Основы материаловедения

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Процессы отделки бумаги, их влияние на свойства бумаги

бумага триадный краска поливинилацетатный

Для повышения качества бумаги, придания ей соответствующих свойств, товарного вида и обеспечения сохранности при пользовании, её подвергают отделке.

Каландрирование. Формирование бумажного листа заканчивается в сушильной части машины. Далее, как правило, все виды бумаги подвергаются каландрированию. Эта операция происходит непосредственно в бумагоделательной машине, в её отделочной части - «машинном каландре». Он состоит из металлических полированных валов, расположенных друг над другом. Проходя между валами, бумага сжимается под их давлением. Волокна сближаются, наполнитель проникает между ними и заполняет неровности поверхности. В результате уменьшается толщина и выравнивается поверхность бумаги, повышаются её однородность по толщине, гладкость, плотность и снижается пористость.

При необходимости бумага подвергается дополнительной отделке в суперкаландре. Он отличается от обычного каландра тем, что металлические валы в нем чередуются с валами из плотно спрессованных бумажных листов. Будучи менее жесткими, чем металлические, бумажные валы деформируются в зоне контакта. В результате линейная скорость поверхности бумажного вала в зоне контакта снижается, и он скользит относительно металлического вала. Возникают касательные напряжения, которые как бы втирают выступающие участки поверхности бумаги в соседние углубления, что существенно повышает её гладкость и придает ей лоск. Обычно суперкаландр применяется как самостоятельное оборудование, но в некоторых новых марках машин он входит в их систему как машинный каландр. В зависимости от назначения бумага выпускается:

ь матовая (без отделки);

ь машинной гладкости (каландрированная в машинном каландре);

ь каландрированная или высококаландрированная (отделанная в суперкаландре).

Тиснение. Эта дополнительная отделка заключается в создании на поверхности бумагиили картона рельефного рисунка. Производится на увлажненной бумаге (или картоне) на тиснильных каландрах, металлические валы которых имеют на поверхности рельеф, соответствующий рисунку. В каландре для сатинирования бумаги или картона получают особую поверхностную структуру (тонкую или грубую структуру льна или тиснение типа удара молотком).

Поверхностная проклейка и окраска. Поверхностная проклейка повышает прочность бумаги, и особенно её поверхностного слоя, сопротивление выщипыванию, снижает её пылимость. Такой обработке подвергается офсетная бумага, документная и денежная, а также писчая и чертежно-рисовальная.

Для поверхностной проклейки применяют крахмал, животный клей (желатин), карбоксиметилцеллюлозу. Раствор клея или красителя наносят с одной или с обеих сторон в клеильных прессах. Клей частично впитывается в бумагу, но основная его часть остается на поверхности, образуя пленку, закрывающую почти все поры бумаги. Это ограничивает впитывание в нее краски и чернил.

Нанесение покровного пигментного слоя (мелование). В настоящее время является важнейшим процессом отделки бумаги, но скорее всего его можно отнести к производству специальных видов бумаги с покровным пигментным слоем. Покровный слой в виде смеси белых пигментов с пленкообразующим наносится на поверхность бумаги-основы в красильных машинах. Связующие в суспензии для мелования обеспечивают равномерное распределение пигментов и закрепление их на бумаге. В зависимости от способов печати, в которых должны применяться определенные сорта бумаги, и от требований качества печатной продукции используются связующие, имеющие различную рецептуру. Избыток пигментно-клеевой суспензии удаляется гибким шабером или воздушной струей (воздушным шабером). Затем бумага подсушивается и каландрируется. Бумага может покрываться с одной или с обеих сторон, однократно или двукратно.

Мелование бумаги оказывает целенаправленное влияние на ее свойства - белизну или цвет, структуру или шероховатость. Этим самым достигают результатов печати, не получаемых на натуральных немелованных бумагах.

Вспомогательные операции отделки. Помимо описанных технологических операций, предназначенных для придания бумаге определенных свойств, на её качество влияют вспомогательные операции, например для придания ей товарного вида и обеспечения еёсохранности при транспортировке и хранении. К ним относятся: перемотка, разрезание на рулоны стандартной ширины и листы стандартных форматов, сортировка и упаковка.

Бумажное полотно разрезают на продольно-резальных станках, а для выпуска листовой бумаги - и на поперечно резальных. Большая сторона листа должна соответствовать машинному направлению. Ширина рулонов и форматы листов стандартизированы в соответствии с издательскими нормами и согласованы с форматами полиграфического оборудования. Рулонную бумагу перематывают на твердые втулки-оси до стандартной массы, упаковывают в несколько слоев оберточной бумаги, которую заворачивают на торцы. С торцов бумагу прокладывают и заклеивают бумажными кругами.

