідати їх діаметру. Така модель наочно ілюструє зміни, які відбуваються в матеріалі.

Моделювання процесу залежності живлення фарбою від друкарсько-технічних властивостей фарбових валиків здійснено на основі викладеного у розд. 3, 4, із застосуванням програмного пакету MS Visual C++ 2005. До реальних вхідних керуючих параметрів віднесено твердість, ступінь набрякання, коефіцієнт поверхневого натягу тестової рідини, яка застосована для визначення змін поверхневих властивостей фарбових валиків, а в якості залежної змінної обрано оптичну густину відбитків D, Б, тоді рівняння регресії 1-го порядку (лінійного виду) має вигляд:

у = 1,12 + 0,01x₁ + 0,24x₂ - 0,015x₃ - 0,008x₁x₂ + 0,0004x₂x₃ + 0,003x₁x₃ - 0,0008x₁x₂x₃, (1)

де х₁ - твердість, од. за Шором; х₂ - ступінь набрякання, % за 24 год.; х₃ - коефіцієнт поверхневого натягу тестової рідини, мН/м.

Розрахунок коефіцієнтів математичної моделі (1) проводили на основі методу найменших квадратів, перевірку адекватності моделі за критерієм Фішера. Порівняння відповідних коефіцієнтів з табличними засвідчило, що одержане рівняння регресії адекватно описує процес живлення фарбою, а перевірка відтворення процесу за критерієм Кохрена підтверджує, що дисперсії однорідні.

Отже, за показниками: твердості, од. за Шором; ступеня набряккання, % за 24 год; поверхневих властивостей фарбових валиків за коефіцієнтом поверхневого натягу тестової рідини, мН/м; в певний період експлуатації можна спрогнозувати значення величини оптичної густини відбитків та її зміну впродовж експлуатації валиків, тобто управляти технологічним процесом друку шляхом регулювання параметрів.

У п'ятому розділі «ІНЖЕНЕРНА РЕАЛІЗАЦІЯ ДОСЛІДЖЕНЬ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ФАРБОВИХ ВАЛИКІВ» на основі проведених досліджень розділ 3-4 і моделювання (1) розроблено і апробовано комплексну методику раціональної експлуатації фарбових валиків, яка сприяє зменшенню стохастичності витратних матеріалів та агресивності їх впливу на поверхневі властивості контактувальних пар фарбового апарата, раціональній експлуатації фарбових валиків, ретельному контролю показників води, яка включає:

1. Застосування розроблених технологічних змивних засобів (патенти України № 64600А, № 75263, № 21399);

2. Застосування розробленої композиції для відновлення поверхневих властивостей фарбових валиків, що були в експлуатації (патент України на корисну модель № 23629). Проведені дослідження виявили підвищення фарбоперенесення на 11-15 % та підвищення оптичної густини відбитків на 0,25-0,3 Б після обробки поверхні фарбових валиків, які були в експлуатації упродовж 12 місяців

3. Вимірювання твердості валиків за розробленою оперативною методикою

4. Періодичний контроль оптичної густини та проведення друкування розробленої тест-форми, для виявлення початкових стадій руйнування поверхні фарбових валиків та прийняття відповідних профілактичних дій;

5. Введення паспорту експлуатації кожної друкарської машини. Дані з паспорту експлуатації друкарської машини є основою для побудови геометричної моделі зміни твердості фарбових валиків та експериментальних кривих швидкості зміни показника оптичної густини відбитків;

6. Проведення аналізу кислотності та жорсткості водогінної води, яка використовується у технологічних розчинах плоского офсетного друку. Для зменшення впливу жорсткої води у поєднанні зі значним вмістом хлоридів (більше за 25 мг/дм³) замість її кип'ятіння при розбавленні фірмових змивних засобів слід додавати сірчанокислий алюміній не більше 2-5 %.

Приготування розроблених очищувальних технологічних розчинів цілком можливе не тільки на спеціалізованому підприємстві, а й умовах друкарень, що відбивається на зменшенні собівартості продукції.

Розроблені рекомендації вдосконалюють технологічний процес багатофарбового репродукування шляхом зменшення стохастичності витратних матеріалів та агресивності їх впливу на поверхневі властивості контактувальних пар, раціональної експлуатації фарбових валиків, ретельному контролю показників води.

