Файл: ТДиПП Громыко конспект лекций.pdf

контуры (штрихов) приобретают неравномерный характер. В глубокой печати изза применения растра при изготовлении текстовых форм штрихи знаков на оттисках получаются нечеткими.

При печатании тиража четкость зависит от тех же факторов, которые оказывают влияние на оптическую плотность и на размеры печатающих элементов.

6. Разрешающая способность печатного процесса определяется количест-

вом раздельно передаваемых на оттиске линий в пределах единицы длины. В процессе печатания на нее оказывают влияние забивание краской пробельных элементов формы высокой печати, а также нарушение баланса краска влага в офсетной печати, изменение давления, меняющаяся вязкость краски, микрогеометрия поверхности и физико-механические свойства бумаги.

Таким образом, в процессе производства невозможно точно соблюсти заданную величину любого показателя качества печатной продукции. Все они подвержены колебаниям и являются случайными величинами. Поэтому для определения их значений пользуются методами математической статистики, в соответствии с которыми в качестве основных критериев принимают средние величины, характеризующие не единичные значения, а всю их совокупность. Эти методы нашли также применение для испытания печатных машин на точность работы.

Входной контроль материалов печатного процесса

иего роль в обеспечении бесперебойной работы печатного оборудования

1.Молекулярная природа поверхности бумаги и краски.

2.Смачивание и его роль в печатном процессе. Прилипание и впитывание краски.

3.Подготовка бумаги к печатанию в производственных условиях.

4.Подготовка краски к печатанию в производственных условиях.

1. Молекулярная природа поверхности бумаги и краски. В основе печатного процесса лежат явления, возникающие в момент взаимодействия печатной краски с запечатываемым материалом. Свойства бумаги и краски и их поведение в процессе печатания в значительной степени определяются состоянием их поверхностей.

Бумага представляет собой пористую систему, состоящую не только из волокон целлюлозы, но включает проклейку, наполнитель и т. п. Совокупное влияние этих веществ определяют взаимодействие бумаги с жидкостью.

По характеру взаимодействия с полярной водой и предельно неполярной жидкостью (маслом) бумагу разделяют на гидрофильную и гидрофобную. Бумага, состоящая только из волокон целлюлозы, гидрофильна. Это объясняется наличием свободных полярных гидроксильных групп на поверхности микрофибрилл целлюлозы. Проклейка, как правило, снижает гидрофильность бумаги, а в ряде случаев, особенно при проклейке смоляным клеем, бумага становится гидрофобной. Минеральные наполнители повышают гидрофильность бумаги.

Для характеристики молекулярной природы печатной бумаги принята условная классификация ее по предельным значениям краевого угла смачивания θ водой:

0°<θ<15° — предельно гидрофильная;

15°<θ<60° — гидрофильная;

60°<θ<80° — с промежуточными свойствами;

80°<θ<140° — гидрофобная;

0°>140° — абсолютно гидрофобная.

Требования полиграфической промышленности к молекулярно-поверхнос- тным свойствам печатной бумаги определяются ее назначением, способами обработки в печатных процессах и условиями использования печатной продукции.

Особое значение приобретают свойства бумаги в офсетной печати, где происходит избирательное смачивание краской (в присутствии увлажняющего раствора) формы и бумаги.

Гидрофильная бумага, способная поглощать часть влаги, при соприкосновении с офсетным полотном не дает ей возможности накапливаться на его поверхности, что несколько снижает количество эмульгированной краски. Гидрофобная бумага требует минимального увлажнения формы. При этом гидрофильная и гидрофобная бумага в зависимости от условий ее получения может в процессе печатания, вследствие экстрагирования водой части щелочных или кислотных компонентов, изменять рН увлажняющего раствора, что приводит к нарушению баланса "краска— вода" и ухудшает качество оттисков.

Практика использования в печатных процессах разных видов бумаги показывает, что каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Гидрофильная бумага легче поддается акклиматизации, активно воспринимает водные краски, а гидрофобная меньше подвержена влиянию влаги и хорошо воспринимает масляную краску.

Необходимо отметить, что при определенных поверхностных свойствах краска может хорошо восприниматься гидрофильной бумагой и неудовлетворительно — гидрофобной. Поэтому вместе с изучением поверхностных свойств бумаги важно знать поверхностные свойства краски.

Молекулярно-поверхностные свойства красок определяют их способность смачивать и прилипать к поверхностям красочных валиков и цилиндров, печатающих элементов формы и бумаги. Эти свойства зависят главным образом от природы связующего вещества, которые непосредственно вступает в контакт с указанными поверхностями. Пигменты красок, окруженные сольватными оболочками, такой возможности не имеют. Вместе с тем, адсорбируя ПАВ, они снижают полярность связующего и несколько повышают его поверхностное натяжение.

