Удосконалення процесу зволоження в плоскому офсетному друці

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ ДРУКАРСТВА

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ЗВОЛОЖЕННЯ В ПЛОСКОМУ ОФСЕТНОМУ ДРУЦІ

Мельников Олександр Валерійович

Львів -- 2004

Анотація

Мельников О.В. Удосконалення процесу зволоження в плоскому офсетному друці. -- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.01 -- машини і процеси поліграфічного виробництва. -- Українська академія друкарства. Львів, 2004.

Дисертація присвячена удосконаленню технологічного процесу плоского офсетного друку шляхом розроблення зволожувального розчину та засобів зниження впливу його шкідливих випарів на працівників та навколишнє середовище. На основі аналітичних та експериментальних досліджень встановлено вплив зволожувальних розчинів, що застосовуються на виробництві, на контактуючі поверхні й умови їх використання в офсетних друкарських машинах та визначені друкарсько-технічні показники зволожувальних розчинів, що покладені в основу розроблення технічних вимог до них. Здійснено з допомогою комп'ютерного програмного забезпечення моделювання та оптимізацію складу розробленого зволожувального розчину з досягненням значно меншого, ніж в аналогах, вмісту ізопропилового спирту. Встановлені закономірності технологічних умов використання розробленого зволожувального розчину, вивчені його друкарсько-технічні властивості та здійснено його порівняння з відомим аналогом. Здійснено аналіз речовин, що виділяються в процесі плоского офсетного друку, з використанням відомих та розробленого зволожувального розчину. Виявлені та пояснені закономірності дії розроблених конструкцій вловлювачів із значно кращими ніж в аналогів технічними характеристиками.

Ключові слова: плоский офсетний друк; зволожувальний розчин; друкарсько-технічні властивості; моделювання та оптимізація складу; викиди шкідливих речовин; вловлювачі.

Аннотация

Мельников А. В. Усовершенствование процесса увлажнения в плоской офсетной печати. -- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.01 -- машины и процессы полиграфического производства. Украинская академия печати. Львов, 2004.

Диссертация посвящена усовершенствованию технологического процесса плоской офсетной печати путем разработки увлажняющего раствора и средств уменьшения влияния его вредных выбросов на работающих и окружающую среду.

Проведен анализ развития технологии и материалов современной плоской офсетной печати на Украине и за рубежом, выявлены тенденции усовершенствования процесса увлажнения, показана необходимость разработки увлажняющих растворов с меньшим содержанием изопропилового спирта и оборудования, которое обеспечивает улавливание вредных веществ, которые выделяются в процессе плоской офсетной печати.

В роботе обоснована и использована комплексная методика исследования увлажняющих растворов плоской офсетной печати и их влияния на контактирующие поверхности, которая включает разработку нового устройства исследования влияния увлажняющих растворов на рабочую поверхность офсетного резинотканного полотна (Патент Украины № 53166А).

Экспериментальными исследованиями выявлены закономерности влияния увлажняющих растворов на контактирующие поверхности (печатную форму, офсетное резинотканное полотно, металлические детали печатных машин), а также на бумагу и краски, на основе чего определены технологически необходимые границы печатно-технических свойств существующих увлажняющих растворов.

На основании патентного поиска и экспериментальных исследований разработан состав нового увлажняющего раствора (Патент Украины №42449А) и проведено моделирование и оптимизация его свойств, использование программы оптимизации на основе симплекс-метода позволило оптимизировать не только состав раствора для обеспечения нужных печатно-технических свойств раствора, но и минимизировать его стоимость.

Экспериментальные и производственные исследования разработанного оптимизированного состава увлажняющего раствора плоской офсетной печати при сопоставлении с уже существующими увлажняющими растворами подтвердили высокие эксплуатационные характеристики и целесообразность практического использования разработанного увлажняющего раствора, качественный состав которого базируется на отечественных компонентах.

С целью создания экологически чистого производства проанализированы существующие конструкции аппаратов для очистки воздуха от пыли и брызг в результате чего разработаны оригинальные конструкции уловителей на основе использования нового принципа действия, которые соединяют в одном корпусе две степени очистки: центробежное в корпусе аппарата и при оборачивании потока после входа в аппарат и инерционное -- при прохождении уже очищенного от крупнодисперсных частиц потока через жалюзи отделителя (Патенты Украины № 51453 А, № 52792 та № 57117).

Стендовые экспериментальные и производственные исследования разработанных установок очистки воздуха от пыли и брызг, которые образуются в процессе роботы листовых офсетных печатных машин, показали повышение эффективности их работы на 4--6%, что позволяет уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу и довести их до уровней предельно-допустимых концентраций и предельно-допустимых выбросов, при уменьшении по сравнению с прототипом металлоемкости в 1,5, а энергоемкости в 1,4 раза.

Ключевые слова: плоская офсетная печать; увлажняющий раствор; печатно-технические свойства; моделирование и оптимизация состава; выбросы вредных веществ; уловители.

Аnnotation

офсетний друк зволожувальний розчин

Melnikov O.V. Improving of the moisturizing process in the flat offset printing. -- Manuscript

Dissertation work for the getting of the Candidate of the technological sciences scientific degree according the speciality 05.05.01 -- machines and processes of the printing enterprises-Ukrainian Academy of Printing, Lviv, 2004.