У ДОДАТКАХ до дисертаційної роботи наведено: сучасний асортимент та склад змивних засобів; структура паспорту експлуатації фарбових валиків; результати статистичної обробки даних; загальний вигляд тест-форми; копії патентів України; технологічну інструкцію «Процес експлуатації фарбових валиків офсетного плоского друку»; акти виробничих випробувань змивних засобів та впровадження рекомендацій; довідку про авторський пріоритет та науковий доробок здобувачки; копія диплому лауреата конкурсу.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішено актуальне наукове завдання -- комплексно досліджені друкарсько-технічні властивості фарбових валиків та встановлені закономірності впливу параметрів експлуатації на живлення фарби фарбовими валиками, що сприяє стабілізації друкарського процесу плоского офсетного друку та дозволяє прогнозувати ресурс роботоздатності фарбових валиків.

При цьому отримано такі результати:

1. Проведено аналіз розвитку конструкційних особливостей фарбових апаратів, розроблено їх класифікацію; увиразнено вимоги до їх головних складників -- фарбових валиків. Проаналізовано і узагальнено склад та властивості покриття фарбових валиків, визначено основними характеристиками фарбових валиків твердість, ступінь набрякання та коефіцієнт поверхневого натягу. Основним опосередкованим якісним показником живлення обрано оптичну густину відбитка. Увиразнено технологічні основи процесу живлення фарбою і висунуто гіпотезу впливу технологічного середовища експлуатації фарбових валиків на зміну їх властивостей.

2. Обґрунтовано і розраховано математичну модель живлення фарбою технологічного процесу плоского офсетного друку у вигляді регресійного рівняння першого роду. Досліджена модель охоплює широке коло практичних питань, взаємозв'язує вплив твердості, ступеня набрякання, поверхневих властивостей і дає можливість прогнозувати друкарський процес і роботоздатність фарбових валиків.

3. Досліджено вплив та обґрунтовано раціональне застосування сучасних змивних засобів відповідно до складу покриття фарбових валиків; розроблено нові змивні засоби для видалення фарби, оригінальність та новизну яких підтверджують патенти України (№ 64600А, № 75263, № 21399, № 23629). Склад змивних засобів на основі дизельного пального, сірчанокислого алюмінію і гліцерину оптимізовано за методом крутого сходження. Експериментально доведено, що застосування новостворених очищувальних технологічних розчинів забезпечує ефективне видалення адсорбованих на поверхні фарбових валиків в процесі експлуатації паперового пилу і застарілих шарів фарби, значно знижує негативний вплив та стабілізує робочі властивості фарбових валиків: набрякання для гумових валиків не більше 9 %, для поліефіруретанових -- не більше 2 %, підвищення оптичної густини на 0,25-0,3 Б.

4. Вперше розроблено комплексну методику оцінки властивостей фарбових валиків в процесі експлуатації, яка включає заповнення технічного паспорта експлуатації; дотримання вимог технологічної інструкції на процес експлуатації фарбових валиків офсетного плоского друку; визначення впливу змивних засобів на зміну твердості та поверхневих властивостей фарбових валиків; визначення впливу водогінної води на ступінь набрякання покриття фарбових валиків.

5. Розроблено технологічну інструкцію контролю за експлуатацією фарбових валиків та на основі проведених виробничих випробувань впродовж півтора року експериментальним шляхом визначено збільшення середнього наробітку на відмову (у фарбовідбитках), що складає 25 % від досліджуваного періоду експлуатації, за умови використання розроблених змивних засобів та композиції для відновлення поверхні фарбових валиків.

6. Вперше систематизовано методи оперативного тестування фарбових апаратів друкарських машин та умови їх проведення для оцінки стану фарбових валиків; розроблено оперативну методику визначення твердості покриття фарбових валиків; створено тест-форму для здійснення об'єктивного інструментального аналізу стану фарбових валиків.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ В РОБОТАХ

Чепурна К. О. Агресивність змивальних емульсій / К. О. Чепурна // Комп'ютерні технології друкарства. - 2002. - №. 9. - С. 208-210.

Чепурна К. О. Офсетний плоский друк (змивні та очищувальні засоби) / Величко О. М., Чепурна К. О. // Упаковка. - 2003. - № 1. - С. 7-59.

Чепурна К. О. Дослідження твердості фарбових валиків / К. О. Чепурна // Квалілогія книги. - 2004. - № 7. - С. 90-94.

Чепурна К. О. Емульсійні змивні засоби для чищення валиків / О. М. Величко, К. О. Чепурна // Технологія і техніка друкарства. - 2004. - № 1. - С. 91-97.

