Удосконалення технології оздоблення поліграфічної продукції кольоровими флокованими зображеннями

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ ДРУКАРСТВА

УДК 655.3.06+676.026.74+655.344

Спеціальність - 05.05.01 -машини і процеси поліграфічного

виробництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОЗДОБЛЕННЯ ПОЛІГРАФІЧНОЇ ПРОДУКЦІЇ КОЛЬОРОВИМИ ФЛОКОВАНИМИ ЗОБРАЖЕННЯМИ

Рибка Раїса Володимирівна

Львів - 2011



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі технології друкованих видань і паковань Української академії друкарства Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Гавенко Світлана Федорівна, Українська академія друкарства, завідувач кафедри технології друкованих видань і паковань

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Чехман Ярослав Іванович, Українська академія друкарства, професор кафедри поліграфічних машин (м.Львів);

кандидат технічних наук, ст. науковий співробітник Запоточний Василь Йосифович, Національний університет „Львівська політехніка”, доцент кафедри захисту інформації (м.Львів).

Захист відбудеться 15 червня 2011 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.101.01 Української академії друкарства за адресою: 79020, м. Львів, вул. Підголоско, 19, ауд. 101.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Української академії друкарства за адресою: 79008, м. Львів, вул. Підвальна, 17.

Автореферат розісланий 12 травня 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, к.т.н., професор В. Ц. Жидецький



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

флокований сепарація денситометричний волокно

Актуальність теми. Сучасний розвиток поліграфічної галузі вимагає поліпшення естетичного оформлення продукції відповідно до її призначення, умов експлуатації, забезпечення конкурентоспроможності на ринку та врахування запитів найвибагливіших споживачів. Вирішення цих завдань можливе завдяки впровадженню новітніх технологій оздоблення продукції, зокрема нанесенню кольорових зображень електрофлокуванням на різноманітні матеріали (папір, картон, гофро- і мікрогофрокартон, плівки тощо), удосконаленню офсетного друкування на флокованих поверхнях.

Застосування технології електрофлокування в текстильній промисловості вивчали і досліджували такі вчені як Андросов В.Ф., Бершев Є.Н., Вайноя О.В, Гольдин І.А., Іванов О.М., Лобова Л.В., Семашкіна М.А., Семенов В.А., Ауербах Д., Bauer G.R., Hebbecker R., Kelm L., Leman O., та інші. У поліграфічній промисловості відомі роботи, присвячені електрофлокуванню Гавенко С.Ф., Кібіркштіса Е., Мізюк О.М., Чаплинського Д.О. та ін.

Проте, при оздобленні продукції електрофлокуванням залишаються ще не розв'язаними задачі, пов'язані з нанесенням кольорових флокованих зображень, створенням пристроїв для їх утворення, встановленням взаємозв'язків між технологічними факторами і режимними параметрами процесу флокування. Не з'ясовано ряд питань технологічного характеру при багатофарбовому офсетному друці на флокованих матеріалах та методик оцінювання їх якості.

У зв'язку з цим, удосконалення технології оздоблення поліграфічної продукції кольоровими флокованими зображеннями є актуальною науковою задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертаційна робота пов'язана з науковими дослідженнями кафедри технології друкованих видань і паковань Української академії друкарства, з тематикою «Квалілогія книги». Робота виконувалась в рамках українсько-литовського проекту №М/219-2005 «Розробка нових технологій і поліграфічних матеріалів для виготовлення друкованої продукції, оцінка її якості, стандартизація і ідентифікація», де дисертантом апробована удосконалена технологія створення кольорових флокованих зображень на картоні і гофрокартоні, систематизовані параметри флоку та розроблена їх класифікація; українсько-китайського проекту №М/218-2006 «Розробка методів і технологій контролю якості друкованої та пакувальної продукції», де здобувачем проводилась розробка і апробація методів оцінювання якості флокованих зображень.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є удосконалення технології та засобів утворення кольорових флокованих зображень і обґрунтування критеріїв оцінювання їх якості. Досягнення поставленої мети зумовило розв'язання таких задач:

1) розроблення технологічного процесу утворення кольорових флокованих зображень для оздоблення поліграфічної продукції;

2) розкриття механізму отримання флокованих зображень на картонах методом сепарації;

3) проведення денситометричних, колориметричних та електронно-мікроскопічних досліджень кольорових флокованих зображень, виявлення механізму взаємодії фарби з флоком і дослідження глибини проникнення її в структуру волокон при друкуванні;

4) обґрунтування критеріїв якості кольорових флокованих відбитків та способів їх оцінювання;

5) розроблення пристроїв для утворення кольорових флокованих зображень поліграфічної продукції.

Об'єктом дослідження є технологічний процес оздоблення поліграфічної продукції кольоровими флокованими зображеннями.

Предметом дослідження є параметри технологічного процесу послідовного електрофлокування ворсом різних кольорів, їх сепарації в розроблених пристроях; механізм закріплення фарби при офсетному друкуванні на флокованих поверхнях; критерії оцінки якості флокованих зображень.