The dissertation work is dedicated to the improving of the flat offset printing process by means of creating the moisturizing solution and means of decreasing of its harmful evaporation influence. On the base of the analytical and experimental investigations was established the influence of the moisturizing solutions, used on the enterprise, on the contacting surfaces and conditions of their usage in the offset printing machines; also were determined the printing-technological parameters of the moisturizing solutions, which were on the base of development the technological requirements to them.

With the help of the computer programs were made the modelling and optimization of the composition of the moisturizing solutions made with the obtaining of the much fewer, then in the analogues, content of the isopropyl spirit. Were established the technological conditions of the usage of the moisturizing solutions made, were investigated its printing-technological features and made the comparison with the famous analogue. Was made the analysis of the substances, which are obtained while the flat offset printing process, with the usage of the famous and the flat offset printing found and explained the laws of the action of the proposed constructions of the trap devices with the much better technological characteristics, than in the analogues.

Key words: flat offset printing, moisturizing solutions, printing-technological characteristics, modelling and optimization of the content, exhausts of the harmful substances, trap devices.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми: Проблеми, пов'язані із вдосконаленням технологічного процесу зволоження в плоскому офсетному друці та обладнання, що супроводжує використання зволожувальних розчинів, викликали інтерес багатьох дослідників, більшість з яких основну увагу приділяли аналізу змочування офсетної друкарської форми зволожувальним розчином та взаємодії зволожувального розчину з папером та фарбою. Поза увагою дослідників залишались такі складові процесу плоского офсетного друку, як офсетне гумотканинне полотно, друкарська машина і зона її обслуговування. Ці складові технологічного процесу плоского офсетного друку із зволоженням набувають особливого значення в зв'язку з потребою науково-обгрунтованого створення вітчизняного зволожувального розчину з одночасним зменшенням його негативного впливу на обслуговуючий персонал та навколишнє середовище, що і визначає актуальність досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами: Науковий напрямок дисертаційної роботи пов'язаний з темою “Інтенсифікація технологічних процесів поліграфічного виробництва і поліпшення якості друкованих виробів”,над якою працює кафедра технології друкованих видань та паковань Української академії друкарства, та Національною програмою поліпшення стану безпеки, гігієни праці та виробничого середовища на 2001--2005 роки, затвердженою постановою Кабінету Міністрів України від 10.10.2001 р. № 1320.

Мета і задачі дослідження: Вдосконалення технологічного процесу плоского офсетного друку шляхом розроблення зволожувального розчину та засобів зниження впливу його шкідливих викидів на працівників та навколишнє середовище.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

-- вивчити закономірності впливу технології плоского офсетного друку, що використовує зволожувальні розчини, на контактуючі поверхні та навколишнє середовище;

-- дослідити і проаналізувати друкарсько-технічні властивості вітчизнянихта імпортних зволожувальних розчинів, що застосовуються на виробництві, розробити рекомендації щодо друкарсько-технічних вимог до таких розчинів;

-- здійснити моделювання та оптимізацію розробленого зволожувального розчину, що відповідає сучасним технологічним вимогам;

-- дати кількісну і якісну оцінку шкідливих речовин, що виділяються в процесі плоского офсетного друку;

Автор щиро вдячний: д.т.н., проф. кафедри охорони праці Національного університету “Львівська політехніка” Вікторії Арсенівні Батлук та к.т.н., с.н. с.ВАТ “УкрНДІ поліграфічної промисловості ім. Тараса Шевченка” Юрію Михайловичу Румянцеву за надані в процесі виконання роботи консультації.

-- розробити нові конструкції вловлюючого устаткування, які забезпечують доведення викидів шкідливих речовин, що утворюються в процесі друку, до рівнів граничнодопустимих концентрацій та граничнодопустимих викидів;

-- провести виробничі випробування розробленого вловлюючого устаткування та офсетного друкарського процесу із застосуванням розробленого зволожувального розчину.

Об'єкт дослідження: Технологічний процес плоского офсетного друкуіз зволоженням.

Предмет дослідження: Друкарсько-технічні властивості зволожувальних розчинів і явища, що відбуваються під дією зволожувальних розчинів,на контактуючих поверхнях та у навколишньому середовищі.

Методи дослідження: Для визначення впливу факторів технологічного процесу плоского офсетного друку, пов'язаних з використанням зволожувальних розчинів, обрані сучасні методики дослідження властивостей зволожувальних розчинів та їх взаємодії з контактуючими поверхнями.

Дослідження та порівняльний аналіз запропонованого та існуючого вловлюючого обладнання проводили на експериментальному стенді Національного університету “Львівська політехніка”.

Для досягнення поставленої в роботі мети застосоване математичне моделювання і системний аналіз. Опрацювання експериментальних даних здійснено за допомогою програмного забезпечення Mat Cad 2000.

Наукова новизна одержаних результатів: Встановлено вплив технологічних властивостей зволожувальних розчинів, що застосовуються в друкарському процесі,на контактуючі поверхні і умови їх використання в офсетних друкарських машинах та визначені друкарсько-технічні показники зволожувальних розчинів, на основі яких розробленні технічні вимоги до них.