Важнейшей характеристикой печатных красок является поверхностная активность связующего, проявляющаяся на границе раздела с контактирующей фазой. Для различных связующих поверхностная активность неодинакова. Наиболее активны полярные связующие. К ним относятся оксидированные льняные, а также алкидные олифы, у которых поверхностное натяжение на границе с водой σ = 12−14 мН/м. Полимеризованные олифы характеризуются сниженной полярностью σ = 18−30 мН/м. Наименее активные фирнисы и полугудроны σ = 40 и выше мН/м.

Увеличивать содержание полярных групп в олифах можно не только при их изготовлении, но и непосредственно при употреблении путем введения в них ПАВ.

ПАВ могут адсорбироваться на поверхности раздела фаз, снижая поверхностное натяжение. Возможность молекулярной адсорбции определяется на основе правила уравнивания полярностей, установленного П. А. Ребиндером. Согласно данному правилу, вещество С может адсорбироваться на поверхности раздела фаз А и В, если адсорбционный слой уменьшает разность полярностей на границе раздела фаз. Большое значение данное правило имеет для печатных процессов. Печатная краска может взаимодействовать как с гидрофильной, так с гидрофобной бумагой. Если поверхность обладает гидрофильными свойствами, то ПАВ будут адсорбироваться на границе раздела "краска—подложка", ориентируясь полярными группами в сторону краски. В результате гидрофильная поверхность становится гидрофобной. Если поверхность гидрофобна, то полярные группы ориентируются в сторону краски и происходит гидрофилизация поверхности.

На условия взаимодействия краски и бумаги в печатном процессе сильно влияет давление, под действием которого в момент печатного контакта краска внедряется через приповерхностные поры бумаги в ее толщу. С увеличением количества проникшей в бумагу краски колориметрическая насыщенность цветных оттисков снижается, а оптическая плотность черно-белых изображений уменьшается. При этом расход краски на получение каждого оттиска возрастает, что приводит к увеличению его себестоимости. Это привело к тенденции использования в печатном процессе высокогладких малопористых бумаг и быстрозакрепляющихся красок. Несмотря на высокую полярность данных красок, действие их полярных групп во время впитывания ограничивается быстрым увеличением вязкости. Также находят применение малогладкие и высокопористые бумаги, для которых используют медленно закрепляющиеся краски, которые изготавливают на малополярных связующих, однако при свободном впитывании из-за большого времени закрепления связующее может не только проникнуть в бумагу на большую глубину, но со временем достигнуть оборотной стороны оттиска. Излишнее впитывание краски в бумагу снижает качество печатной продукции, и приводит не только к изменению оптической плотности изображения, но и изменению размеров отдельных его элементов.

Таким образом, для получения оттиска необходимы следующие основные

условия:

1)смачивание и прилипание краски к запечатываемой поверхности;

2)частичное внедрение краски в бумагу под действием давления;

3)соблюдение неравенства «сила адгезии» больше «силы когезии» при разрыве красочного слоя;

4)закрепление краски на оттиске.

2. Смачивание и его роль в печатном процессе. Прилипание и впитыва-

ние краски. В основе печатания любым способом лежат такие явления, как адгезия и смачивание. Адгезия обусловливает взаимодействие между молекулами веществ, различных по своей природе, но находящихся в контакте, а смачивание — это явление, возникающее при таком взаимодействии.

Если молекулы жидкости (краски) взаимодействуют с молекулами твердого тела сильнее, чем между собой, то жидкость будет растекаться по поверхности, т. е. Смачивать ее. Если молекулы жидкости взаимодействуют друг с другом значительно сильнее, чем с молекулами твердого тела, то жидкость на поверхности твердого

тела собирается в каплю, по форме близкую к сферической, и смачивания при этом не происходит. Между этими двумя случаями возможны переходные случаи неполного смачивания, когда капля образует с поверхностью твердого тела определенный равновесный угол, называемый краевым углом смачивания θ.

В печатном процессе не может быть ни полного смачивания, ни полного несмачивания. При полном смачивании краска покроет не только печатающие, но и пробельные элементы формы или растечется по поверхности запечатываемого материала. При полном несмачивании краска будет собираться в сферические капли, что резко ухудшит ее контакт с твердой поверхностью и ограничит площадь, по которой может происходить взаимодействие ее частиц. Таким образом, в печатном процес-

се должно быть неполное смачивание краской контактирующих с ней твердых поверхностей.

Смачивание жидкостью твердого тела можно объяснить как результат действия сил поверхностного натяжения на границе каждой пары из трех взаимодействующих фаз: 1 — жидкость, 2 — газ, 3 — твердое тело.