Методи дослідження: теоретичні дослідження виконувались з використанням методів системного аналізу, імітаційного і математичного моделювання. Експериментальні дослідження проводились шляхом коректування наявних методик стосовно цільового призначення з використанням сучасних засобів електронної мікроскопії, лазерного зондування поверхні, денситометрії та колориметрії, а також шляхом фізичного моделювання процесу флокування на спеціально створених макетах пристроїв.

Наукова новизна:

- на основі аналізу технологічних та експлуатаційних характеристик розроблено класифікацію матеріалів для флокування, що дало можливість визначити вимоги до флоку, клеїв та основ для флокування;

- розроблено модель процесу сепарації флоку, яка розкриває суть основних фізичних явищ при електрофлокуванні та уможливлює оптимізацію параметрів процесу флокування;

- виявлено особливості утворення кольорових зображень при офсетному друкуванні на флокованій поверхні, які ґрунтуються на структурно-фізичній природі та взаємодії фарби і флоку, що забезпечує отримання якісної продукції;

- встановлено критерії формування якості відбитків за побудованими діаграмами відхилення колірного тону та ахроматичності кольорів, що забезпечує оптимізацію процесу утворення кольорових флокованих зображень та оцінювання їх якості методом лазерного зондування поверхонь.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані наукові результати спрямовані на підвищення якості оздоблення поліграфічної продукції. Розроблено способи і пристрої для утворення кольорових флокованих зображень електрофлокуванням [деклараційний патент на корисну модель №10125] та методом сепарації [патент на корисну модель №47057], які поліпшують оздоблення продукції. Технологію утворення флокованих зображень методом сепарації випробувано в ТзОВ „ГламурПак” (м.Київ). Удосконалені клейові композиції для нанесення рисунків перед флокуванням [деклараційні патенти на корисну модель №16706, 16669], які забезпечують міцне адгезійне з'єднання різних видів флоку з паперовою основою, апробовані на ПП «ДРУК» (м.Луцьк). Розроблений метод оцінювання якості кольорових флокованих зображень утворених сепарацією та офсетним друкуванням перевірено в НДВ ТзОВ „Центр стратегічних досліджень екобіотехнічних систем” (ЕБТЕС). Запропоновано практичні рекомендації щодо офсетного багатофарбового друку на флокованих поверхнях та оцінювання якості друкарських відбитків методом лазерного зондування, які відображені в технологічних інструкціях « Технологічний процес друкування офсетним способом на флокованому папері і картоні та оцінювання якості відбитків» і апробовані на ТзОВ “Аз-Арт“ (м.Львів).

Результати досліджень використані при проведенні лекційних занять та лабораторних робіт з курсу «Оздоблення друкованої продукції і паковань», «Промисловий дизайн та конструювання паковань» для студентів спеціальності 6.051501 «Технологія друкованих видань» і 6.051501 «Технологія розробки виготовлення та оформлення паковань».

Особистий внесок здобувача. Основні результати науково-практичних досліджень отримані здобувачем самостійно. Особистий внесок автора у спільних працях полягає в розробленні методик, в одержанні аналітичних та експериментальних залежностей, які стосуються оптимізації технологічних та режимних параметрів процесу послідовного електрофлокування ворсом різних кольорів, утворення кольорових флокованих зображень методом сепарації, удосконалення офсетного друку на флокованих поверхнях. У співавторстві здобувачу належать публікації: [1,2,4,5,8], де здійснено теоретичні та експериментальні дослідження отримання кольорових зображень в процесі послідовного електрофлокування ворсом різних кольорів і методом їх сепарації, обґрунтовано механізм закріплення флоку в клейовому шарі на паперовій основі; [7] - дослідження якості відтворення зображень на флокованих поверхнях офсетним способом; [11] запропоновано і випробувано метод лазерного зондування для оцінювання якості кольорових флокованих зображень. В отриманих деклараційних патентах України [12,13, 14, 15] автором було встановлено і досліджено режимні параметри і технологічні фактори удосконалення способу послідовного нанесення ворсу різних кольорів для відтворення ілюстраційних оригіналів в макеті електрофлокованої установки, особисто подано ідею способу нанесення флоку методом сепарації, реалізовану в розробленому макеті пристрою, та ідею удосконалення клейових композицій для закріплення флоку на паперових основах.

Апробація результатів роботи. Основні результати роботи опубліковано в матеріалах Х Міжнародного молодіжного форуму „Радіоелектроніка і молодь в ХХ ст.” (Харків, 2006); VI, VII, VIII науково-технічних конференціях студентів та аспірантів „Друкарство молоде” ВПІ НТУУ „КПІ” (Київ, 2006-2008 рр.), 1-ї Міжнародної науково-практичної конференції „Квалілогія книги”, ІІІ Науково-практичної конференції „Новітні технології пакування” (Київ, 2007), VI Міжнародної науково-практичної конференції „Квалілогія книги” (м.Львів, УАД, 2007 р.), 10-ї ювілейної Міжнародної науково-технічної конференції INPAP 2007 (Польща, Белхатов), звітних науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу, наукових працівників і аспірантів УАД (м.Львів, 2006-2010 рр.).