Листовую бумагу укладывают в пачки, пачки собирают в кипу, которую заворачивают в несколько слоев оберточной и упаковочной бумаги. Для сохранности кипу укладывают между двумя щитами из досок и затягивают проволокой.

2.Триадные краски: основные свойства, ассортимент

Триадные краски - это специальный набор из трех стандартных красок (пурпурной, голубой и жёлтой), которые являются основными и дополнительной черной краски. Совокупность цветов и оттенков, полученных в конкретном печатном процессе триадой красок, называют цветовым охватом. Он определяется по отпечатанным шкалам цветового охвата, содержащим цветовые поля каждой отдельной краски, их двойные и тройные наложения в различных сочетаниях. Спектральные характеристики триадных красок строго стандартизированы и не могут значительно отличаться, так как при этом будут сильные искажения цветовой гаммы отпечатанного издания.Черную краску вводят для улучшения получения деталей в тенях, повышения четкости и контрастности изображения.

Пигменты для триадных красок занимают особое положение: они должны соответствовать международным стандартам, в противном случае колористическая точность воспроизведения цветного оригинала будет нарушена.

При многокрасочной печати, когда различные цвета и оттенки создаются наложением, триадные краски должны обладать прозрачностью, определенной интенсивностью, светостойкостью, стабильностью и хорошими печатно-техническими свойствами.

Прозрачность - характеристика, зависящая от свойств краски как дисперсной системы. Наличие в краске большого количества частиц пигмента вызывает многократное преломление света (коэф. преломления сильно отличается от 1), краска в этом случае кроющая, непрозрачная. Прозрачной краска будет при отсутствии сильного лучепреломления (коэф. преломления на границе пигмент - связующее близок к 1). Тогда лучи света не отклоняются от первоначального направления, не рассеиваются, а проходят весь слой краски до её нижней границы и взаимодействуют с подложкой.

Краски для многокрасочной печати подвергают испытанию на прозрачность. Для этого на черной основе делают раскатки краски с различной толщиной слоя и определяют её оптическую плотность. Прозрачность оценивают по десятибалльной шкале как прирост оптической плотности Dв зависимости от толщины слоя краски h. Чем прозрачнее краска, тем меньше отношение ?D??h.

Интенсивность - способность краски придавать изображению требуемые оптические характеристики при минимальном её расходовании. Из двух красок одинакового цвета более интенсивной будет та, которой потребуется меньше для создания одинакового оптического эффекта. Оценивают интенсивность по нарастанию оптической плотности оттиска в зависимости от количества краски на нем. Интенсивность краски зависит от свойств пигмента, его химической структуры, степени дисперсности и его концентрации в краске.

Светостойкость характеризует способность краски сохранять цвет и не выцветать под действием света. Она зависит от светостойкости пигмента, определяемой его химической структурой. Краски для многокрасочной печати готовят из светостойких пигментов.

Устойчивость красок к действию растворителей и реактивов. Растворимость и возможные химические изменения краски при действии на неё воды, спирта, бензина, масел зависит от природы пигмента. На устойчивость краски может повлиять и состав связующего. Краски для разной продукции имеют разную устойчивость к растворителям и реагентам.

Кпечатно-техническим свойствам красок относятся: вязкость (ее внутреннее трение, возникающее под действием механических напряжений); липкость (совокупность адгезионно-когезионных свойств); структурно-механические свойства (проявляемые под действием механического напряжения); закрепление краски на оттиске (механизм пленкообразования); степень перетира краски (размеры частиц пигмента); устойчивость краски на оттиске (прочность красочной пленки наистирание, её хрупкость).

Весь ассортимент красок классифицируют по цифровой системе, согласно которой каждой краске придается шестизначный номер. Первые четыре цифры определяют серию краски - её назначение и условия применения, две последние цифры - цвет.

Краски для четырёхкрасочной печати имеют семизначные номера, седьмая цифра указывает номер триады. Например, краски № 2513-231, 2513-331, 2513-531 и 2513-011 представляют триаду № 1 серии 2513, состоящую изпурпурной, голубой и желтой красок и дополнительной чёрной. Номер серии 2513 указывает, что краска предназначена для печатания офсетным способом (первая цифра -2), на листовых ротационных машинах (вторая цифра -5), для рядовых работ (третья цифра -1), на бумаге № 1 (четвёртая цифра -3).

В зависимости от вида и способа печати, конструкции машин и скорости их работы, особенностей выпускаемой продукции и вида бумаги вырабатывают разные виды красок.

