Удосконалення технології тамподруку та флексографічного друку на полімерних виробах та плівках

Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська академія друкарства

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Удосконалення технології тамподруку та флексографічного друку на полімерних виробах та плівках

Спеціальність 05.05.01 - машини і процеси поліграфічного виробництва

Снігур Наталія Степанівна

Львів - 2010

Дисертацією є рукопис.

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

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Лазаренко Едуард Тимофійович

Українська академія друкарства,

професор кафедри технології друкованих видань і пакувань (м.Львів)

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Регей Іван Іванович

Українська академія друкарства,

завідувач кафедри машин і технологій пакувань (м.Львів)

кандидат технічних наук, доцент

Розум Тетяна Володимирівна

Національний технічний університет України Київськкий політехнічний інститут,

Видавничо поліграфічний інститут, доцент кафедри репрографії (м.Київ)

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми

Тамподрук і флексографічний друк широко використовуються в Україні й світі для друкування на полімерних матеріалах і виробах з них. Досвід поліграфічних підприємств, які застосовують такі технології, і аналіз літературних джерел показують, що при друкуванні на полімерних матеріалах виникають проблеми, пов'язані з незначною полярністю поверхонь таких матеріалів, а це вимагає їх зміни для одержання якісної продукції та удосконалення технологічних процесів.

У зв'язку з тим удосконалення технології тамподруку та флексодруку для поліпшення якості відбитків на полімерних плівках і виробах з них шляхом розроблення способів впливу на поверхневі шари матеріалів та відповідних пристроїв для цього є актуальним науковим завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темою

Наукова спрямованість дисертаційної роботи відповідає Концепції національної інформаційної політики України, Закону України „Про пріоритетні напрямки інноваційної діяльності в Україні” № 433-ІV від 16 січня 2003 р. та Основним напрямам науково-технічного розвитку книговидання і преси до 2010 р., затвердженим наказом Держкомтелерадіо № 180 від 21 липня 2003 р.

Робота виконувалася на підставі Договору про співпрацю між Українською академією друкарства та Інститутом механіки і поліграфії Варшавської політехніки, Інститутом папірництва та поліграфії Лодзької політехніки згідно з планами наукових досліджень кафедри технології друкованих видань і паковань УАД за темою „Інтенсифікація технологічних процесів поліграфічного виробництва та покращення якості друкованої продукції”.

Метою і завданням дослідження є удосконалення технології тамподруку та флексографічного друку на полімерних плівках і виробах шляхом їх попередньої обробки для зміни поверхневих властивостей з метою поліпшення якості відбитків.

Для реалізації поставленої мети потрібно було вирішити такі завдання:

проаналізувати проблеми, стан і перспективи розвитку тамподруку та флексографічного друку на полімерних плівках і виробах, а також існуючі наукові дослідження та прикладні рішення щодо змін поверхневих властивостей цих матеріалів;

дослідити вплив фізико-хімічних способів обробки полімерної плівки на її поверхневі властивості;

на основі багатофакторного планованого експерименту виявити дію технологічних факторів на якість виготовлення друкарських форм для тамподруку;

дослідити вплив способів обробки поліпропіленової плівки в промислових умовах на якість відбитків тамподруку, розробити алгоритми для опрацювання результатів досліджень і вибору раціонального способу обробки;

дослідити в промислових умовах вплив режимів коронного розряду на якість відбитків у флексографічному друці на полімерній плівці, виконати математичний опис та вибрати раціональний режим;

розробити узагальнені причинно-наслідкові діаграми та алгоритми керування технологічним процесом і здійснити апробацію практичних рекомендацій.

Об'єктом досліджень обрано технологію тамподруку на виробах і флексографічного друку на полімерних плівках.

Предметом досліджень є закономірності впливу фізико-хімічних способів обробки полімерних плівок і виробів на зміни їх поверхневих властивостей та якість відбитків.

Методи дослідження в експериментах на поверхневі властивості плівок і виробів впливали коронатором конструкції науковців Р.І.Мервінського і Ю.А.Ротера, УФ-опроміненням TIC-UV та дією розчинів, а в промислових умовах - коронатором змінної напруги з режимом обробки 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5 кВт, вмонтованим у флексографічну машину Kuen Yuh ЕКО та Soloflex фірми „Windmol-ler&Holscher”. Вплив обробки поліпропіленової плівки та виробів вивчали в промислових умовах на друкарських машинах TIC-187S та МТМ-100 фірми „Morlok”. Експериментальні дослідження щодо змочуваності поверхні полімерної плівки проводили з використанням спеціального комп'ютеризованого приладу гоніометром „Fibro Systems” версії PGX. Дослідження коронного розряду проводили за допомогою фотоелектронної спектроскопії на приладі Escolab 210 фірми „VG Scientific”, фізико-механічні дослідження - на машині Tiraset. Денситометричні характеристики відбитків вимірювали денситометром Vipdens Viptronic 400, а графічні елементи оцінювали за допомогою прилада Ergicheck SC 800. Математико-статистичну оцінку результатів експерименту здійснювали за розробленим алгоритмом. Графічні залежності будували застосовуючи програми Origin7.0, Exel.