Публікації. Результати роботи відображені в 23 опублікованих працях, в тому числі: 1 - монографія, 11 статей у фахових наукових виданнях та збірниках наукових праць (з них 6 одноосібно), 4 патенти, 7 тез доповідей.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 5 розділів, висновків і додатків. Має загальний обсяг 119 сторінок. Містить 37 рисунків, 12 таблиць, 158 найменувань у списку використаних літературних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету та задачі дослідження, висвітлено наукову новизну роботи і практичну цінність отриманих результатів.

У першому розділі здійснено аналітичний огляд та порівняння сучасних технологій утворення флокованих зображень; визначено переваги і недоліки способів флокування; розглянуто основні принципи роботи сучасного устаткування для нанесення флокованих зображень в електростатичному полі; проаналізовані технологічні та експлуатаційні характеристики матеріалів для флокування; розроблена їх класифікація; визначені вимоги до флоку, клеїв та основи для флокування.

На основі системного аналізу науково-технічної літератури й патентної інформації обґрунтовано доцільність і перспективність застосування технології утворення кольорових флокованих зображень для оздоблення поліграфічної продукції. Сформульовано мету і задачі досліджень.

У другому розділі обґрунтовано вибір об'єктів досліджень, розроблено комплексну методику вивчення теоретичних та практичних аспектів технологій утворення кольорових флокованих зображень.

У ролі основи для флокування використано картони марки Аrktika GC-2 і Аlaska GC-1, а також поліамідний, віскозний і бавовняний флок довжиною від 0,3 до 5 мм. Утворення клейових рисунків здійснено розробленими дисперсійними клеями на основі пластифікованої дибутилфталатом полівінілацетатної дисперсії АД 94/5В (виробник м.Сєвєродонецьк, Україна), з додаванням оцтовокислого амонію та стеаринової кислоти для підвищення електропровідності (клей №1, патент №16669), і з додаванням натрієвої солі ортокарбоксибензоілферрацени (клей №2, патент №16706) і клеєм промислового виробництва AFA- 200, через трафаретні форми з сіткою №43, виготовлені з рідких фотополімеризаційноздатних композицій.

Рис. 1. Схема пристрою для утворення кольорових флокованих зображень за принципом нанесення ворсу «знизу вгору»

Триколірне флоковане зображення отримували на розробленому макеті пристрою (рис. 1, патент №10125), в якому технологія флокування передбачає послідовне нанесення флоку різних кольорів через трафаретну форму методом «знизу-вгору».

Пристрій складається з вібратора 1, розміщеного під нижнім заземленим електродом 2, до якого кріпиться бункер 3 з перегородками, в яких знаходиться флок різних кольорів 4. До вібруючого заземленого електрода 2 на ізоляторах приєднано високовольтний електрод 7, якому синхронно передається вібрація. Змінними затискачами 6 закріплюється поверхня-основа для флокування 5.

У процесі роботи пристрою на верхній електрод 7 від високовольтного генератора подається напруга. Флок 4 з бункера 3 під дією електростатичного поля орієнтується вздовж силових ліній поля, яке утворюється між високовольтним електродом 7 і нижнім заземленим електродом 2, одержує направлений рух до поверхні-основи 5, проникає через трафаретну форму (шаблон) 9 для отримання зображення відповідного кольору, і закріплюється в клейовому шарі. Залежно від виду флоку, його розмірів, основи, площі флокування віддаль між електродами регулюється (від 40 до 280 мм) гвинтом 8.

Для утворення чотириколірного флокованого зображення методом сепарації розроблений макет пристрою ( рис.2, патент №47057), який

Рис.2. Схема пристрою для утворення кольорових флокованих зображень методом сепарації

складається з транспортера подачі аркуша 1, світлочутливого циліндра 2, ємкості-циліндра з чотирма кольорами ворсу 3, коронатора 4, діодної експонуючої лінійки 5, системи очищення циліндра від залишків флоку 6, електрода 7 і вивідного транспортера 8. За командою мікропроцесора фотопровідниковий циліндр 2 здійснює обертовий рух, а електрод 4 надає його поверхні позитивного заряду. В той час світлодіодна лінійка 5 опромінює відповідні ділянки циліндра і формує скрите електростатичне зображення, а циліндр 3 з ворсом повертається на ј оберту і зупиняється, відкривається заслінка, в результаті за рахунок електростатичних сил відбувається подавання ворсу на ділянки циліндра 2 з негативним потенціалом. Після цього світлодіодна лінійка опромінює ділянку циліндра 2 для формування іншого кольору, циліндр 3 здійснює знову обертовий рух на ј і відбувається нанесення ворсу другого кольору. Аналогічно наноситься зображення наступних кольорів. Після того, як на фотопровідниковому циліндрі сформується зображення усіх кольорів, здійснюється подача паперового аркуша чи відбитка 9 і внаслідок дії електроду 7 з негативним потенціалом відбувається перенесення ворсу на клейову поверхню. Після перенесення кольорового зображення на відбиток засіб 6 очищує поверхню фотопровідникого циліндра від залишків ворсу.

