Файл: ТДиПП Громыко конспект лекций.pdf

Слой краски на поверхности дукторного вала формируется под воздействием комплекса факторов, которые можно условно разделить на 3 группы: технологические, конструктивные, динамические.

Технологические факторы определяют процесс дозирования краски в конкретных условиях печатания. К ним относятся особенности печатной формы и вид запечатываемого материала, вязкость и др. реологические свойства краски, тип и скорость работы печатной машины, величина зазора между ножом и дукторным валом и др.

Конструктивные факторы характеризуют, прежде всего, геометрические параметры и механические свойства ножа и дукторного вала. Они задаются при проектировании и изготовлении печатных машин и, как правило, являются нерегулируемыми величинами.

Динамические факторы обусловливают величину и характер сил, сопутствующих формированию слоя краски на дукторном вале. Сюда относятся гидростатическое и гидродинамическое давление краски.

Вобщем случае величину напряжений в краске, находящейся в красочном ящике, будут определять 2 фактора:

1) скорость вращения дукторного цилиндра;

2) вязкость краски.

Вслое краски, непосредственно примыкающем к дукторному валу вязкость краски резко снижается и она начинает течь, а уже на небольшом удалении от дуктора течение краски прекращается.

Предположим, что в слое краски, непосредственно примыкающем к дукторному валу, под влиянием его вращения развивается высокий градиент скорости

сдвига ε1, создающий в этом слое напряжение сдвига τ, связанное с ε1 через коэффициент вязкости краски η1. Это напряжение распространяется на первоначально

неподвижные слои краски, вызывая их течение с градиентом скорости ε2. При этом:

ε1×η1 = ε2×η2

где η2 — коэффициент вязкости первоначально неподвижных слоев краски.

Вслучае, если η2>>η1, то ε1>>ε2, т. е. при удалении от поверхности дукторного вала градиент скорости сдвига быстро падает, что свидетельствует о резком уменьшении деформаций сдвига в зонах массы краски. Между дукторным валом и неподвижной массой краски возникает пристенное скольжение. Нормальная подача краски при этом практически исключена.

Вслучае, если η2 ≈ η1, то ε1 ≈ ε2. Отсюда вытекает, что заметным по величине деформациям сдвига с близкими градиентами скорости будет подвергаться уже большая часть массы краски, находящейся в красочном ящике, и условия вывода краски из красочного ящика в раскатную систему становятся более благоприятными.

2. Раскат краски. Особенности деформационного поведения и деления слоя краски в нежестком зазоре и при сложном движении раскатного цилинд-

ра. В стадии раската краска попадает в более сложные условия, чем в стадии подачи из красочного ящика. В краскораспределительной системе она находится в виде тонкого слоя, последовательно расщепляющегося в контактных зонах, образуемыми парами «валик—цилиндр», под воздействием высоких напряжений и скоростей

сдвига. Одновременно слой краски подвергается осевому раскату, в процессе которого также развиваются значительные усилия.

Усилия, воздействующие на краску, являются периодическими, кратковременными и знакопеременными. Усилие сдвига в раскатной системе воздействует на краску периодически — только в момент, когда данный участок красочного слоя попадает в зону контакта между валиком и цилиндром. Время действия усилия в зависимости от конструктивных особенностей раскатной группы и скорости работы машины очень невелико. Оно составляет около 10-3 с. Знакопеременный характер усилий проявляется в поочередном сжатии и растяжении красочного слоя при входе слоя в зону контакта и выходе из нее.

При рассмотрении поведения краски в раскатной группе красочного аппарата важно учитывать, что расщепление краски происходит в нежесткой контактной зоне, образуемой эластичным красочным валиком и недеформируемым металлическим цилиндром.

Находясь в раскатной системе, краска должна беспрепятственно передаваться с одного элемента этой системы на другой, хорошо смачивая при этом поверхности контактирующих валиков и цилиндров и достаточно прочно на них удерживаясь. Эластичные валики красочного аппарата вращаются под воздействием сил трения, возникающих между ними и металлическими цилиндрами, имеющими принудительный привод.