Наукова новизна одержаних результатів дослідження полягає в тому, що вперше:

- здійснено попередню, перед друкуванням, обробку полімерних плівок і виробів, що забезпечують різну енергію змочування, адгезію рідини на графічне спотворення відбитків при зміні лініатури растру, відносної площі растрових елементів і твердості тампона;

- виявлено взаємовплив технологічних способів попередньої перед друкуванням обробки полімерних виробів у тамподруці на якість відбитків, їх градаційні характеристики й стійкість до стирання, й отримано ряд активності цих способів яким обґрунтовано УФ-опромінення виробів;

- здійснено математичний опис градаційних кривих відбитків, отриманих флексографічним способом в основних режимах активації полімерної плівки коронним розрядом для вибору раціонального режиму обробки;

Практичне значення одержаних результатів. Практичні рекомендації, щодо здійснення процесу активації полімерних плівок і виробів, у тому числі із застосуванням як промислового коронатора (флексографічний друк), так і УФ-опромінювання в експонуючій установці (тамподрук), апробовано в умовах ТзОВ „Компанія”Еней” і „Леопрінт”, що підтверджується актами впроваджень, і використано для розроблення відповідних технологічних інструкцій “Технологічна інструкція для обробки полімерних виробів перед процесом тамподруку” та „Технологічна інструкція, щодо вибору режиму коронного розряду при друкуванні на полімерних плівках у флексографських друкарських машинах”.

Результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі при підготовці фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр-магістр з дисципліни “Основи наукових досліджень” і “Основи поліграфії”.

Особистий внесок здобувача Основні наукові результати, що становлять зміст дисертаційної роботи, отримані автором самостійно Організація та проведення досліджень здійснено за безпосередньої участі автора. У співавторстві здобувачу належать публікації, де проаналізовано технологію [1, 2, 8, 14] й дані досліджень [4,5,6,7], зроблено висновки за результатами дослідів [3,9-12], описано експерименти та висновки [13,15].

Апробація результатів роботи. Основні результати досліджень, що включені до дисертації, опубліковані в збірниках матеріалів І міжнародної науково-практичної конференції “Науковий потенціал світу 2005”; науково-технічних конференціях студентів і аспірантів "Друкарство молоде" (Київ, 2005-2007рр); апробовані на І міжнародній науково-практичній конференції „Квалілогія книги” (Львів, 2007); науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу, наукових працівників і аспірантів УАД у 2004 - 2007, 2010 рр.

Публікації. За результатами наукових досліджень опубліковано 16 робіт у т. ч. 8 - фахових виданнях, тезах 8 доповідей.

Обсяг і структура дисертації. Дисертацією є рукопис, що складається зі вступу, 5 розділів і загальних висновків, викладених на 119 сторінках, у тому числі в 22 таблицях і на 48 рисунку. Список літератури включає 125 найменуваннь.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету і задачі(завдання) досліджень, висвітлено наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів, наведено відомості про їх оприлюднення та апробацію.

У першому розділі - „Сучасний стан, проблеми і перспективи тамподруку та флексографічного друку” - проаналізовано літературні джерела, щодо перспектив розвитку флексографічного та тамподруку, що показало стрімкий розвиток даних способів виготовлення різноманітної друкованої продукції, у тому числі з використанням плівок і виробів з полімерів. Аналіз наукових досліджень і прикладних розробок підтвердив, що, незважаючи на те, що вивченням особливостей друкування на полімерних плівках і виробах займалося чимало дослідників, проте на сьогодні залишився нерозв'язаним ряд проблем. Водночас розгляд виробничого досвіду, у тому числі наше анкетування фахівців і математико-статистичне опрацювання їхніх думок та побудова діаграми Паретто, засвідчив, що одним з найважливіших факторів впливу на якість друкування є попередня обробка поверхонь полімерних плівок і виробів, яка вимагає подальшого удосконалення та раціонального вибору. Цього можна досягнути, як випливає з наших досліджень, різними способами - хімічними, фізичними та фізико-хімічними, на підставі чого було сформульовано робочу гіпотеза, яка орієнтує на дослідження впливу цих способів на зміну поверхневих властивостей полімерних плівок і виробів (передусім це стосується їхньої змочуваності), а в подальшому - на якість видруків, насамперед на їх градаційну та графічну точність відтворення зображення. Виходячи з цього можуть бути сформульовані практичні рекомендації підприємствам, які продукують різноманітні вироби з використанням тамподруку та флексодруку. Усе це і зумовило мету та завдання дисертаційної роботи.

У другому розділі - “Вплив фізико-хімічної обробки полімерних матеріалів та їх поверхневі властивості” - описано обрані для досліджень матеріали, способи та режими обробки полімерних плівок, комп'ютеризований прилад для вимірювання змін поверхневих властивостей та їх результати.