Чепурна К. О. Чинники виникнення дефектів відбитків, пов'язані з роботою фарбового апарата / К. О. Чепурна // Технологія і техніка друкарства. - 2005. - № 2. - С. 76-80.

Чепурна К. О. Систематизація методів діагностики аркушевих машин офсетного плоского друку / К. О. Чепурна // Друкарство. - 2005. - № 5. - С. 46-47.

Чепурна К. О. Тест для контролю фарбових валиків / К. О. Чепурна // Друкарство. - 2006. - № 5. - С. 69-71.

Чепурна К. О. Експериментальне дослідження ступеня спрацювання фарбових валиків / К. О.Чепурна // Технологія і техніка друкарства. - 2008. - № 2 (20). - С. 59-66.

Пат. № 64600А України, C 09 D 9/00, C 11 D 1/66. Змивний засіб для видалення друкарської фарби / Величко О. М., Чепурна К. О., Зоренко О. В., Розум О. Ф.; заяв. 14.07.03; опубл. 16.02.04, Промислова власність № 2.

Пат. № 21399 України на корисну модель, C 09 D 9/00, C 11 D 1/66. Засіб для видалення друкарської фарби / Величко О. М., Зоренко О. В., Лазаренко Е. Т., Розум Т. В., Хохлова Р. А., Чепурна К. О.; заяв. 22.09.2006. опубл. 15.03.2007, Промислова власність № 3.

Пат. № 75263 України, C 09 D 9/00, C 11 D 3/43. Засіб для чищення поверхні офсетного полотнища / Величко О. М., Зоренко О. В., Розум Т. В., Чепурна К. О.; заяв. 20.07.2004; опубл. 15.03.2006, Промислова власність № 3.

Патент № 23629 України на корисну модель, C 09 К 3/00. Композиція для поверхневої обробки офсетних гумотканинних полотнищ і фарбових валиків / Величко О. М., Зоренко О. В., Розум Т. В., Чепурна К. О.; заяв. 30.08.2006; опубл. 11.06.2007, Промислова власність № 8.

Чепурна К. О. Змивні та очищувальні засоби для друкарського процесу / К. О. Чепурна // Друкарство молоде: міжнар. наук.-техн. конф. студ. та аспір., 25-27 квіт. 2001 р.: тези допов. - I., - 2001. - С. 28-31.

Чепурна К. О. Вплив змивальних засобів на властивості фарбових валиків / К. О. Чепурна // Друкарство молоде: міжнар. наук.-техн. конф. студ. та аспір., 19-21 квіт. 2002 р.: тези допов. - II., 2002. - С. 78-80.

Чепурна К. О. Експериментальне дослідження впливу якості води на розшарування змивних емульсій / К. О. Чепурна // Друкарство молоде: міжнар. наук.-техн. конф. студ. та аспір., 25-27 квіт. 2004 р.: тези допов. - IV., - 2004. - С. 112-114.

Чепурна К. О. Комплексна методика випробування фарбових валиків /К. О. Чепурна // Квалілогія книги: міжнар. наук.-пр. конф. студ., магістр. та аспір., 18-19 груд. 2006 р.: тези допов. - I., 2006. - С. 68-69.

Чепурна К. О. Особливості методів оперативної оцінки технологічних можливостей друкарських машин / К. О. Чепурна // Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке: международ. молодеж. форум, 10-12 апр. 2006 г.: тези доклад. - X., - 2006. - С. 598.

Chepurna K. Ocena zdolnosci produkcyjnej form drukarskich / Chepurna K. // INPAP. - 2007. - C. 48.

АНОТАЦІЯ

Чепурна К. О. Удосконалення технологічного процесу експлуатації фарбових валиків малоформатних офсетних друкарських машин. -- 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, 2008.

Дисертація присвячена комплексному дослідженню друкарсько-технічних властивостей фарбових валиків з метою встановлення закономірностей впливу параметрів експлуатації на живлення фарби фарбовими валиками для стабілізації друкарського процесу плоского офсетного друку та прогнозування ресурсу роботоздатності фарбових валиків; розробленню раціональних рекомендацій щодо експлуатації фарбових валиків. Для чого було визначено технологічні параметри експлуатації фарбових валиків та досліджено їх вплив на перенесення фарби у фарбовому апараті і якість відбитків впродовж друкування. Встановлено вплив різних змивних засобів на різні типи фарбових валиків та розробити рекомендації щодо їх оптимального вибору. Розроблено і апробовано оперативну методику визначення твердості фарбових валиків та тест-форму для визначення показника рівномірного живлення фарбою. Створено нові змивні засоби та композицію для обробки поверхні, які сприяють збільшенню ресурсу експлуатації фарбових валиків на 25 %. Розроблено технологічну інструкцію експлуатації фарбових валиків, практичні рекомендації щодо використання сучасних змивних засобів. Розраховано регресійну модель живлення фарбою технологічного процесу плоского офсетного друку.