За допомогою комп'ютерного програмного забезпечення проведено моделювання та оптимізацію складу розробленого зволожувального розчинуз досягненням значно меншого, ніж в аналогах, вмісту ізопропилового спирту.

Встановлені закономірності технологічних умов використання розробленого зволожувального розчину, вивчені його друкарсько-технічні властивості та здійснено його порівняння з відомими аналогами.

Виявлені та пояснені закономірності дії розроблених вловлювачів з значно кращими ніж в аналогів технічними характеристиками.

Практичне значення одержаних результатів: Розроблено новий зволожувальний розчин для плоского офсетного друку (Патент України № 42449 А), який позитивно оцінений та впроваджений у виробництво у ВАТ “Львівська книжкова фабрика “Атлас”, ПП “Коло” (м. Дрогобич), Повному товаристві -- видавничій фірмі “Афіша” (м. Львів), що підтверджується актами впроваджень та технічних випробувань.

Розроблено нові конструкції вловлюючого устаткування (Патенти України № 51453 А, №52792 та № 57117). Нова конструкція вловлювача (Патент України № 51453 А) використана при виготовленні вентиляційної системи цеху плоского офсетного друку на ПТВФ “Афіша”, яка забезпечує уловлення викидів шкідливих речовин, що виділяються в процесі друкування та доведені цих викидів до рівнів граничнодопустимих концентрацій та граничнодопустимих викидів, що у свою чергу дає можливість створити безпечні та нешкідливі умови праці. Отриманий технічний ефект підтверджений актами впровадження та технічних випробувань,а також протоколами досліджень повітря робочої зони та навколишнього середовища, проведених лабораторією промислової токсикології Львівського національного медичного університету ім. Данила Галицького, та санітарно-епідеміологічною станцією Личаківського р-ну м. Львова Міністерства охорони здоров'я України.

Розроблена нова методика визначення набрякання поверхні офсетного гумотканинного полотна у зволожувальному розчині (Патент України № 53166 А).

Результати проведених досліджень використані в двох навчальних посібниках “Друкування на аркушевих офсетних машинах” та “Оцінка якості поліграфічної продукції”, та у підручнику “Поліграфічні матеріали”, що рекомендовані Міністерством освіти і науки України для студентів вищих навчальних закладів, а також у лекційних курсах “Основи поліграфії”, “Оцінка якості друкованої продукції”, “Основи наукових досліджень і технічної творчості”, “Технологія офсетного друку”, що читаються в Українській академії друкарства та поліграфічному технікумі Української академії друкарства.

Особистий внесок здобувача: Полягає у безпосередньому виконанні робіт на всіх етапах теоретичних та експериментальних досліджень, зокрема: аналізі літературних джерел з питань складу, властивостей, проблем та перспектив виготовлення та використання зволожувальних розчинів плоского офсетного друку в Україні та за кордоном; розробленні нового складу зволожувального розчину, моделюванні та оптимізації його друкарсько-технічних властивостей; розробленні та дослідженні нових конструкцій вловлюючого устаткування; аналізі та інтерпретації одержаних експериментальних даних та оформленні їх результатів у вигляді публікацій, доповідей на конференціях та патентів на винаходи.

У спільних публікаціях автору належить провідна роль у виконанні дослідів та обговоренні їх результатів.

Апробація результатів дисертації: Матеріали дисертації доповідались на наступних міжнародних та українських конференціях: II та III Міжнародних науково-практичних конференціях “Квалілогія книги” (м. Львів, 1998, 2000 рр.), II, III та IV Міжнародних науково-практичних конференціях “Комп'ютерні технології друкарства” (м. Львів, 1998, 2000, 2002 рр.), III та IV Міжнародній молодіжній науково-практичній конференції “Людина і космос” (м. Дніпро-петровськ, 2001, 2002 рр.), ІV Міжнародній науково-практичній конференції “Екологія. Людина. Суспільство” (м. Київ, 2001 р.), науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу, аспірантів та наукових співробітників Московського державного університету друку (м. Москва, 1998, 1999 рр.), II та III Науково-технічних конференціях студентів та аспірантів “Друкарство молоде” (м. Київ, 2002, 2003 рр.), звітних науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу наукових співробітників і аспірантів Української академії друкарства (м. Львів, 1998--2004 рр.). Робота обговорювалася на засіданнях кафедри технології друкованих видань та пакувань Української академії друкарства.

Публікації: Основний зміст дисертації розкритий у 21 опублікованій роботі, серед яких: 10 публікацій у фахових виданнях, 5 Патентів України, 1 підручник та 2 навчальні посібники.

Обсяг і структура дисертації: Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків і додатків, має загальний обсяг 188 сторінок. Містить45 рисунків, 25 таблиць. Список літератури включає 117 найменувань використаних літературних джерел. У додатках наведено: копії Патентів України на винаходи; програми для ЕОМ та приклади основних розрахунків; акти випробувань.

2. Зміст роботи

У ВСТУПІ обгрунтовано актуальність роботи, сформульовано її мету та завдання, наведено дані про наукову новизну і практичну цінність, узагальнено результати апробації роботи.