Для експериментів використовують поліпропіленові плівки, широко застосовувані у флексографічному друці (BOPP, Cast Film та LPC25). Обробляли плівки та вироби ізопропіловим (Оіпс) і бутиловим (Обс) спиртами, 10%-ним розчином перекису водню (Опв), використовували УФ-опромінювання (Оуф) (лампа ЛУФ 40) та опромінювання коронним розрядом (Окр) (коронатор конструкції науковців Р.І. Мервінського та Ю.А.Ротера). Після такої обробки вимірювали кут змочування гоніометром фірми „Fibro Systems” версії PGX. Пристрій повністю відповідає галузевим нормам Tappi Т558 i ASTM D-5725 і вимогам ІSO. Вбудована камера CCD реєструє зображення краплини дистильованої води (дозованою кількістю 4µl), які аналізуються програмним забезпеченням для Windows'98/2000/XP, що дає можливість реєструвати 15 зображень за одну секунду. Дослідження фотоелектронної спектроскопії проводили на приладі Escolab 210 фірми „VG Scientific”, фізико-механічні дослідження - на машині Tiraset.

Рис. 1. Вплив способів обробки на кінетику зміни крайового кута змочування залежно від часу обробки: 1-Обс - 10хв; 2-Оіпс - 10хв; 3-Опв - 10хв; 4-Оуф - 30хв; 5-Окр - 1хв;

Як видно з рис.1, максимальні зміни крайових кутів досягаються при обробці: Окр - 1 хв, Обс, Оіс, Опв, Оуф - за 10 хв. Ці часові обмеження і було використано в подальших дослідженнях способів обробки. У процесі дослідження отримано і результати щодо розрахунків крайового кута, енергії змочування та адгезії рідини (табл.1).

Таблиця 1

Вплив способу обробки верхнього шару поліпропіленових плівок на Wе, Wа, cosи

Спосіб обробки	Поліпропілен BOPP
	Енергія змочування We, мН/м	Адгезія рідини Wa,мН/м	сosи
Без обробки	6,669	78,869	0,113
Бутиловий спирт	8,173	80,373	0,203
Ізопропіловий спирт	26,696	98,896	0,370
Перекис водню	35,663	107,863	0,494
Коронний розряд	47,747	119,947	0,661
УФ-опромінювання	69,368	141,568	0,961

На основі аналізу даних табл. 1 можуть бути побудовані наступні ряди впливу способів обробки в міру збільшення їх активності за енергією змочування, cos, адгезією рідини: Бо <Обс <Оіс <Опв <Окр <Оуф.

Вплив таких способів обробки, як Обс, Оіпс, Опв, Окр, Оуф, на змочування поліпропіленових плівок пояснюється ймовірно частковим вимиванням низькомолекулярних продуктів, очищенням поверхні плівки і підвищенням її шорсткості. Значніше на зміну змочуваності діє обробка УФ- опромінюванням та коронним розрядом. Перше пов'язане, очевидно, з окислювальною дією як самого опромінювання, та утворенням при цьому озону. Що стосується активного впливу коронного розряду, то дане явище пояснюється (рис.2) появою гідроокисних груп, частка яких при подальшій обробці зменшується, що, можливо пов'язано з утворенням водневих зв'язків. Аналогічні висновки зроблено і на підставі обробки результатів впливу енергії коронного розряду на фізико-механічні властивості.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отримані результати щодо впливу способів обробки на змочуваність поліпропіленової плівки розвинуто для їх раціоналізації в подальших дослідженнях у промислових умовах, де використовують тамподрук і флексографічний друк.

У третьому розділі - ”Дослідження впливу способів обробки полімерних плівок і виробів перед друкуванням на машинах тамподруку на якість відбитків” - вивчалися відбитки, отримані з фотополімерних (ф.д.м.) і металевих (м.д.ф.) друкарських форм на машинах тамподруку на попередньо оброблених різними способами полімерних плівках і виробах.

Для вибору умов друкування на друкарських машинах з тамподруку здійснено планований експеримент за стандартними процедурами. Зазначений експеримент і дослідження впливу способів обробки полімерних плівок, обраних як модельні, а також дії цих способів на градаційні характеристики відбитків D_опт=f(S_відн) і стійкість їх до стирання, вивчення впливу обраного способу обробки й тампона на графічну точність відтворення зображення на полімерних виробах виконано в промислових умовах з використанням тамподрукарських машин TIC-187S і Morlock MTM-100. Градаційні характеристики відбитків D_опт=f(S_відн) будували виходячи з денситометричних вимірювань. Зносостійкість відбитків оцінювали на приладі ИМР-1, а графічні спотворення вимірювали за допомогою сканера Ergicheck SC 800. Розрахунки середнього значення, середньоквадратичного відхилення і розкид виконано за розробленим у роботі алгоритмом.

У планованому експерименті параметрами оптимізації обрано: спотворення растрових елементів S_відн = 40, 50, 60% - у; технологічні фактори твердості тампона (2, 6, 8 од. за Шором) - х₁; лініатура растра (40, 50, 60 лін/см) - х₂. Отримано наступне регресійне рівняння:

Y₆₀ = -2,807- 1,196x₁-1,54 x_2.

Перевірка за критерієм Фішера показала, що рівняння є адекватним технологічному процесу. За допомогою критерію Стьюдента визначено значимість коефіцієнтів рівняння регресії, що зумовило вибір твердості тампона величиною 8 од. для подальших досліджень. У контрольні шкали включено такі елементи, як елементи лініатура растра 50 лін/см; відносна площа 20-90%; текстові елементи плашка.

Рис.3. Градаційні криві D_опт=f(S_від) відбитків з лініатурою 50 лін/см на поліпропіленовій плівці, отриманих з використанням а - ф.д.ф., б - м.д.ф.: 1-Обс; 2-Оіпс; 3-Опв; 4-Оуф; 5-Окр; 6-Бо.