Краски для высокой печати. Для печатания на плоскопечатных машинах на листовой мелованной бумаге высококачественной одно- и многокрасочной продукции вырабатывают триадные краски серий 1715 (обычная) и 1725 (глянцевая). Эти краски обеспечивают точное воспроизведение оригиналов и применяются при печатании музейных работ.

Это интенсивные краски, изготовленные из светостойких пигментов. Чтобы обеспечить графическую точность изображения краска должна иметь высокую вязкость и закрепляться без проникания пигмента в поры бумаги. Кроме быстрого закрепления, краска должна иметь стабильные свойства на валиках красочного аппарата, так как из-за малой скорости печатания плоскопечатных машин, краска на валиках может подвергаться окислительной полимеризации или из неё могут испаряться растворители, что приводит к её загустению.

Краски для офсетной печати. Это краски повышенной интенсивности. Для их изготовления применяют водостойкие, нерастворимые в воде пигменты и красочные лаки.

Специально для тонких видов бумаги, и в частности предназначенных для печатания школьных учебников, разработаны краски серии 2417, черная и триадные. Эти краски интенсивные, что позволяет наносить их тонкими слоями. В сочетании с пониженной липкостью краски это предотвращает выщипывание волокон бумаги.

Для печатания на листовых ротационных машинах на бумаге № 1 и 2 служат краски серии 2513. Эти краски универсальны, т.е. пригодны для печатания способами высокой и офсетной печати, они быстро закрепляются благодаря ограниченной растворимости смол в комбинированных растворителях. Первоначально эта серия состояла из черной краски и 23 цветных, включая триадные. По мере развития этой серии ассортимент по цвету был существенно пересмотрен. В основу положена восьмикрасочная система смешения цветных красок «Радуга». Основой системы являются триадные краски № 2513-231, 2513-531 и 2513-331 и три краски, близкие к основным цветам: красная № 2513-26, сине-фиолетовая 2513-72 и зеленая 2513-40. Они дополняются красно-фиолетовой 2513-71 и оранжевой 2513-10. Эти восемь цветных красок при попарном смешивании в разных соотношениях дают 36 базовых красок разного цветового тона с максимально возможной насыщенностью и равномерным охватом всего диапазона цветовых тонов. А в результате смешивания трех компонентов - двух цветных с белой или чёрной - получают 259 цветов.

Для листовых офсетных ротационных машин выпускается три серии глянцевых красок для красочной иллюстрационной продукции, содержащие черные, триадные и цветные краски. Краски серии 2523 для бумаги № 1, для мелованной бумаги так же универсальные краски серии 2526, а краски серии 2527 предназначены для высокоглянцевой бумаги.

Краски для глубокой печати. Для печатания способом глубокой печати выпускают две сери красок: 3314 и 3315. Серия 3314 - для бумаги № 1 и № 2 - состоит из 18 красок, в том числе из нескольких видов черных и триады для многокрасочной печати. Эти краски изготавливают с небольшим содержанием пигмента, на маловязком связующем, которое представляет собой раствор твердых смол в толуоле - маловязком и быстроиспаряющемся растворителе. Краска серии 3315 предназначена для мелованной бумаги и отличается от красок для немелованной бумаги большим содержанием растворителя, улучшающего впитывание краски в мелкопористую структуру.

3.Требования к полимерам, используемым в качестве клеящих веществ

При изготовлении любой полиграфической продукции используют клеящие вещества, которые должны обладать потребительскими и рабочими свойствами, т.е. иметь необходимые вязкость, липкость, прочность склеивания.

Клеящие вещества (клеи) - композиции на основе химических соединений, способны склеивать различные материалы благодаря образованию между их поверхностями и клеевой прослойкой прочной адгезионной связи.

Основой почти всех клеящих веществ, применяемых в полиграфии, являются полимеры или олигомеры, природные или синтетические.

Синтетические клеящие вещества - поливинилбутиральные, поливинилацетатные, на основе производных целлюлозы, синтетических каучуков, сополимеров.

Клеи природного происхождения бывают растительные (крахмальные, декстриновые) и животные (казеиновый, костный, желатиновый). Для переплётно-брошюровочных процессов чаще применяют клеи на основе синтетических полимеров и олигомеров. Синтетические клеи по сравнению с природными обладают рядом преимуществ. Они более стабильны при хранении, стойки к климатическим воздействиям, для их затвердевания требуется меньше времени, благодаря чему сокращается цикл изготовления продукции, обеспечивают прочность склейки и высокое качество продукции.