У ПЕРШОМУ РОЗДІЛІ -- “Зволоження в плоскому офсетному друці: аналіз науково-прикладних рішень та проблем” проаналізовано сучасний стан, проблеми та перспективи плоского офсетного друку в Україні та за кордоном; розглянуті дослідження друкарсько-технічних властивостей, що визначають техніко-економічніта екологічні показники плоского офсетного друку; виділено етапи створення й удосконалення зволожувальних розчинів та обгрунтовані напрями рішення технологічних проблем плоского офсетного друку із зволоженням.

Розглянуті методи очищення повітря від викидів шкідливих речовин, що утворюються в процесі плоского офсетного друку та відібрана конструкція вловлювача, що стане прототипом для конструкцій нових вловлювачів.

На основі аналізу літературних відомостей та практики поліграфічних підприємств сформульовані мета і завдання досліджень, що описані в загальній характеристиці роботи.

У ДРУГОМУ РОЗДІЛІ -- “Методика досліджень” обрані об'єкти досліджень і методи визначення їх фізико-хімічних і друкарсько-технічних властивостей. Для досліджень були відібрані імпортні, українські, в тому числі створені в Українській академії друкарства (Патент України № 42449 А) зволожувальні розчини, офсетні гумотканинні полотна, фарби та папери провідних постачальників матеріалів, що широко застосовуються на підприємствах галузі.

Для визначення властивостей зволожувальних розчинів використовували: рН-метр моделі рН-340; кондуктометр моделі Н1 1281; прилад Ребіндера для вимірювання поверхневого натягу рідини; апарат для струшування моделі АВУ-6с.

Для визначення впливу зволожувальних розчинів на контактуючі поверхні використовували профілограф-профілометр “Калібр” моделі 201; еластомер конструкції Я. І. Чехмана; довжиномір моделі ИЗВ-1; твердомір моделі 2033 ТИР; товщиномір моделі ТИБ; прилад для визначення показника Кобб; мікроскоп моделі БМИ; поляризаційний мікроскоп моделі МИН-8 із мікрофотонасадкою МФН-5; фотоапарат “Зенит ТТ”; аналітичні ваги моделі ЯДВ-200 М 2 КЛ та пристрій для визначення ступеня набрякання власної конструкції (Патент України № 53166 А).

Розроблений пристрій дозволяє отримувати більш точні результати вимірювань ступеня набрякання гумотканинних полотен.

Склад та властивості розробленого зволожувального розчину змодельовано та оптимізовано за допомогою методів лінійного програмування та відповідних комп'ютерних програм.

Для визначення кількості шкідливих речовин, що виділяються в процесі плоского офсетного друку з використанням досліджуваних та розробленого зволожувальних розчинів, використовували: фільтри АФА; прилад для седиментаційного аналізу дисперсного складу пилу; аналітичні ваги моделі ЯДВ-200 М 2 КЛ; муфельна піч; бюкси; ексикатори; мікроскоп моделі БМИ і поляризаційний мікроскоп моделі МИН-8.

Для визначення ефективності і гідравлічного опору вловлюючого обладнання використовувалися: аналітичні ваги моделі ЯДВ-200 М 2 КЛ; трубка Піто-Прандтля в комплексі з мікроманометром; U-подібний манометр.

Розроблені вловлювачі (Патенти України № 51453 А, № 52792 та № 57117) випробувані на експериментальному стенді Національного університету “Львівська політехніка” за “Единой методикой сравнительных испытаний пылеуловителей”.

Визначені похибки в дослідженнях і кількість паралельних дослідів гарантують надійність і достовірність результатів (0,90--0,95).

У ТРЕТЬОМУ РОЗДІЛІ -- “Дослідження зволожувальних розчинів плоского офсетного друку” визначені друкарсько-технічні та фізико-хімічні показники відомих зволожувальних розчинів плоского офсетного друку та досліджено їх взаємодію з фарбами, папером, офсетними гумотканинними полотнами та металевими деталями друкарських машин.

Аналіз результатів досліджень зволожувальних розчинів за друкарсько-технічними та фізико-хімічними показниками показав, що усі розчини мають різні характеристики за рН, жорсткістю, електропровідністю, крайовим кутом змочування, поверхневим натягом та часом розшарування емульсії. Виявлено вплив на жорсткість, електропровідність та буферну ємність зволожувальних розчинів температури та концентрації цільових домішок. Ці відмінності пояснюються різними співвідношеннями компонентів аналізованих розчинів.

Дослідження взаємодії зволожувальних розчинів з різними типами паперу показали, що вона характеризується різною кількістю розчину, що вбирається поверхнею паперу К_обб, яка залежать від властивостей паперу та розчинів і коливаються в межах від 0,044--0,087 мг р-ну/дм² для етикеткового до 0,728--1,041 мг зволожувального р-ну/дм² для газетного паперу.

Отримані результати дослідження взаємодії зволожувальних розчинів та офсетних гумотканинних полотен дозволяють розмістити зволожувальні розчини за зменшенням ступеня набрякання в наступний ряд: Фомат 03-02 1КЗО > Grьne Welle 50-060170-3 > Grьne Welle 50-060079-6 > Grьne Welle 50-060132-3 > Supreme-250 > на основі ІПС > Aquastabil К.