Таблиця 2

Вплив способів оброблення полімерної плівки перед друкуванням на оптичну густину відбитків

Спосіб обробки	Dопт=f(Sвід)	Іс, цикл
	20	50	90	100
	ф.д.ф.	м.д.ф.	ф.д.ф.	м.д.ф.	ф.д.ф.	м.д.ф.	ф.д.ф.	м.д.ф.	ф.д.ф.
Без обробки	0,7	0,71	1,03	1,03	1,27	1,66	1,28	1,39	20
Бутиловий спирт	0,73	0,72	1,2	1,23	1,58	1,58	1,58	1,59	40
Ізопропіловий спирт	0,77	0,76	1,05	1,05	1,69	1,71	1,62	1,62	50
Перекис водню	0,72	0,71	1,11	1,37	1,41	1,52	1,5	1,54	30
Коронний розряд	0,81	0,8	1,4	1,41	1,67	1,51	1,64	1,54	60
УФ-опромінювання	0,74	0,74	1,18	1,18	1,61	1,47	1,64	1,51	70

Аналіз даних рис.3, табл. 2, як і вимірювань D_опт=f(S_відн) відбитків, отриманих з використанням растрових шкал лініатурою 40, 60 лін/см та стійкості відбитків до Іс, дозволяє після узагальнення отримати такі ряди у міру зростання впливу способів оброки полімерних плівок:

D_опт (20%): Бо< Оіпс <Обс< Опв <Оуф<Окр

D_опт (50%): Бо<Опв <Оіпс< Обс < Оуф <Окр

D_опт (90%): Бо<Оіпс < Обс< Опв < Оуф < Окр

D_опт (100%): Бо<Оіпс< Обс< Опв <Оуф <Окр

Іс : Бо< Оіпс < Обс <Опв<Оуф<Окр

Одержані ряди змін D_опт та Іс співвідносні з результатами досліджень впливу способів обробки на поверхневі властивості поліпропіленової плівки (Wе, Wа, cosи), пояснення до яких подають в другому розділі роботи.

Аналіз результатів досліджень дозволяє виключити з технології обробки полімерної плівки такі способи, які базуються на використанні розчинників і розчинів, оскільки вони спричиняють високі витрати та є небезпечними для обслуговуючого персоналу й навколишнього середовища. Аналіз технології попередньої обробки полімерних плівок з уживанням коронного розряду показав, що цей спосіб ґрунтується на використанні індивідуально виготовленого пристрою, який потребує високих витрат і висококваліфікованого обслуговування, що не під силу, як правило, для малих підприємств, де застосовують тамподрук. Тому для реалізації обрано такий спосіб обробки полімерних виробів, що базується на використанні УФ-опромінювання в стандартних експонуючих установках, які є обов'язковим елементом і для малих друкарень. Адже вони оснащені відповідними дозуючими пристроями: таймером для експозиції та відліку часу експлуатації ламп, витяжними пристроями для усунення утворюваного небезпечного озону, захисними елементами від випромінювання або в спеціально виготовленій панелі з лампами УФ-опромінення. Попередні розрахунки показали, що перехід на запропоновану технологію попередньої обробки полімерної плівки та виробів з використанням УФ-опромінення в 2 рази зменшує витрати на виробництво.

Проведено додаткові досліди щодо вивчення якості відбитків тамподруку на виробах з поліпропілену, полістиролу, полівінілхлориду різної форми (овальна, плоска, еліпсоподібна) з попередньою обробкою виробів УФ-опромінюванням в експонуючій установці. Апробація цього способу в умовах реального поліграфічного виробництва показала його доцільність, що дозволило доповнити існуючі технологічні інструкції та рекомендувати поліграфічним підприємствам для впровадження.

У четвертому розділі ”Дослідження режимів коронного розряду на якість відбитків в флексографічному друці” -вивчався вплив режимів коронного розряду на оптичну густину відбитків на полімерній плівці, отриманих безпосередньо у флексографічній друкарській машині.

Для досліджень було обрано флексографічні друкарські машини Kuen Yuh ЕКО та Soloflex фірми „Windmol-ler&Holscher”, у коронаторах яких створювали розряди різної потужності. При друкуванні використовували друкарську форму з фотополімерної пластини DuPont NOW 100. Дослідним матеріалом була поліетиленова плівка Tipolen LDPE A6 фірми „Tosaf”. Для проведення апробації вибраного режиму використали поліпропіленові плівки OPP, 38MO447 та поліетилен Ecoleane BF 236 White. Друкували тріадними фарбами. Градаційні характеристики відбитків D_опт=f(S_відн) будували на основі денситометричних вимірювань, отриманих з денситометра Vipdens 400P фірми Viptronic і порівнювали з нормативами міжнародної флексографічної асоціації FIRST.

Залежність оптичної густини D_опт на відбитках та плашках від потужності дії коронатора, носить екстремальний характер (рис.4).