Повноколірне зображення на флокованих картонах марки Аrktika GC-2, Аlaska GC-1 отримували офсетним способом друкування на машині MAN Roland Praсtiсa. Умовну в'язкість клеїв визначали відповідно до ГОСТу 8420-74 з використанням віскозиметра ВЗ-4, час схоплення і відкритий час - за стандартними методиками.

Методика визначення контактних кутів змочування поверхні флокованого паперу друкарською фарбою передбачала використання спеціального пристосування, розробленого в УАД, яке включало цифрову камеру „Logitech Quck Cam” з ПЗЗ-матрицею 640Ч480 pixels і для усунення геометричних спотворень зображення лежачої краплини взятий об'єктив анастигмат „Індустар-61” з фокусною відстанню 55 мм.

Якість друкарських відбитків оцінювали денситометром X-RITE939, колірне охоплення відбитків вимірювали колориметром Vipspectra 2000. За результатами експериментальних даних були побудовані діаграми відхилення колірного тону, ахроматичності кольорів та їх ефективності на нефлокованому і флокованому матеріалі.

Дослідження зносостійкості флокованих зображень проводили на приладі ІМР при оптимальному тиску - 1,56 - 104 Па, швидкості роботи - 60 цикл/хв, руху повзуна - 50 мм з використанням для стирання наждачного паперу марки Р240.

Математично-статистичну обробку результатів експериментальних досліджень та їх оптимізацію здійснювали методом математичного моделювання в програмі Original 7.0, Excel.

Напівтонкі зрізи волокон вивчали у світловому мікроскопі БИОЛАМ при збільшеннях об'єктива x90, а ультратонкі зрізи - в електронному трансмісійному мікроскопі SELMI ПЭМ-100-01. Фізичні явища при сепарації флоку досліджували за допомогою імітаційного, математичного і фізичного моделювання.

Для побудови профілю друкарської машини MAN Roland Praсtiсa регламентованим стандартом ISO 12647-2 був віддрукований зразок зі спеціальною колірною контрольною шкалою IT-8, і за допомогою спектрофотометра фірми GretagMacbeth Eye-one Pro та програмного забезпечення Profile Maker отримані дані про спектральні характеристики кольору, оптичної щільності фарбового шару, відсоток заповнення, розтискування. Для оцінювання структури флокованої поверхні і задрукованих на ній зображень використовували метод лазерного зондування.

Надійність і достовірність результатів теоретичних та практичних досліджень підтверджена визначенням похибки в проведенні багатократних паралельних експериментів.

У третьому розділі розроблена модель процесу флокування методом сепарації флоку різних кольорів, досліджено схеми орієнтації ворсинок в електростатичному полі.

Методом моделювання порівнювали рух найдрібнішої (титр 1.7dtex, довжина 0.3мм) і найкрупнішої (титр 6.7dtex, довжина 1.5мм) ворсинки, враховуючи швидкість, з якою вона досягає підкладки

,

де , qE - електростатична сила, mg - сила тяжіння, сила опору повітря 6re, - коефіцієнт в'язкості повітря; t - час, за який ворсинка досягне флокованої поверхні.

Встановлено, що час польоту до основи із збільшенням довжини ворсинок одного і того ж титру спадає, тому важливим параметром є кінетична енергія, яка витрачається на процес проникнення ворсинки в шар клею і на протидію роботі сил тертя, які при цьому виникають. Доведено, що від величини кінетичної енергії набутої ворсинкою у кінці польоту залежить глибина занурення її в клейовий рисунок, а отже, міцність закріплення флоку.

Аналіз експериментальних досліджень показує, що, енергія зростає нелінійно: довжина (а, отже, й маса) ворсинки збільшується у 2.66 рази (з0.3мм до 0.8мм) а кінетична енергія - у 6.89 рази. Це відбувається за рахунок зростання кінцевої швидкості. Для найкрупнішого титру енергія зростає у 87.2 рази.

В результаті були розраховані параметри траєкторії руху ворсинок поліамідного флоку, які наведені в табл.1.

Таблиця 1 - Основні параметри траєкторії для серійних титрів поліамідного ворсу

Титр dtex	Довжина ворсу, мм	Гранична швидкість, м/с	Час польоту, с	Кінцева швидкість, м/с	Відношення енергій
1.7	0.3	5.2484	0.0426	5.2479 (99.9%)	1
	0.8	8.5706	0.0306	8.4334 (98.4%)	6.89
2.2	0.3	5.6044	0.0412	5.6012 (99.9%)	1.47
	0.8	9.1519	0.0305	8.8461 (96.7%)	9.81
3.3	0.3	6.2157	0.0396	6.1849 (99.5%)	2.70
	1.0	11.3482	0.0297	10.0673 (88.7%)	23.81
4.8	0.5	8.8338	0.0345	8.2453 (93.3%)	11.62
	1.0	12.4928	0.0308	10.2246 (81.8%)	35.73
6.7	0.5	9.6265	0.0353	8.5079 (88.4%)	17.26
	1.5	16.6736	0.0308	11.0395 (66.2%)	87.20

Досліджено структуру задрукованих флокованих відбитків та флокованих зображень в залежності від орієнтації ворсинок в електростатичному полі (рис.3). Встановлено, що кожна ворсинка може мати орієнтацію згідно нормального вектора або варіювати на кут відхилення б по вертикалі і кут ?- по горизонталі.