Набрякання гумотканинних полотен у зволожувальних розчинах викликає зміни поверхневого стану гумотканинного полотна, що може бути охарактеризовано наступним рядом розчинів за зменшенням їх впливу на шорсткість поверхні полотен: Supreme-250 > Фомат 03-02 1КЗО > на основі ІПС > Grьne Welle 50-060170-3 > Grьne Welle 50-060132-3 > Aquastabil К > Grьne Welle 50-060079-6.

Набрякання гумотканинних полотен під дією зволожувальних розчинів сприяє підвищенню тиску в зоні друкарського контакту, тобто збільшенню абсолютної деформації декеля офсетного циліндра, яке призводить до значного проковзування між поверхнею друкарської форми і декелем, і, як наслідок, до спотворення зображення на відбитках. Окрім цього, при набряканні порушується рівномірність натягування декеля офсетного циліндра, що також призводить до градаційних спотворень, місцевого зношування форми і руйнування верхнього робочого шару декеля.

Аналіз досліджень взаємодії зволожувальних розчинів із металевими деталями офсетних друкарських машин дозволяє оцінити ступінь впливу зволожувальних розчинів на ці поверхні та побудувати наступний ряд розчинів за ступенем агресивності: на основі ІПС > Фомат 03-02 1КЗО > Grьne Welle 50-060170-3 > Grьne Welle 50-060132-3 > Grьne Welle 50-060102-6 > Aquastabil K > Supreme-250 > Grьne Welle 50-060079-6.

На основі аналізу проведених досліджень визначені граничні значення друкарсько-технічних параметрів (табл. 1) тих зволожувальних розчинів,що використовуються на виробництві і можуть бути покладені в основу розроблення технічних вимог до розробленого зволожувального розчину.

Таблиця 1. Значення показників зволожувальних розчинів плоского офсетного друку

№	Найменування показників	Значення
1	Кислотність середовища, pH	4,7--6,8
2	Жорсткість, мг-екв/л	2,0--6,0
3	Електропровідність, мкСм/см	160,0--1680,0
4	Буферна ємність у середовищі, В, г-екв: -- лужному, b/NaOH -- кислому, b/HCl	0,004--0,015 0,003--0,010
5	Крайовий кут змочування, ? : -- пробільних елементів друкарської форми -- друкарських елементів форми	52--61 93--98
6	Динамічна в'язкість, сП	0,009--0,023
7	Поверхневий натяг, мН/м	39,96--77,38
8	Час розшарування емульсії, с	до 280
9	К-сть розчину, що вбирається поверхнею паперу, Кобб, мг: -- крейдованого -- етикеткового -- офсетного -- газетного	0,093--0,150 0,044--0,087 0,728--1,041 0,728--1,041
10	Шорсткість поверхні після дії на неї розчину, Rа, мкм: -- офсетного гумотканинного полотна -- металевої пластини	1,50--4,80 0,25--0,42
11	Показник корозії, К, г/мм2	0,187--0,887

У ЧЕТВЕРТОМУ РОЗДІЛІ -- “Створення, моделювання та оптимізація вітчизняного зволожувального розчину” здійснено технологічний аналіз розробленого зволожувального розчину ЗР 14-УАД та оптимізацію його складу, проведено порівняння властивостей цього розчину з властивостями відомих в Україні розчинів.

Розроблений на підставі попередніх досліджень та технологічних випробувань зволожувальний розчин (Патент України № 42449 А) складається з наступних компонентів, г/л: буферної суміші (ортофосфорна кислота -- 8,0--12,0 та натрій фосфорнокислий двозаміщений, 12-водний -- 10,0--14,0); ізопропилового спирту -- 40,0--100,0; гліцерину -- 1,4--1,6; перманганату калію -- 0,006--0,01; 18%-го гідролізованого поліакрилнітрилу -- 0,8--2,4; трилону Б -- 0,4--2,2; 30%-го перекису водню -- 0,01--0,15; поверхнево-активної речовини -- 0,004--0,035; води -- до 1 л.

Встановлено, що зменшення концентрації складових буферної суміші(< 8,0 г/л ортофосфорної кислоти і < 10,0 г/л натрію фосфорнокислого двозаміщеного, 12-водного) практично не впливає на експлуатаційні показники розробленого розчину, зокрема на змочуваність пробільних елементів офсетної друкарської форми і рН розчину. Збільшення ж концентрації складових буферної суміші (> 12,0 г/л ортофосфорної кислоти і > 14,0 г/л натрію фосфорнокислого двозаміщеного, 12-водного) призводить до погіршення експлуатаційних показників розчинів, таких, як буферна ємність, та відповідно до “тініння” офсетної друкарської форми, що у свою чергу погіршує якість друкованої продукції.

Ізопропиловий спирт вводиться до складу зволожувального розчину як органічний розчинник, одночасно він є поверхнево-активною речовиною. Інтервал концентрації спирту (40,0--100,0 г/л) в розробленому розчині є невеликим. Це обумовлено, з одного боку, потребою мінімізувати кількість спирту, який є токсичною речовиною, граничнодопустимі концентрації якого нормуються,а, з іншого, потребою отримати оптимальні експлуатаційні показники розчину в процесі друкування поліграфічної продукції.

Гліцерин у складі розробленого зволожувального розчину в запропонованому інтервалі (1,4--1,6 г/л) підвищує його в'язкість і забезпечує її оптимальне значення.