Рис. 4. Вплив потужності коронатора на градаційні характеристики відбитків в тінях (Sвідн.=90%), лініатурою 60 лін/см тріадними фарбами: 1жовта; 2голуба; 3пурпурна; 4чорна

Для визначення раціонального режиму обрали потужності коронатора 1,5, 1,75, 2, 2,5 кВт як такі, що забезпечують вищу оптичну густину та контраст. Отримані результати щодо впливу потужності коронного розряду корелюють з результатами досліджень: очевидні екстремальні зміни дії коронного розряду на поверхневі властивості полімерних плівок.

Одержані градаційні криві (рис.5) свідчать про виразне збільшення оптичної густини відповідно до збільшення відносної площі растра та зменшення контрасту в тінях і його підвищення у півтінях. Помітно і значне підвищення оптичної густини для режимів активації 1,75 кВт, 2 кВт.



Рис. 5. Вплив потужності коронатора на градаційні характеристики відбитків лініатурою 48 лін/см чорною фарбою:1-0 кВт; 2-1,75 кВт; 3-2 кВт; 4-2,5 кВт

Такі зміни оптичної густини відбитків і градаційних кривих корелюють з результатами досліджень впливу коронного розряду на зміну поверхневих властивостей полімерних плівок, дозволяють обрати раціональний режим потужності дії коронатора в межах від 1,75 і 2 кВт (див. рис. 4, 5) та отримати регресійні рівняння, що описують ці залежності з високим рівнем коефіцієнтів кореляції. флексографічний плівка друк полімерний

Математичний опис наведених градаційних кривих (рис.5) базується на побудові регресійних рівнянь, які оцінюють щільність зв'язку між режимом активації та оптичною густиною відбитка (табл.3).

Таблиця 3

Зведена таблиця результатів регресійно-кореляційного аналізу

Потужність коронатора, кВт	Регресійне рівняння	Коефіцієнт детермінації R2	F розр
0	Y=0,3062+1,8306 X1 + 0,00002 X2	0,91	592,72
1,5	Y=-0.90993+1.5726X1+0,02051X2	0,915	146,29
1,75	Y=-0.62141+1.69536X1+0,01419X2	0,9777	248,35
2	Y=-0.64065+1.8878X1+0,014308X2	0,948	179,486
2,5	Y=0,0157+1.8594X1-0,6011X2	0,93	140,18

Отримані регресійні рівняння, перевірені за критерієм Фішера, показали, що всі вони адекватно описують експеримент.

Обраний режим 1,75 кВт апробовано на друкарській машині Soloflex фірми „Windmol-ler&Holscher” на поліетиленовій і поліпропіленовій плівках. Для обговорення результатів використовували нормативи міжнародної флексографічної асоціації FIRST.

Таблиця 4

Відтворення растрових елементів на матеріалі ОРР-20

Фарба	Колір	Світлі ділянки	Тіні
		Відтво-рення в діапазоні, %	Нормативне значення згідно з FIRST	Відтво-рення в діапазоні, %	Нормативне значення згідно з FIRST
Rotoflex	С	5	5	95-100	90
	М	6	3	95-100	78
	Y	5	3	95-100	78
	К	5	8	95-100	98

Аналіз відбитків на плівках з потужністю коронатора 1,75-2кВт, відтворюють растрові елементи за оптичною густиною відтворення, (табл.4) що відповідає вимогам флексографічної асоціації FIRST щодо їх якості.

Результати експериментальних досліджень дозволили надати ряд рекомендацій для флексографічного друку на поліпропіленових і поліетиленових плівках, що включені в розроблену технічну документацію.

В п'ятому розділі - ”Розробка та апробація технічної документації щодо удосконалення технології тамподруку та флексографічного друку на полімерних плівках і виробах” - аналізуються розвинені причинно-наслідкові діаграми чинників і блок-схеми алгоритмів керування процесами тамподруку та флексографічного друку; описуються створені технологічні інструкції до цих процесів та результати їх апробації на поліграфічних підприємствах. На підставі досліджень, викладених в другому і третьому розділах, у причинно-наслідкову діаграму та блок-схему алгоритму керування технологічним процесом тамподруку включено операції обробки полімерних плівок і виробів УФ-опромінюванням в експонуючих установках, що, як доведено, підвищує оптичну густину відбитків та їх стійкість до стирання. У причинно-наслідкову діаграму чинників і блок-схему алгоритму керування технологічним процесом флексографічного друку на полімерних плівках, виходячи з наукових досліджень, окреслених у другому і четвертому розділах включено обробку полімерних плівок коронним розрядом в раціональних режимах безпосередньо в друкарських машинах, що дозволяє досягти оптичних густин відбитків, що рекомендуються міжнародною флексографічною асоціацією. В удосконалену технологічну інструкцію „Технологічна інструкція для обробки полімерних виробів перед тамподруком” включено опис обробки оброблення полімерних виробів УФ-опромінювання, а розроблені „Технологічна інструкція, що до вибору режиму коронного розряду при друкуванні на полімерних плівках у флексографських друкарських машинах” раціональні режими 1,75-2кВт обробки цих плівок безпосередньо в друкарських машинах. Разом з тим, тут наводяться результати апробації створеної технічної документації в умовах поліграфічних підприємств, які підтверджують результати проведених досліджень.