Большинство клеящих веществ - олигомеры и полимеры со средней оптимальной степеньюполимеризации, т.е. такой, при которой они обладают лучшей адгезией и достаточной когезионной прочностью. Оптимальная степень полимеризации для поливинилацетата - 50-100, поливинилхлоридацетата - 100-150, нитратцеллюлозы - 150-300. При высокой степени полимеризации макромолекулы образуют слишком вязкие растворы, при слишком низкой степени происходит потеря ими когезионной прочности.

Полимеры и олигомеры, природные или синтетические, обладающие способностью к склеиванию, имеют или линейное строение, или линейное строение с небольшими боковыми цепями, количество и тип которых влияют на поведение клеящего вещества. Они также должны быть способными образовывать эластичную пленку. Если температура стеклования находится ниже обычной комнатной, то клеевая пленка обладает эластичностью, как, например, пленка натурального каучука с температурой стеклования -70?C, полиэтилена -70?C, полибутадиена -40?C. Если температура стеклования выше обычной комнатной, то пленка хрупкая, твёрдая, стеклообразная и имеет упругую деформацию, как, например, у поливинилхлорида +80?C.

При использовании полимеров в качестве клеящих веществ, для снижения температуры стеклования в их состав вводят пластификатор - низкомолекулярное нелетучее, растворимое в полимере вещество, которое, проникая между цепями макромолекул, отодвигает их друг от друга и уменьшает их межмолекулярное взаимодействие. Так при введении пластификатора в поливинилхлорид, температура стеклования с +80?C снижается до -70?C. Еще температуру можно снизить введением в структуру основного полимера звеньев с меньшей полярностью. Увеличивая в полимере количество менее полярных звеньев, можно постепенно уменьшить жесткость его структурыи обеспечить получение твердоэластичной клеевой пленки.

Во всех случаях клеи должны хорошо смачивать склеиваемые поверхности. Полярные материалы, такие, как бумага с малой и средней степенью проклейки, ткани без покрытий, хорошо смачиваются водными растворами клеев или дисперсиями. Гидрофобные материалы, такие, как поливинилхлоридные пластмассы, материалы с нитроцеллюлозным или подобным покрытием, плохо смачиваются клеями. Для повышения смачиваемости вместо воды подбирают другой растворитель или вводят в состав клея поверхностно-активные вещества.

Смачивающую способность клеев по отношению к различным материалам определяют по величине равновесного краевого угла смачивания. Однако только смачивание клеем поверхностей материалов не гарантирует хорошего склеивания. Прочность склеивания зависит, во-первых, от величины сил, действующих между склеиваемым материалом и клеевым слоем, т.е. от адгезии. Во-вторых, от когезии, т.е. от силы взаимного притяжения макромолекул и других взаимодействий в клеевой пленке.

Таким образом, для получения качественной прочной склейки при соединении различных материалов и в зависимости от характера работы, а также нормального течения технологических процессов на всех этапах производства продукции, клеящие вещества должны удовлетворять следующим требованиям.

1. Хорошо смачивать материал и обладать высокой адгезией, т.е. образовывать пленку, прочно соединенную со склеиваемым материалом (обладать клеящей силой).

2. Пленка после затвердения должна быть прочной, что определяется когезией, и выдерживать деформацию на растяжение и изгиб, возможно дольше не стареть и не подвергаться действию микроорганизмов.

3. Вязкость клея должна соответствовать свойствам склеиваемого материала и характеру работы. Клей не должен проникать глубоко в материал и проходить на его обратную сторону. При высыхании пленка должна иметь минимальную усадку.

4. В исходном виде клей должен обладать достаточной липкостью, чтобы соединенные материалы оставались в зафиксированном положении вплоть до затвердевания пленки.

5. Образовывать эластичную пленку, особенно в тех случаях, когда продукция при эксплуатации подвергается многократному изгибу.

6. Клей должен легко и равномерным слоем распределяться по поверхности материала без образования длинных нитей, т.е. не оставляя непромазанных участков. При нанесении клея не должно возникать пены, которая препятствует образованию ровного клеевого слоя.

7. Время схватывания должно быть достаточным для соединения склеиваемых деталей вручную и на машине. В то же время иметь сравнительно высокую скорость затвердения.

8. Иметь нейтральную, или слабокислотную, или слабощелочную реакцию с рН от 5 до 9, чтобы не происходило пожелтения бумаги, изменение цвета переплетных материалов и обесцвечивания красок на оттиске.

9. Быть светлым, не иметь неприятного запаха, не выделять вредных испарений и не загрязнять окружающую среду, обладать морозостойкостью и теплостойкостью, длительное время сохранять стабильность своих рабочих свойств, иметь невысокую стоимость.