Перманганат калію вводиться до складу розробленого зволожувального розчину як окислювач, який сприяє прискоренню висихання офсетної друкарської фарби при задруковуванні невбирних поверхонь.

18%-й гідролізований поліакрилонитрил у зволожувальному розчині виконує функції гідрофільного полімеру, що покращує гідрофільну здатність пробільних елементів офсетної друкарської форми. Якщо концентрація 18%-го гідролізованого поліакрилонитрилу в розчині була (< 0,8 г/л), то зменшувалася гідрофільність пробільних елементів друкарської форми, що призводило до їх закочування офсетною друкарською фарбою. Збільшення концентрації гідрофільного полімеруу розчині (> 2,4 г/л) призводило до посилення емульгування та, як наслідок,до зменшення оптичної густини друкарського зображення на відбитку.

Запропонований інтервал вмісту інгібітору корозії трилону Б (0,4--2,2 г/л)у розробленому зволожувальному розчині забезпечує його мінімальний корозійний вплив на металеві поверхні друкарської машини.

30%-й розчин перекису водню вводили до складу зволожувального розчину як антисептик, що запобігає утворенню грибків, бактерій та водоростей.

Як поверхнево-активна речовина використали порошок “Лотос Dax”,ТУУ 24.5-30093073-009-2002 (виробник: ЗАТ “Ольвія Бета Клінінг Продактс Ко”, м. Орджонікідзе, Дніпропетровської обл.), що вводили до складу розчину для покращення змочуваності пробільних елементів офсетної друкарської форми.

Таким чином, на основі лабораторних досліджень та виробничих випробувань розроблено склад зволожувального розчину, що дозволяє забезпечити: сталу протягом тривалого часу гідрофільність пробільних елементів офсетної друкарської форми та можливість використовувати розчин при друкуванні на паперах, які мають різну кислотність поверхневого шару (крейдовані та некрейдовані), що дозволяє отримувати друковану продукцію потрібної якості

Результати моделювання та оптимізації складових розробленого зволожувального розчину ЗР 14-УАД та його властивостей, здійснені з використанням комп'ютеризованого симплекс-методу, наведені в табл. 2.

Таблиця 2. Результати оптимізації властивостей розробленого зволожувального розчину

Фактори та параметри оптимізації зволожувального розчину (ЗР)	Граничні значення факторів та параметрів	Значення оптимізованих факторів та параметрів для паперу
		крейдований	некрейдований
Концентрація кислоти, г / л ЗР	8,0--12,0	8,0	8,0	8,0	8,0
Концентрація натру, г / л ЗР	10,0--14,0	8,0	3,59	8,0	5,75
Концентрація ІПС, г / л ЗР	40,0--100,0	103,3	103,3	103,3	103,3
Кислотність розчину pH (з врахуванням типу паперу)	4,7--6,8	8,50	8,01	5,50	5,25
Поверхневий натяг, мН/м	39,96--77,38	41,0	41,0	41,0	41,0
Електропровідність,мкСм/см	160--1680	880,0	880,0	880,0	880,0
Вартість основних компонентів ЗР (кислоти, натру, спирту), грн. / л ЗР		0,93	0,90	0,93	0,91

Аналіз властивостей розробленого зволожувального розчину після оптимізації його складу показує, як видно з табл. 2, що за своїми друкарсько-технічними властивостями цей розчин може бути порівняний з відомими зволожувальними розчинами. Дослідження взаємодії створеного в Українській академії друкарства зволожувального розчину плоского офсетного друку ЗР 14-УАД з офсетними гумотканинними полотнами (ОГТП) у порівнянні з відомими на Україні зволожувальними розчинами Фомат 03-02 1КЗО (НВП “Фомат”, м. Львів) та Aquastabil K (Hartmann Druckfarben GmbH, ФРН).

Можна відзначити досить інтенсивне набрякання офсетного гумотканинного полотна протягом перших двох годин й доволі плавне, в більшості випадків незначне збільшення маси у подальшому. Розроблений зволожувальний розчин ЗР 14-УАД виявився, як видно, менш агресивним, ніж розчин на основі концентрату Фомат 03-02 1К30 та трохи агресивнішим ніж Aquastabil K.

Як видно з рис. 3 оброблення поверхні офсетного гумотканинного полотна розробленим розчином ЗР 14-УАД призводить до збільшення міцності його робочої поверхні, що підтверджує підвищення експлуатаційних властивостей полотнав процесі використання запропонованого розчину.

Потрібно відзначити, що також встановлена менша дія розробленого зволожувального розчину ЗР 14-УАД на поверхню металевих деталей друкарських машин (показник корозії К складає 0,18865 г / мм², R_a поверхні -- 0,29 мкм).

Таким чином, розроблений зволожувальний розчин ЗР 14-УАД, як видно, може бути порівняний з вітчизняним розчином Фомат 03-02 1К30 та імпортним Aquastabil K, які знайшли широке застосування на підприємствах галузі.

У п'ятому РОЗДІЛІ -- “Розроблення та дослідження засобів зниження впливу викидів шкідливих речовин, що виділяються в процесі плоского офсетного друку” запропоновано конструкції вловлювачів (Патенти України № 51453 А, №52792 та № 57117) та наведені результати дослідно-виробничих досліджень ефективності запропонованої установки та методичні рекомендації щодо створення системи вентиляції в цеху плоского офсетного друку.