Крім того, орієнтація ворсинок в точці приклеювання залежить від структури електростатичного поля та орієнтації диполя ворсинки, турбулентності повітря в зоні флокування.

а)

б)

Рис. 3. Схема орієнтації ворсинок відносно нормального вектора (а) і поперечний переріз чотириколірної флокованої поверхні, отриманоїметодом сепарації (б)

Результати електронно-мікроскопічних досліджень флокованих зображень, підтвердили утворення конгломератів склеєних ворсинок зі стохастичною структурою, яка має кластерний характер; після нанесення фарби на флокованій поверхні ворсинки утворюють циліндричну або деформовану еліптичну форму. При таких малих розмірах ворсинок в процесі формування флокованих відбитків їх неможливо розрізнити і виявити геометричну структуру зоровим сенсором людини без оптичних приладів. Тому для їх оцінювання було створено еталонну модель зображення, яка описує впорядковану і стохастичну структури флокованої поверхні відповідно до параметрів орієнтації ворсинок.

У четвертому розділі наведено денситометричні та колориметричні характеристики офсетних відбитків кольорових флокованих зображень, описані особливості взаємодії фарби з флоком при друкуванні; здійснені електронно-мікроскопічні досліджен-ня морфологічної структури волокон флоку, глибини їх проникнення в клейовий шар, розроблена імітаційна модель закріплення офсетної фарби на флокованій поверхні.

Експериментальними дослідженнями встановлено, що відбитки різних кольорів фарб на флокованих і нефлокованих картонах матимуть такі відхилення колірного тону (Кт), величини ахроматичності (А) і показника ефективності (Е) (табл.2).

Таблиця 2 - Показники якості відбитків

на картоні
відбитки фарб, %	жовтої	голубої	пурпурної
Кт	22,5	64,4	5,0
А	28	12,9	16,7
Е	90,5	69,4	97,3
на флокованому картоні
Кт	40,0	90,0	5,7
А	42,9	37,5	20,0
Е	90,6	71,9	97,9

Деякі відмінності колірних характеристик відбитків офсетної фарби SICPA (New Bestack L-ON (ST)) на картоні і флокованому картоні показують, що колірне охоплення фарб у них різне, оскільки відбитки на флокованій поверхні є менш насиченими через значне всотування фарби флоком, що і призводить до зміни колірного тону. Тому, офсетна фарба на флокованій поверхні забезпечує менше колірне охоплення (рис.4).

Рис. 4. Діаграма охоплення кольорів фарб: 1 - на картоні; 2 - на флокованій поверхні

Дослідження системи «волокно-фарба» при друкуванні на флокованих поверхнях дозволяють припустити, що утворення кольорових зображень відбувається за рахунок хімічної або фізичної сорбції фарби на поверхні волокон.

Об'ємні властивості волокон відіграють важливу роль у фіксації друкованого зображення і визначаються тонкою надмолекулярною структурою. Електронно-мікроскопічні дослідження структури волокон флоку виявили, що пучки макромолекул з'єднуються у мікрофібрили, між якими утворюється велика кількість поздовжніх тріщин і пор різних розмірів. Чим більші розміри тріщин і пор у волокнах флоку, тим краще воно змочується і зафарбовується. Дослідження показали, що на якість багатофарбових флокованих відбитків впливає хімічна структура волокон, в'язкість та поверхневий натяг офсетних фарб.



а) б)

в) г)

Рис. 5. Морфологічна структура волокон флоку: а) не зафарбованого віскозного ; б) зафарбованого віскозного (голуба фарба); в); поперечний зріз волокна зафарбованого флоку х 2200; г) загальний вигляд офсетного відбитку на флокованій поверхні

У п'ятому розділі описана методика та результати оцінювання структури флокованих зображень як основи забезпечення якості продукції.

Здійснено оптимізацію процесу офсетного друкування на флокованих поверхнях та оцінювання якості кольорових зображень шляхом побудови структурних моделей формування зображення на відбитку за критеріями якості. Розглянуто функціональну структуру системи друкування на флокованій поверхні, як взаємодію в ієрархії підсистем «оригінал - друкарська машина - відбиток на флокованій поверхні».

На основі результатів досліджень сформовані критерії якості відбитків на флокованих поверхнях в процесі офсетного друкування (рис.6).



Рис. 6. Схема формування критеріїв якості відбитка

У додатках наведено програми побудови профілю офсетної друкарської машини для друкування на флокованих картонах, акт про

використання результатів роботи в навчальному процесі, програм та приклади розрахунків на ПЕОМ, акти виробничих випробувань, технологічну інструкцію «Технологічний процес друкування офсетним способом на флокованому картоні та оцінювання якості відбитків», апробовану на ТзОВ “Аз-Арт“.



ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розв'язано актуальну наукову задачу удосконалення технології оздоблення друкованої продукції кольоровими флокованими зображеннями. При цьому отримано такі результати:

1. На основі аналізу сучасних технологій, устаткування та матеріалів проведено систематизацію способів флокування, виявлено їх переваги і недоліки, здійснено класифікацію загальних властивостей волокон флока, обґрунтовано доцільність використання технологічного процесу утворення кольорових флокованих зображень для оздоблення поліграфічної продукції та сформульовано наукову задачу досліджень. Розроблено макети пристроїв для утворення кольорових флокованих зображень.

2. Розроблено технологічний процес та визначені необхідні параметри утворення кольорових флокованих зображень методом послідовного електрофлокування флоком різних кольорів та сепарацією, які поліпшують якість оздоблення поліграфічної продукції.

3. Уперше розроблено модель процесу сепарації флоку, яка розкриває основну суть фізичних явищ при електрофлокуванні і підтверджена такими закономірностями: зі збільшенням довжини ворсинки, час польоту спадає, кінетична енергія нелінійно зростає - довжина (а отже і маса) ворсинки збільшується у 2,66 разів (з 0,3мм до 0,8 мм), а кінетична енергія - у 6,89 разів ( для найкоротших титрів у 87,2 рази), що очевидно відбувається за рахунок зростання кінцевої швидкості ворсинки флоку.

4. Електронно-мікроскопічними дослідженнями виявлено механізм поетапної взаємодії фарби з флоком, що дало змогу розробити схему утворення кольорових зображень введенням в технологічний процес офсетного друкування на флокованій поверхні операції профілювання.

5. У результаті дослідження якості відбитків флокованих зображень та побудови діаграм відхилення колірного тону, ахроматичності кольорів та їх ефективності встановлено, що за показником насиченості найкращими є відбитки жовтої фарби (величина ахроматичності становить 16,7%, показник ефективності-97,9%), найменшу насиченість мають відбитки голубої фарби - ахроматичність складає 42,9%, показник ефективності-90,6%)).

6. Досліджено, що максимальну стійкість до стирання (133 цикли) мають флоковані поверхні при нормальних умовах експлуатації; УФ-опромінення зменшує цей показник до 120 цикли, а низькі температури навколишнього середовища - до 80 циклів, що залежить від хімічної природи волокон, їх структури і ступеня орієнтації при флокуванні.

7. Встановлено критерії формування якості відбитків і вперше застосовано метод лазерного зондування флокованих поверхонь для оцінювання їх просторово-орієнтованої і стохастичної структури, що забезпечило оптимізацію процесу утворення кольорових флокованих зображень офсетним друкуванням та методами послідовного флокування і сепарацією на розроблених макетах пристроїв.

8. Результати досліджень дають змогу отримати високоякісні показники при реалізації флокування на поліграфічному виробництві, які відображені в розроблених технологічних інструкціях.



ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В РОБОТАХ

1. Флок-технології для оздоблення друкованої продукції і паковань / [Гавенко С., Кібіркштіс Е., Савченко О., Рибка Р.]. -- Львів : УАД, 2009. -- 162 с.

2. Технології оздоблення упаковки електрофлокуванням / С. Ф. Гавенко, О. М.Мізюк, Р. В. Рибка [та ін.] // Упаковка. -- 2005. -- № 3. -- С. 58-59.

3. Рибка Р. В. Дослідження зносостійкості електрофлокованих зображень на паперовій основі / Р. В. Рибка, Н. Д. Лотошинська // Технологія і техніка друкарства : зб. наук. пр. -- К. : ПК «Україна», 2006. -- Вип. 12 (11-12). -- С.174-176.

4. Рибка Р. Особливості висушування флокованих зображень / Раїса Рибка // Квалілогія книги : зб. наук. пр. -- Львів : УАД, 2007. -- Вип. 1 (11). -- С. 3-6.

5. Гавенко С. Ф. Дослідження точності відтворених кольорів зображень офсетного друку на флокованих поверхнях / Гавенко С. Ф., Дудяк В. О., Рибка Р. В. // Квалілогія книги : зб. наук. пр. -- Львів : УАД, 2008. -- Вип. 2 (14). -- С. 3-9.

6. Рибка Р. Теоретичні дослідження процесу сепарації при нанесенні флокованих зображень / Рибка Р., Гавенко С., Яремко Ю. // Квалілогія книги : зб. наук. пр. -- Львів : УАД, 2008. -- Вип. 1 (13). -- С. 69-75.

7. Рибка Р. Вплив умов навколишнього середовища на якість флокованих зображень / Раїса Рибка // Квалілогія книги : зб. наук. пр. -- Львів : УАД, 2009. --Вип. 1 (15). -- С. 61-65.

8. Рибка Р. В. Фізико-хімічні основи фіксації фарби в процесі друкування на флокованих поверхнях / Раїса Володимирівна Рибка // Технологія і техніка друкарства. --2009. -- № 1-2. -- С. 202-206.

9. Рибка Р. Системно-технічний аналіз властивостей флоку для відтворення кольорових зображень // Квалілогія книги : зб. наук. пр. -- Львів : УАД, 2009. -- Вип. 2 (16). -- С. 116-120.