Ключові слова: валик, апарат, фарба, змивний засіб, плоский, офсет, друк, живлення, оптична густина, твердість, коефіцієнт, поверхневий, натяг, ступінь, набрякання.

АННОТАЦИЯ

Чепурная Е. А. Улучшение технологического процесса эксплуатации красочных валиков малоформатных офсетных печатных машин. -- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.01. -- «Машины и процессы полиграфического производства». -- Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2008.

Диссертация посвящена исследованию закономерностей влияния параметров эксплуатации на питание краски красочными валиками для стабилизации печатного процесса и возможности прогнозирования ресурса работы красочных валиков; разработке научно обоснованных рекомендаций рациональной эксплуатации красочных валиков.

Определены основные характеристики красочных валиков твердость, степень набухания и коэффициент поверхностного натяжения. Основным непрямым качественным показателем питания выбрано оптическую плотность. Впервые исследовано влияние печатно-технических свойств красочных валиков на оптическую плотность, выявлено, что оптическая плотность падает при уменьшении коэффициента поверхностного натяжения и при увеличении твердости и степени набухания.

Исследовано влияние и разработаны рекомендации использования современных смывочных средств в зависимости от состава покрытия красочного валика для уменьшения их негативного влияния. Разработаны и проверены в производстве новые смывочные средства для удаления краски на основе дизельного топлива, сернокислого алюминия и глицерина, на которые получены патенты Украины, а их состав оптимизирован за методом крутого восхождения. Установлено уменьшение набухания покрытия валиков резиновых на 22 %, полиэфируретановых на 9 % в сравнении с исследуемыми смывочными средствами.

Разработана и проверена на производстве оперативная методика определения твердости красочных валиков, непосредственно в печатной машине, и тест-форма для определения показателя равномерного питания краской.

На основе проведенных исследований красочных валиков на производстве, при использовании разработанных смывочных средств, придерживаясь условий технологической инструкции, течении полутора года экспериментальным путем установлено увеличение среднего ресурса эксплуатации (количество краскооттисков) на 25 %.

Впервые осуществлен теоретический анализ и разработана математически выражена модель влияния параметров технологической среды эксплуатации красочных валиков на процесс питания краской, что способствует предупреждению возникновения брака. Разработана технологическая инструкция эксплуатацию красочных валиков с учетом результатов, проведенных исследований.

Ключевые слова: валик, аппарат, краска, смывка, средства, плоский, офсет, печать, оптическая плотность, твердость, коэффициент, поверхность, натяжение, степень, набухание.

SUMMARY

Chepurna K. A. Improvement of the technological process of operation of ink cylinders in small format offset printing machines. -- Manuscript.

The thesis on a degree of candidate of engineering sciences on a speciality 05.05.01. -- «Machines and Processes of Printing Production». -- National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute», Kyiv, 2008.

The thesis is dedicated to research of legitimacies of influencing of parameters of exploitation on a feed of ink by ink cylinders for stabilization of printed process and capability of forecasting of resource of activity of ink cylinders; to mining is scientific of the justified guidelines of rational exploitation of ink cylinders.

The main characteristics of ink cylinders hardness, degree of a swelling and factor of surface tension are determined. By the main indirect quality indicator of a feed is selected an optical density. Influencing print-technical properties of ink cylinders on an optical density for the first time is investigated, is detected, that the optical density drops at decreasing a factor of surface pull and at increase of hardness and degree of a swelling. Is designed and the operating technique of hardness test of ink cylinders, directly in the printing machine, and test-form for definition of a parameter of an even feed by ink is tested on production.

The idealized analysis for the first time is carried out and is designed the model of influencing of parameters of technological environment of exploitation of ink cylinders on process of a feed by ink is mathematically expressed, that promotes warning of originating of discard. The technological instruction exploitation of ink cylinders is designed in view of outcomes conducted researches.

Keywords: a ink cylinder, ink vehicle, ink, cleaning means, flat offset printing, feed of ink, optical density, hardness, factor of surface tension, degree of a swelling.

Размещено на Allbest.ru