Це пояснюється вирівнюванням гідравлічних опорів у середині найбільш ефективного з розроблених вловлювачів і неможливістю змішування очищеного і забрудненого повітря в середині корпуса апарата через наявність суцільного дна і жалюзійного відокремлювача, за рахунок чого вдалося досягти значного підвищення ефективності вловлення. Впровадження конструкції такого вловлювача (Патент України № 51453 А) дозволяє збільшити ефективність вловлення на 4--5% у порівнянні з прототипом, а наявність другого рівня очищення повітря -- вловити частки медіанним діаметром менше 10 мкм та довести викиди шкідливих речовин в атмосферу до норм граничнодопустимих концентрацій та граничнодопустимих викидів.

У додатках наведені копії Патентів України на винаходи; програми оптимізації друкарсько-технічних властивостей розробленого зволожувального розчину; протокол дослідження води, що використовувалася для приготування досліджуваних зволожувальних розчинів; копії актів впровадження та виробничих випробувань розроблених зволожувального розчину та вловлювача викидів шкідливих речовин; копії протоколів досліджень повітря робочої зони та навколишнього середовища та акт перевірки умов праці працівників цеху плоского офсетного друку в зв'язку з встановленням нової системи вентиляції, а також копії актів використання результатів роботи в навчальному процесі.

Загальні висновки

У дисертаційній роботі розв'язано науково-прикладну задачу удосконалення процесу зволоження в плоскому офсетному друці, при цьому отримані наступні результати:

1. Здійснено аналіз розвитку технології та матеріалів сучасного плоского офсетного друку в Україні та за кордоном, зокрема виявлені тенденції удосконалення процесу зволоження; показана необхідність створення зволожувальних розчинів з меншим вмістом ізопропилового спирту та устаткування, що забезпечує уловлення викидів шкідливих речовин,що виділяються в процесі плоского офсетного друку.

2. Обґрунтована і використана комплексна методика дослідження зволожувальних розчинів плоского офсетного друку та їх впливу на контактуючі поверхні, що включає використання розробленого пристрою дослідження впливу зволожувальних розчинів на робочу поверхню офсетного гумотканинного полотна (Патент України № 53166А).

3. Експериментальними дослідженнями виявлені закономірності впливу зволожувальних розчинів на контактуючі поверхні (друкарську форму, офсетне гумотканинне полотно, металеві деталі друкарських машин), а також на папір та фарби. На основі виявлених закономірностей визначено технологічно необхідні межі друкарсько-технічних показників існуючих зволожувальних розчинів.

4. На основі патентного пошуку та експериментальних досліджень запропоновано склад розробленого зволожувального розчину (Патент України №42449А) та здійснено моделювання та оптимізацію його властивостей; використання програми оптимізації за симплекс-методом дало можливість оптимізувати не тільки склад розчину для забезпечення потрібних друкарсько-технічних показників розчину, але й мінімізувати його вартість.

5. Експериментальні та виробничі дослідження розробленого оптимізованого складу зволожувального розчину плоского офсетного друку при співставленні з існуючими зволожувальними розчинами підтвердили високі експлуатаційні характеристики й доцільність практичного використання розробленого розчину, якісний склад якого базується на вітчизняних компонентах.

6. З метою створення екологічно чистого виробництва на основі аналізу роботи обладнання для очищення повітря від пилу та бризок, розроблені оригінальні конструкції вловлювачів, на основі використання нового принципу дії, що поєднують в одному корпусі два ступені очищення: відцентрове в корпусі апарата при обертанні потоку після входу в апарат і інерційне -- при проходженні вже очищеного від крупнодисперсних часток потоку через жалюзі відокремлювача (Патенти України № 51453 А, № 52792 та № 57117).

7. Стендові експериментальні та виробничі дослідження установок очищення повітря від пилу та бризок, що утворюються в процесі роботи аркушевих офсетних друкарських машин, показали підвищення ефективності їх роботи на 4--6 %,що дозволяє зменшити викиди шкідливих речовин в атмосферу і довести їх до рівнів граничнодопустимих концентрацій та граничнодопустимих викидів, при зменшенні порівняно з прототипом металоємності в 1,5, а енергоємності в 1,4 рази.

Основний зміст дисертації викладений у роботах

1. Мельников О.В. Друкування на аркушевих офсетних машинах: Навч. посіб. / Під ред. д. т. н., проф. Е.Т. Лазаренка. -- Львів, 1999. -- 160 с. / Рец.:Шостачук Ю. у журналі “Друкарство”. -- 1999. -- № 5. -- С. 78.

2. Мельников О. В. Друкарсько-технічні параметри зволожувальних розчинів для плоского офсетного друку // Друкуймо: Вісник поліграфії. -- 2000. -- № 11--12. -- С. 13--17.

3. Мельников О. Методика оптимізації друкарсько-технічних властивостей зволожувальних розчинів для плоского офсетного друку // Комп'ютерні технології друкарства: Зб. наук. праць. -- 2001. -- № 6. -- С. 294--297.

4. Мельников А. В. Увлажняющие растворы для плоской офсетной печати // Упаковка. -- 2002. -- № 4. -- С. 47--49.