Додатки до роботи мають у своєму складі технологічну інструкцію на процес тамподруку, та рекомендації до флексографічного друку на полімерних плівках, довідку про використання роботи в навчальному процесі Української академії друкарства та акти випробувань і рекомендацій роботи поліграфічних підприємств ТзОВ „Компанія”Еней” і “Леопрінт”.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розв'язано наукову задачу удосконалення технології тамподруку та флексографічного друку на полімерних плівках і виробах шляхом їх попередньої обробки УФ-опромінюванням у тамподруці та коронним розрядом у флексографічному друці, що забезпечує поліпшення якості відбитків - оптичної густини та адгезії фарби, скорочення матеріальних та енергетичних витрат. Результати обєктивного і всебічного дослідження дають підстави для певних висновків:

1. Проаналізовано стан, проблеми і перспективи розвитку тамподруку та флексографічного друку, виявлено потребу у високоякісному друкуванні на полімерних матеріалах, що вимагає подальших наукових досліджень, щодо зміни їх поверхневих властивостей.

2. Виявлено вплив фізико-хімічних способів оброблення полімерних плівок і виробів з них на їх поверхневі властиввості (We, Wa, cos), які розміщуються в ряд за збільшенням гідрофільності: без обробки<ізопропіловий спирт<бутиловий спирт<перекись водню<УФ-опромінення<коронний розряд, що корелює з літературними відомостями та підтверджено проведеними спектрофотметричними і фізико-механічними експериментами.

3. Дослідження відбитків в друкарських машинах тамподруку показали, що поліпшуються градаційні характеристики, збільшується оптична густина при певних способах підготовки до друку полімерних плівок і виробів: без обробки<ізопропіловий спирт<бутиловий спирт<перекись водню<УФ-опромінення<коронний розряд, що корелює зі змінами поверхневих властивостей цих матеріалів. Це дозволило рекомендувати УФ-опромінення як один із способів обробки виробів до друку.

4. Виявлено вплив режимів коронного розряду в промислових флексографічних машинах на градаційні характеристики та оптичну густину відбитків на полімерних плівках. Встановлено екстремальний характер зміни цих показників якості з досягненням їх оптимуму при напруженнях блоку живлення коронатора в діапазоні 1,75-2 кВт, що узгоджується з впливом режимів коронного розряду на поверхневі властивості цих матеріалів.

5. Розроблений алгоритм і програма опрацювання експериментальних даних, математичній апарат багатофакторного планованого експерименту, проведений регресійно-кореляційний аналіз дозволили забезпечити достовірність досліджень, обґрунтування їх висновків та удосконалити причинно-наслідкові діаграми та блок-схеми алгоритму керування технологічними процесами тамподруку та флексографічного друку, які доповнено відповідно УФ-опроміненням й оптимізованим режимом коронного розряду.

6. Техніко-економічний аналіз запропонованих у роботі рекомендацій засвідчив їх економічну ефективність завдяки скороченню витрат, поліпшенню умов праці обслуговуючого персоналу. Отримані наукові та практичні результати досліджень використано в навчальному процесі, підготовці технологічних інструкцій апробованих та впроваджених у виробництво.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Микитів Н.С. Застосування тамподруку до безпосереднього друкування штрихових кодів на упаковках / Н.С. Микитів // Зб. наук. праць “Технологія і техніка друкарства”. - К.: 2005. - №1. - C. 40-42.

2. Микитів Н. Поверхневі властивості анілоксових валів для флексографічного друку / Н. Микитів, К. Стенпень, О. Гнатишак // Квалілогія книги. - 2005. - №8. - С. 112-118.

3. Микитів Н. Статистична оцінка відтворення штрихових кодів тамподруком на пакуваннях з алюмінію / .В.Ф. Морфлюк, Н.С.Микитів, С.Якуцевич // Наук. техн. зб. “Наукові запискки”. - Вип.9. - Л.: 2006. - с.14-17.

4. Микитів Н. Відтворення штрих-кодів тамподруком на упаковках поліпропілену / Н.Микитів // Квалілогія книги. - 2005. - №8. - С. 182-185.

5. Снігур Н. Вплив активації поверхні поліетиленової плівки на якість відбитків флексографічного друку / О.Гнатишак, Г.Іванчишин, Н.Снігур. // Друкарство. - 2006. - № 2 (67). - C. 50-52.

6. Снігур Н. Оптимізація процесів тамподруку на всотуючих підкладках / Є.Мудрак, Н.Снігур, Н.Ярка // Зб. наук. праць “Технологія і техніка друкарства”. - 2007. - C. 28-32.

7. Снігур Н. Градаційні характеристики відбитків флексографічного друку на модифікованій коронним розрядом поліетиленовій плівці / Н.С. Снігур // Квалілогія книги. - 2007. - № 10. - С.77-87.

8. Снігур Н.С. Особливості відтворення градацій у флексографічному друці на полімерних плівках / Т.Дмитрик, М.Естріна, Н.Снігур, Н.Ярка // Квалілогія книги: Зб. наук. праць. - 2007. - №10. - С73.-80.

9. Микитів Н. Тамподрук як спосіб захисту інформації / Микитів Н.С., Мудрак Е. // VIII Міжн. науково-практ. конфер. [“Наука і освіта'2005”] - Д.,:2005. -Т.57. - C. 47-48.