На границе раздела «твердое тело—газ» действует сила вдоль поверхности раздела σ2,3. Эта сила стремиться растянуть каплю вдоль указанной границы раздела. Сила, действующая на границе раздела «твердое тело—жидкость» σ1,3, стремится стянуть ее. Сила, действующая на границе раздела «жидкость—газ» σ1,2, направлена по касательной к поверхности капли. Эта касательная образует с поверхностью твердого тела в точке соприкосновения трех фаз краевой угол смачивания.

Согласно уравнению Юнга, все три силы должны уравновешивать друг друга

исумма проекций их на ось абсцисс должна равняться нулю

σ2,3 − σ1,3 − σ1,2соsθ= 0

cosθ= σ2,.3 − σ1,3 σ1,2

Из уравнения Юнга видно, что краевой угол зависит от молекулярной природы поверхности раздела и не зависит о размера капли.

Если свободная поверхностная энергия на границе «твердое тело—газ» больше, чем на границе «твердое тело—жидкость», то твердое тело будет смачиваться этой жидкостью. Тогда θ<90°, а соsθ>0. При θ=0 и соsθ=1 будет происходить полное смачивание. В этом случае, условие смачиваемости σ2,3>σ1,3.

Если свободная поверхностная энергия на границе «твердое тело— жидкость» больше, чем на границе «твердое тело—газ», то твердое тело будет противодействовать растеканию по ней жидкости. Тогда θ>90°, а соsθ<0. При θ=180 и соsθ=-1 будет происходить полное несмачивание. В этом случае, условие несмачи-

ваемости σ2,3<σ1,3.

Краски высокой и глубокой печати способны смачивать как печатающие, так и пробельные элементы, но т. к. пробельные элементы на формах высокой печати находятся ниже печатающих, а в глубокой печати они очищаются от краски ракелем, краска с пробельных участков практически не переходит на оттиск.

В офсетной печати, печатающие и пробельные элементы формы имеют различные молекулярно-поверхностные свойства, а краска и вода обладают избирательным смачиванием. При нарушении условий избирательного смачивания может

наступить инверсия смачивания, при которой пробельные элементы начинают воспринимать краску, а печатающие — отталкивать ее.

Для переноса краски из красочного ящика на печатную форму, а с нее на запечатываемый материал необходимо, чтобы краска не только смачивала контактирующие с ней поверхности, но и прилипала к ним.

Печатный процесс возможен тогда, когда адгезия краски к бумаге и адгезия краски к печатающим элементам формы будет больше когезии краски, т. к. отрыв краски от печатающих элементов происходит по слою краски. При этом под адгезией, или прилипанием понимают силу сцепления между двумя приведенными в соприкосновение разнородными телами (бумага и краска), а под когезией — силу взаимодействия между молекулами одного вещества, например краски.

Процесс образования адгезионной связи протекает в две стадии. На первой поисходит перемещение молекул адгезива (связующего) к поверхности субстрата (тело, на которое наносится адгезив), в результате чего обеспечивается тесный контакт между молекулами и функциональными группами молекул адгезива и субстрата. Протеканию первой стадии процесса адгезии способствует повышение температуры и давления. На второй стадии происходит непосредственное взаимодействие адгезива и субстрата.

Для расчета работы адгезии, когда хотя бы одна из контактирующих поверхностей является жидкостью, может быть использовано уравнение Юнга

Wa = σ1,2 (1 + cosθ)

Применив полученное уравнение к отдельной жидкости, получим уравнение для определения работы когезии

Wк = 2σ1,2

Если θ=0° и соsθ=1, то Wа = 2σ1,2 , т. е. работа адгезии равна работе когезии жидкости. Следовательно, жидкость будет полностью смачивать поверхность только тогда, когда работа адгезии будет больше или равна работе когезии жидкости.

Если θ=90° и соsθ=0, то Wа =1/ 2Wк , т. е. данная жидкость плохо взаимодействует с твердой поверхностью и не полностью смачивает ее.

Если θ=180° и соsθ=-1, то Wа =0 — полное несмачивание, т. е. между жид-

костью и твердым телом нет взаимодействия. На практике это бывает редко, так как между веществами всегда существует хотя бы слабое взаимодействие.

3. Подготовка бумаги к печатанию в производственных условиях. Опе-

рация подготовки бумаги по своему назначению и содержанию является общей для всех основных способов печати, а особенности ее проведения определяются в первую очередь типом печатной машины с точки зрения бумаги (листовой или рулонной), которую она использует.

Подготовка листовой бумаги проводится в помещениях бумажного склада

исостоит из:

1)нарезки бумаги на нужный формат;

2)подрезки кромок бумаги с фиксацией «верного» угла, равного 90° и образуемого продольным и поперечным краями бумаги, по которым будет производить-