10. Рибка Р. В. Створення профілю друкарської машини MAN ROLAND Practica при утворенні відбитків на флокованому матеріалі / Раїса Володимирівна Рибка // Квалілогія книги : зб. наук. пр. -- Львів : УАД, 2010. -- Вип. 1 (17). -- С. 51-54.

11. Гавенко С. Ф. Методи оцінювання якості флокованих зображень лазерним зондуванням поверхні. / Гавенко С. Ф., Рибка Р. В., Сікора Л.С. // Квалілогія книги : зб. наук. пр. -- Львів : УАД, 2010. -- Вип. 2 (18). -- С.105-109.

12. Пат. В05В5/08, В05С19/00 України. Пристрій для флокування зображень / Мізюк О. М., Рибка Р. В., Гавенко С. Ф., Чаплінський О. Д. -- № 10125 ; заявл. 5.04.2005 ; опубл. 15.11.2005. -- Бюл. № 11.

13. Пат. В42С9/00 України. Клейова композиція / Гавенко С. Ф., Рибка Р. В. -- № 16669; заявл. 03.03.2006 ; опубл. 15.08.2006. -- Бюл. № 8.

14. Пат. В42С9/00 України. Клейова композиція / Гавенко С. Ф., Рибка Р. В. -- № 16706; заявл. 07.03.2006 ; опубл. 15.08.2006. -- Бюл. № 8.

15. Пат. В05В05/08, D04H11/00 України. Пристрій для нанесення кольорових зображень електрофлокуванням / Рибка Р. В., Гавенко С. Ф., Репета В. Д., Ривак П. М. -- № 47057 ; заявл. 25.08.2009 ; опубл. 11.01.2010. -- Бюл. № 1.

16. Рибка Р. Оздоблення упаковки методом електрофлокування / Раїса Рибка // Матеріали 10-го ювілейного міжнар. молодіжного форуму «Радіоелектроніка і молодь в ХХ ст.». -- Харків, 2006. -- С. 603.

17. Рибка Р. Дослідження впливу структури шаблона на якість кольорового електрофлокованого зображення / Раїса Рибка // Тези доповідей 16-ої міжнар. наук.-техн. конф. студентів і аспірантів «Друкарство молоде». -- Київ, 2006. -- С. 93-94.

18. Рибка Р. Фактори впливу на процес утворення кольорових флокованих зображень / Раїса Рибка // Тези доповідей наук.-техн. конф. професорсько-викладацького складу наукових працівників і аспірантів (31 січня - 3 лютого 2006 р.). -- Львів : УАД, 2006. -- С. 52.

19. Гавенко С. Ф. Електрофлокування як спосіб оздоблення елітного паковання / Гавенко С. Ф., Мізюк О. М., Рибка Р. В. // Матеріали доповідей ІІІ наук.-практ. конф. «Новітні технології пакування». -- К. : ПК «Україна», 2007. -- С. 69-74.

20. Рибка Р. Вплив характеру волокна на флоковану поверхню / Раїса Рибка // Матеріали VI міжнар. наук.-практ. конференції «Квалілогія книги». -- Львів : УАД, 2007. -- С. 95-96.

21. Рибка Р. Імітаційне моделювання процесу флокування / Раїса Рибка // Тези доповідей 8-ї міжнар. наук.-техн. конф. студентів і аспірантів «Друкарство молоде». -- К., 2008. -- С.10-11.

22. Рибка Р. Оптимізація процесу утворення багатофарбових флокованих зображень / Раїса Рибка // Тези доповідей наук.-техн. конф. професорсько-викладацького складу наукових працівників і аспірантів (2-5 лютого 2010 р.). -- Львів : УАД, 2010. -- С. 23.

23. Havenko S. Aspects of Electroflocking (Flock Printing) Materials science / S.Havenko, O.Mizyuk, R.Rybka, E.Kibirkstis. // Study of Physical. MEDZIAGOTYRA. -- Kaunas, 2007. -- Vol. 13, № 3. -- P. 206-209.



АНОТАЦІЯ

Рибка Р.В. Удосконалення технології оздоблення поліграфічної продукції кольоровими флокованими зображеннями. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.01 - машини і процеси поліграфічного виробництва. - Українська академія друкарства, - Львів, 2011.

Дисертація присвячена удосконаленню технології оздоблення поліграфічної продукції кольоровими флокованими зображеннями. Розроблена математична модель сепарації флоку, яка на основі фізичних явищ описує механізм поведінки ворсинок у флокуляційній камері. Встановлено, що на якість зображення впливають технологічні характеристики флоку, час флокування, кінетична енергія ворсинок. Наведені дослідження процесів послідовного електрофлокування та сепарації кольорового флоку на розроблених макетах пристроїв, нові методи оцінювання якості флокованої поверхні.

Електронно-мікроскопічними дослідженнями виявлено механізм взаємодії фарби з флоком при офсетному друкуванні. Оцінено якість флокованих відбитків методом лазерного зондування, описано їх просторово-орієнтовану і стохастичну структуру. Оптимізовано процес утворення кольорових флокованих зображень та розроблено критерії формування якості відбитків.