10. Микитів Н. Модифікація поверхні полімерних виробів, що задруковуються тамподруком / Микитів Н.С., Вакуліч Д.А. // доп. V наук.-техн. конф. студентів і аспірантів [„Друкарство молоде”] - К.: 2005. - C. 18-20.

11. Микитів Н. Штрихкод: технології нанесення / Микитів Н.С., Лазаренко Е.Т., Демянишин Д. // І Міжн. наук.-практич. конф. [“Науковий потенціал світу `2004”]. - 2004. - Т. 58. - C.76.

12. Снігур Н. Відтворення штрих-кодів тамподруком на упаковках полімерів та алюмінію. Доп. VI наук.-техн. конф. студентів і аспірантів „Друкарство молоде”. - К., 2006. - с.57 - 62.

13. Микитів Н. Технологія нанесення штрихкодів / Микитів Н.С., Лазаренко Е.Т. // 5-а Міжн. конфер. [“Інформаційні технології друкарства: алгоритми, сигнали, системи”], “Друкотехн-2004”. - Л.: Українська академія друкарства, 2004. - С. 12.

14. Снігур Н. Дослідження впливу обробки поліпропіленової плівки коронним розрядом на якість відбитків / Снігур Н. // І міжн. наук.-практ. конф. студентів магістрантів та аспірантів [“Квалілогія книги”], (Львів 16 травня 2007) - Л.: Українська академія друкарства, 2007. - С.62-63.

15. Снігур Н.Вплив фізико-хімічної обробки полімерних плівок на їх змочуваність / Снігур Н., Ярка Н, Гринчук С. // доп. VIІ наук.-техн. конф. студентів і аспірантів [“Друкарство молоде”], (Київ 28 - 29 березня 2007) / К.: КПІ - 2007. - С. 150-151.

16. Снігур Н.Вплив способів обробки полімерних виробів перед тамподруком на якість відбитків / Снігур Н. // Наук.-техн. конф. проф.-викл. складу, наук. працівників і аспірантів (Львів 2-5 лютого 2010р.) / Л.: УАД. Ч 2. - 2010. - С.13.

АНОТАЦІЯ

Снігур Н.С. Удосконалення технології тамподруку та флексодруку на полімерних плівках і виробах. - Рукопис.

Дисертація присвячена удосконаленню машинної технології тамподруку та флексографічного друку на полімерних плівках і виробах шляхом їх попередньої обробки для поліпшення якості відбитків.

На підставі аналізу літературних відомостей і виробничого досвіду встановлено потребу в поліпшенні якості відбитків тамподруку та флексографічного друку, що вимагає досліджень впливу фізико-хімічних способів обробки полімерних плівок і виробів перед друкуванням на їх поверхневі властивості з наступним розробленням практичних рекомендацій.

Для проведення досліджень використовували друкарські машини тамподруку флексографічні друкарські машини з вмонтованим коронатором, експонуючий пристрій, коронатор конструкції Української академії друкарства, комп'ютеризований гоніометр, денситометр, спектрофотометр і полімерні матеріали та вироби на основі поліпропілену й поліетилену. Дослідженнями дії способів оброблення полімерних плівок на їх поверхневі властивості (в міру збільшення гідрофільності) виявлено наступний ряд їх впливу: без обробки<ізопропіловий спирт<бутиловий спирт<перекись водню<УФ-опромінення<коронний розряд. Це пояснюється результатами експериментальних і фізико-механічних досліджень, зміною хімічної структури матеріалу при дії УФ-опромінення, коронного розряду та зміною шорсткості та очищенням поверхонь при дії розчинів. При вивченні впливу способів обробки полімерних плівок і виробів на оптичну густину відбитків та градаційні характеристики отриманим рядом у промислових умовах підтверджено зміни поверхневих властивостей цих матеріалів. За результатами аналізу цих способів попередньої обробки обрано УФ-опромінення, забезпечене відповідним експонуючим пристроєм, яке зменшує витрати та поліпшує умови праці. Внаслідок вивчення впливу потужності коронного розряду на оптичну густину та градаційні характеристики відбитків, що отримували флексографічних машинах, встановлено екстремальну характеристику впливу режимів коронатора, що пояснюється змінами хімічної структури цих матеріалів і дозволило визначити раціональний режим 1,75-2 кВт, який зумовлює зменшення енерговитрат.

Результати роботи використано при доповненні технічної документації, що включає причинно-наслідкові діаграми визначення чинників і блок-схеми алгоритмів керування, технологічну інструкцію та рекомендації, апробовані на поліграфічних підприємствах.

Ключові слова: тамподрук, флексодрук, гоніометр, гідрофільність, УФ-опромінення, коронний розряд, експонуючий пристрій, друкарські машини тамподруку та флексографічного друку.

Снигур Н.С. Совершенствование технологии тампопечати и флексопечати на полимерных пленках и изделиях. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.01 - машины и процессы полиграфического производства. - Украинская академия книгопечатания.- Львов, 2010.

Диссертация посвящена усовершенствованию машинной технологии тампопечати и флексографической печати на полимерных пленках и изделиях путем их предварительной обработки для улучшения качества отпечатков.

В работе показано, что тампопечать и флексографическая печать используются для изготовления этикеток, упаковок, сувенирной продукции для различных отраслей промышленности, производящих товары широкого потребления и имеют перспективы дальнейшего развития.