В природе не существует такого универсального клея, который мог бы склеивать с достаточной прочностью любые материалы. Поэтому в каждом конкретном случае подбирают вид клеящего вещества и устанавливают его оптимальную рецептуру.

Все клеящие вещества, применяемые в переплетно-брошюровочных процессах, делятся по физико-химическому состоянию и технологии применения на:

ь водную дисперсию, где мельчайшие частицы нерастворимого полимера или олигомера находятся в воде во взвешенном состоянии (образование пленки происходит быстро);

ь водный клеевой раствор, полученный растворением исходных продуктов (образование пленки происходит медленно);

ь твердый полимер - термоклей в виде гранул, порошка, термонитей (образование клеевой пленки происходит моментально при охлаждении расплавленного клея);

ь раствор полимеров или олигомеров в органических растворителях (образование пленки происходит быстро в результате испарения летучего органического растворителя);

ь термореактивный клей - жидкую композицию, состоящую из реакционноспособного олигомера и низкомолекулярного отвердителя (пленка образуется быстро).

В большом ассортименте клеящих веществ, используемых на полиграфических предприятиях, принята система нумерации, где учтена природа клея и технологическая операция при его использовании. Например: 1 - 9 Поливинилацетатные дисперсии; 10 - 29 Клеи на основе натриевой соли; 30 - 39 Клеи на основе крахмала; 40 - 59 Клеи на основе костного клея; 60 - 69 Костно-латексные клеи; 70 Термоклеи; 80 - 90 Клеи на основе синтетических соединений в органических растворителях.

4.Строение, основные свойства и типы офсетных резинотканевых полотен

В офсетных машинах декель (упругую покрышку на печатном цилиндре) монтируют на офсетном цилиндре. Декель на офсетных машинах одновременно выполняет две функции:

- передает изображение с формы на бумагу;

- обеспечивает более полный контакт формы с запечатываемым материалом.

Он состоит из офсетной резинотканевой пластины и поддекельного материала (калиброванная по толщине лавсановая пленка или бумага толщиной 0,05 - 0,20 мм), который служит для доведения декеля до требуемой толщины (в среднем 2,02 ± 0,03 мм).

Офсетная пластина должна иметь матовую ровную поверхность, хорошо воспринимать с формы краску и возможно полнее передавать её на оттиск, обладать упругоэластическими свойствами для обеспечения более полного контакта при печатании на шероховатой бумаге и других запечатываемых материалах при небольшом давлении во время печатания.

На офсетной пластине не должно быть механических повреждений. При действии растворителей связующих красок и смывочных веществ верхний слой не должен размягчаться, растворяться и отслаиваться от основы.

Офсетная пластина, состоящая из двух или нескольких слоев прорезиненной мерсеризованной ткани, спрессованных с наружным резиновым тонким слоем (0,45-0,55мм) из маслостойкой бутадиеннитральной резины, малостойка к действию ряда органических растворителей.

Офсетная пластина с верхним слоем из полиэфируретана отличается от резиновой более высокой стойкостью к растворителям, которые используются в современных связующих. Например, набухание полиэфируретана, помещенного на 24 часа в керосин, составляет 1,4 %, в олифу - 0,04 %, в то время как резинотканевой пластины - соответственно 20 и 2 %.

Общая толщина пластины - 2 ± 0,2 мм. Их используют на листовых и рулонных ротационных офсетных машинах.

Выпускают более совершенные офсетные пластины, состоящие из пористой основы типа декпласта и тонкого верхнего краскопередаточного стойкого слоя. Толщина такой пластины - 2 мм, плотность - 0,7 г/см?, формат - 410 ? 498 и 566 ? 666 мм.

Декпласт - пористый материал, состоит из целлюлозной волокнистой основы, пропитанной полиэфируретановым лаком, который скрепляет волокно и после термообработки придает материалу упругость и стабильность.

Оптимальная пористость материала 50 %, поры заполнены воздухом или газом, поэтому при печатании под давлением он упруго сжимается, уменьшаясь в объеме без выпучивания, и при снятии нагрузки мгновенно восстанавливается. Благодаря таким структурно-механическим свойствам пористый декельный материал обеспечивает равномерное распределение давления в полосе контакта. Декпластустойчив к действию органических растворителей, имеет хорошие деформационные свойства.

Использование пористого декпласта для основы декеля в офсетной печати приводит к уменьшению необходимого давления в три раза по сравнению с применением декеля из непористого материала и повышению качества изображения.

Размещено на Allbest.ru