Ключові слова: технологія, сепарація, кольорові флоковані зображення, якість, поліграфічна продукція.



АННОТАЦИЯ

Рыбка Р.В. Усовершенствование технологии отделки полиграфической продукции цветными флокированными изображениями. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.01 - машины и процессы полиграфического производства - Украинская академия печати, - Львов, 2011.

Диссертация посвящена усовершенствованию технологии отделки полиграфической продукции путем получения цветных флокированных изображений с учетом теоретических и практических исследований процессов последовательного электрофлокирования разноцветным флоком и его сепарацией, разработаны новые методы оценки качества структуры флокированной поверхности.

Осуществлен анализ современных технологий, оборудования и материалов для получения цветных флокированных изображений, определены их недостатки и преимущества, разработаны классификации способов флокирования, общих свойств флока, клеев; обоснованы возможности их применения в полиграфической отрасли.

Теоретические и практические исследования проведены с использованием методов системного анализа, имитационного и математического моделирования, в результате чего построены зависимости скорости движения нейлонового ворса разных титров и длины от времени их полета с учетом высоты флокуляционной камеры; определены основные параметры траектории для серийных титров флока.

Создана модель процесса флокирования изображения методом сепарации, которая раскрывает сущность физических явлений при электрофлокировании и подтверждается такими закономерностями: с увеличением длины ворса время его полета уменьшается, а кинетическая энергия возрастает нелинейно, что вероятно происходит за счет увеличения конечной скорости ворсинок из хлопчатобумажного, вискозного и капронового флока. Кроме того, кинетическая энергия расходуется на их проникновение и закрепление в клеевом слое, время достижения основы-подложки.

Исследован механизм взаимодействия краски и флока в процессе офсетной печати на флокированной поверхности, определены схемы ориентации ворса в электростатическом поле, установлены их углы наклона к горизонтальной и вертикальной плоскости. Выявлено, что ориентация флока в зоне приклеивания к подложке зависит от структуры электростатического поля, ориентации его диполя, турбулентности воздуха в зоне флокирования. Проведены электронно-микроскопические исследования морфологической структуры хлопчатобумажного, вискозного и капронового флока и топографии флокированных изображений, которые подтвердили кластерный характер образованных конгломератов склеенных ворсинок флока со стохастической структурой, имеющих после нанесения офсетной краски цилиндрическую или деформированную эллиптическую форму.

В результате проведенных денситометрических и колориметрических исследований офсетных оттисков цветных флокированных изображений, полученных на машине MAN Roland Practica были построены графические зависимости оптических плотностей, градационной передачи, отклонения цветного тона для красок CMYK, ахроматичности цветов, сравнительная диаграмма области охвата цвета красок при офсетной печати на флокированных и нефлокированных поверхностях. Различие в цветовых характеристиках оттисков, получен-ных офсетными красками SICPA обусловлено значительным впитыва-нием краски флокированной поверхностью, что требует обязательного проведения дополнительной операции профилирования печатной машины.

Исследованы эксплуатационные свойства флокированных изображений, в частности, стойкость к истиранию, УФ-облучению и изменению температурных параметров окружающей среды и установлено, что на эти показатели влияет химическая природа ворса, их структура и степень ориентации при флокировании. Разработан технологический процесс воспроизведения цветных изображений методами последовательного электрофлокирования флока, его сепарацией и офсетной печатью.

Установлены критерии формирования качества оттисков и впервые использован метод лазерного зондирования флокированной поверхности для их оценки, что обеспечило оптимизацию процесса образования цветных флокированных изображений. На основе результатов исследований разработаны макеты устройств для образования электрофлокированных изображений методами последовательного нанесения флока разных цветов и сепарацией, которые усовершенствуют технологию отделки печатной продукции и повышают ее качество.

Ключевые слова: технология, сепарация, цветные флокированные изображения, качество, полиграфическая продукция.



ANNOTATION

Rybka R.V. Perfection of Image Color Flocking Technology Used for Print Production Decoration. - Manuscript.

Dissertation Thesis to obtain a Scientific Degree of Candidate of Technical Sciences by specialty 05.05.01 - Machines and Processes of Print Production. - Ukrainian Academy of Printing. - Lviv, 2011.

Dissertation Thesis deals with perfection of image color flocking technology used for print production decoration. The investigation of consecutive electroflocking and color flock separation processes has been done on device models and new methods to evaluate the quality of flocked surface have been offered. Mathematical model of flock separation describing the mechanism of fiber behavior in a flocking chamber has been developed. It was established that technological characteristics of flock as well time of flocking and kinematic energy of fibers influence the quality of image.

Electronic and microscopic analysis discovered the mechanism of ink-flock interaction in offset printing. The quality of flocked impressions has been evaluated by means of laser probing method, their space-oriented and stochastic structure has been described. The process of color flocked images design has been optimized and the criteria of impressions quality evaluation have been developed.

Key words: technology, separation, color flocked images, quality, print production.

Размещено на Allbest.ru

...