На основании анализа литературных сведений и производственного опыта который отображен в результатах анкетирования специалистов, установлено потребность в улучшении качества отпечатков тампопечати и флексографической печати,требующая исследований влияния физико-химических способов обработки полимерных пленок и изделий перед печатанием на их поверхностные свойства с последующий разработкой практических рекомендаций. Для проведения лабораторных и промышленных исследований использовали печатные машины тампопечати TIC-187S и Morlock MTM-100, флексографические печатные машины Kuen Yuh ЭКО и Soloflex фирмы „Windmol-ler&Holscher” со встроенным коронатором; экспонируючие устройство TIC-UV, коронатор конструкции Украинской академии книгопечатания, компьютеризированный гониометр типа PGX, денситометр Vipdens Viptronic 400 спектрофотометр Escolab 210 фирмы "VG Scientific" компьютеризированный устройство для определения физико-механических свойств Tiraset; широко применяемые на территории Украины фотополимерные и металлические печатные формы, тампоны и краски для тампопечати; фотополимерные печатные формы и краски для флексографической печати; полимерные материалы и изделия на основе полипропилена и полиэтилена. Исследованиями действия способов обработки полимерных пленок на их поверхностные свойства обнаружены следующий ряд их влияния (по мере увеличения гидрофильности): без отделки ?изопропиловый спирт ?бутиловый спирт ?перекись водорода ?УФ-облучения ?коронный разряд. Это объясняется результатами спектрофотометрических и физико-механических исследований, изменением химической структуры материала при воздействии УФ-облучения, коронного разряда и изменением шероховатости и очисткой поверхностей при действии растворов, коррелирует с литературными сведениями. При изучении влияния способов обработки полимерных пленок и изделий на оптическую плотность отпечатков и их градационной характеристики в промышленных условиях подтверждено изменения поверхностных свойств этих материалов. По результатам анализа получен ряд этих способов предварительной обработки для промышленного использования на предприятиях тампопечати избран УФ-облучения полимерных пленок и изделий из них, обеспечено соответствующим экспонируя устройством, которое уменьшает расходы и улучшает условия труда.

Вследствие изучения влияния мощности коронного разряда на оптическую плотность и градационной характеристики отпечатков, получавших на промышленных флексографских машинах, установлены экстремальный характер изменения этих показателей качества режимов коронатора, что объясняется преобразованиями химической структуры этих материалов и позволило определить рациональный режим напряжений блока питания коронатора 1,75-2 кВт, что позволяет уменьшить энергозатраты при обеспечении соответствия отпечатков с требованиями Международной ассоциации флексографов.

Результаты работы использованы при дополнении технической документации, включающий причинно-следственную диаграмму определение факторов и блок-схему алгоритма управления технологическим процессом тампопечати и флексографической печати, технологическую инструкцию и рекомендации которые апробированы и применены на полиграфических предприятиях.

Ключевые слова: тампопечать, флексопечать, гониометр, гидрофильность, УФ-облучение, коронный разряд, экспонирующие устройство, печатные машины тампопечати и флексографической печати.

Snigur N.S. The improvement of tampon printing and flexo printing on plastic films and products. - Manuscript.

Thesis for the degree of Ph.D. in the specialty 05.05.01 - printing presses and processes of printing production. - Ukrainian Academy of Printing. - Lviv, 2010.

The thesis is devoted to the improvement of tampon printing machine technology and flexographic printing on plastic films and products through their pre-treatment in order to improve the quality of prints.
On the basis of literature information and know-how the need to improve the quality of prints tampon printing and flexographic printing, which requires studies of physical and chemical methods of processing of polymer films and articles before printing them on the surface properties with subsequent elaboration of practical recommendations was established.

For research printing presses for tampon printing and flexographic printing machines with the built in coronator, exponometer, and coronator designed in the Ukrainian Academy of Printing, computerized goniometer, densitometer, spectrophotometer and polymeric materials and products based on polypropylene and polyethylene had been used. Due to the investigation of the processing methods of polymer films on their surface properties (as hydrofility increase) were found the following numbers of their influence: without treatment <Isopropyl alcohol <butyl alcohol <hydrogen peroxide <UV radiation <Corona discharge. This can be explained by the experimental results and physical-mechanical researches, changes in chemical structure of the material under the influence of UV irradiation, corona discharge and change of surface roughness and cleaning solutions in action.

While studying the effects of processing methods of polymer films and products on optical density of prints and gradation characteristics obtained in a number of industrial conditions confirmed the changes of surface properties of these materials. The analysis of selected pretreatment methods of UV irradiation, provided with exsponing device, which reduces costs and improves labor conditions. Due to study the influence of corona discharge capacity of optical density and the gradation characteristics of fingerprints that received flexographic machines installed extreme characteristics influence coronator modes because of changes in chemical structure of these materials and allows to determine the mode rational 1,75-2 kW, which results in reduction of energy consumption.

The results are used while supplementing the technical documentation, including causal factors and determining the chart flowchart control algorithms, technological instructions and recommendations approved in the printing business.

Key words: tampon printing, flexography, goniometer, wetting, UV irradiation, Corona discharge and exponing device, tampon printing and flexographic printing machines.

Размещено на Allbest.ru

...