5. Лазаренко Е., Мельников О., Дарбуашвілі Н. Шляхи забезпечення якісного офсетного друку // Квалілогія книги: Зб. наук. праць. -- 1998. -- № 2. -- С. 113--114.

6. Мельников О.В, Румянцев Ю.М., Лазаренко Е.Т. Показники якості зволожувальних розчинів для плоского офсетного друку // Квалілогія книги: Зб. наук. праць. -- 2000. -- № 3. -- С.104--107.

7. Румянцев Ю., Мельников О., Лазаренко О. Корозійний вплив деяких зволожувальних розчинів на металеві деталі друкарських машин // Друкарство. -- 2001. -- № 1. -- С. 36--37.

8. Мельников А.В., Батлук В.А., Румянцев Ю.М. Очистка воздуха от пылипри использовании увлажняющих растворов для плоской офсетной печати // Экотехнологии и ресурсосбережение. -- 2001. -- № 2. -- С. 49--52.

9. Мельников О. В., Румянцев Ю. М., Зацерковна Р. С. Визначення параметрів зволожувальних розчинів і дослідження впливу температури та концентраціїна їх експлуатаційні властивості // Наукові записки Української академії друкарства: Наук.-техн. зб. -- 2001. --№ 3. -- С. 27--31.

10. Лазаренко Е., Мельников О., Лазаренко О. Особливості виготовлення етикеткової та пакувальної продукції // Друкарство. -- 2001. -- № 6. -- С. 39--43.

11. Мельников О.В., Лотошинська Н.Д., Дячок О.Г. Дослідження реологічних властивостей деяких зволожувальних розчинів плоского офсетного друку // Квалілогія книги: Зб. наук. праць. -- 2002. -- № 4. -- С. 56--60.

12. Сеньківський В., Мельников О., Лазаренко О. Оптимізація характеристик зволожувального розчину для плоского офсетного друку // Комп'ютерні технології друкарства: Зб. наук. праць. -- 2002. -- № 7. -- С. 181--187.

Особистий внесок здобувача полягає в моделюванні та оптимізації друкарсько-технічних властивостей розробленого зволожувального розчину.

13. Пат. № 42449 А Україна, МПК В 41 N 3/08. Зволожувальний розчин для плоского офсетного друку / О.В. Мельников, Ю.М. Румянцев, Е.Т. Лазаренко,С.Є. Хаджинова, Н.Д. Лотошинська, О.В. Лазаренко, О.Г. Дячок. --№ 2001021388; Заявл. 28.02.2001; Опубл. 15.10.2001, Бюл. № 9. -- 3с.

14. Пат. № 51453 А Україна, МПК В 01 D 45/00, В 01 D 45/18. Пиловловлювач / В.А. Батлук, О.В. Мельников. -- № 2002042642; Заявл. 02.04.2002; Опубл. 15.11.2002, Бюл. № 11. -- 3 с., іл.

15. Пат. № 52792 Україна, МПК В 01 D 45/00, 45/12, 45/18. Пиловловлювач / В.А. Батлук, К.І. Азарський, О.В. Мельников. -- № 2000063134; Заявл. 01.06.2000; Опубл. 15.01.2003, Бюл. № 1. -- 3 с., іл.

16. Пат. № 53166 А Україна, МПК G 01 N 15/08. Пристрій для визначення ступеня набрякання полімерних матеріалів / О.В. Мельников, Ю.М. Румянцев,О.Г. Дячок, Е.Т. Лазаренко, О.В. Лазаренко, Л.М. Стоянова, М.Г. Науменко. --№ 2002032394; Заявл. 26.03.2002; Опубл. 15.01.2003, Бюл. № 1. -- 3 с., іл.

17. Пат. № 57117 Україна, МПК 7 В 01 D 45/00. Секційний пиловловлювач / В.А. Батлук, К.І. Азарський, О. В. Мельников. -- № 2000063491; Заявл. 15.06.2000; Опубл. 16.06.2003, Бюл. № 6. -- 3 с., іл.

Особистий внесок здобувача полягає в розробленні основної ідеї винаходута проведенні патентного пошуку.

18. Гавенко С.Ф., Мельников О.В. Оцінка якості поліграфічної продукції. Навч. посіб. / Під ред. докт. техн. наук, проф. Е.Т. Лазаренка. -- Львів, 2000. --120 с.

19. Поліграфічні матеріали. Підручник / Ю.Ц. Жидецький, О.В. Лазаренко,Н.Д. Лотошинська, В.З. Маїк, О.В. Мельников, Т.В. Олянишен, Ю. М. Румянцев,С.Є. Хаджинова, С. Якуцевич / Під ред. докт. техн. наук, проф. Е. Т. Лазаренка. -- Львів, 2001. -- 328 с.

20. Мельников А.В., Румянцев Ю.М., Лазаренко А.В. Свойства увлажняющих растворов плоской офсетной печати // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела: Научно-техн. журнал. -- 2001. -- № 3--4. -- С. 30--35.

21. Melnikov O., Rumiancew J., Lazarenko O., Lotoszynska N. Parametry roztvorow zwilzajacych. Badanie wplywu temperatury i stezenia na wlasciwosci eksploacyjne roztworow zwilzajacych // Swiat druku. -- 2002. -- № 6. -- S. 48--51.

Размещено на Allbest.ru

...