В высокой и офсетной печати краска накатывается только на печатающие элементы формы, в связи с чем на накатных валиках остается красочный слой, имеющий «изрезанный профиль». Если этот профиль не выравнивать, условия наката краски на форму резко ухудшаются, поскольку неровности красочного слоя на накатных валиках будут неизбежно распространяться на валики и цилиндры раскатной системы. Поэтому всем или некоторым раскатным цилиндрам красочных аппаратов многозвенного дукторного типа, наряду с вращением, сообщается возвратнопоступательное осевое перемещение, вызывающее осевой раскат краски. Осевой раскат прежде всего способствует разравниванию рельефа краски и, следовательно, более равномерному нанесению ее на печатную форму. При всех достоинствах, осе-

вой раскат характеризуется некоторыми отрицательными последствиями:

1)увеличение деформации эластичных оболочек красочных валиков;

2)повышение их температуры и возрастание износа в результате усиленного трения при знакопеременных нагрузках;

3)усложнение схемы привода раскатных цилиндров;

4)возникновение трудностей при определении параметров предварительной настройки краскоподающей группы.

Красочный слой на поверхности эластичных валиков и металлических цилиндров состоит из 2-х частей: постоянной, удерживаемой поверхностью валика и цилиндра и в разделении слоя непосредственно не участвующей, и рабочей, в которой и протекает процесс расщепления. Постоянный слой — это механически удерживаемый в неровностях и порах поверхности подложки. Его толщина зависит от природы поверхности, ее пористости и деформационных свойств, а также структур- но-механических свойств краски. Обычно толщина этой части слоя больше на эластичных и более развитых поверхностях, характерных именно для валиков красоч-

ных аппаратов, и минимальна на жестких полированных подложках типа раскатных цилиндров.

Рассмотрим механизм расщепления слоя краски между цилиндром и валиком, представленныйнарис.

В каждой из зон (1—4) слой краски подвергается воздействию специфического комплекса сил. Зона 1, соответствующая наиболее узкому участку полосы контакта — это область гидродинамического сдвига. Давление в ее пределах ниже максимального значения, которое в динамической нежесткой полосе контакта смещается от центра в направлении входа вращающейся пары «валик—цилиндр» в контакт друг с другом. Зона 2 — область кавитации, где происходит нарушение сплошности красочного слоя в результате образования в нем газовоздушных пузырьков. Какое-то количество воздуха попадает в краску еще на участке входа в по-

лосу контакта. Зона 3 — область образования и удлинения красочных нитей и

одновременного расширения газовоздушных пузырьков. Зона 4 — область оконча-

тельного расщепления красочных нитей.

3.Явление нитеобразования. Явление пыления краски. Методы борьбы

спылением краски. При достаточно высокой скорости разделения поверхностей цилиндров происходит быстрое расширение воздушных пузырьков и их слипание, приводящее к образованию тонких нитей, соединяющих оба цилиндра.

Чтобы получить представление о механизме разделения слоя краски, представим себе небольшой по толщине и ширине слой краски, находящийся между двумя плоскими красконесущими поверхностями (см. рис. а). При разделении этих поверхностей слой краски деформируется сначала без заметного изменения объема: возрастает толщина слоя, но одновременно в результате прогиба боковых стенок несколько уменьшается его ширина (см. рис. б). При этом напряжения около выгнувшихся краев (линии а—а) оказываются больше, чем в центре (по линии x—x) из-за того, что боковая поверхность красочного слоя деформируется сильнее, чем средние его участки. В результате по краям величина напряжения быстрее достигнет и превысит величину предельного напряжения сдвига, что приведет в процессе растяжения к образованию шейки и превращением ее в тонкую нить (см. рис. в). Под действием возрастающих напряжений в зоне нити y—y в определенный момент произойдет разрыв нити. После разрыва нити (см. рис. г) втягивание ее частей обратно в красочный слой протекает с невысокой скоростью (до нескольких секунд).

Большое влияние на процесс расщепления красочного слоя оказывает ха-

рактер элементов структуры краски. Краски с твердообразной структурой

практически не образуют нитей и характеризуются хрупким разрывом. Жидкообразные краски дают короткие нити, быстро превращающиеся в каплю. Пластичновязкие краски вытягиваются в длинные нити, продолжительное время сохраняющие форму разрыва.

С образованием нитей при разделении слоя краски между цилиндрами и валиками раскатной группы красочного аппарата связано и явление пыления краски. Пыление — это результат дробления красочных нитей на множество мелких частиц

иинтенсивного разбрызгивания этих частиц в окружающее пространство под действием центробежных сил. Вращающиеся валики и цилиндры вовлекают в движение приграничный слой воздуха. Кроме того, в зону разделения элементов контакти-

рующей пары, где давление резко уменьшается и может возникнуть вакуум, устремляется воздух из окружающего пространства. Под действием этого суммарного противотока искривляется траектория первоначально прямолинейного движения частиц краски, заставляя двигаться их по касательной к полосе контакта.

Исследования показали (см. рис.), что характер воздействия воздушного потока на частицы красочной пыли существенно зависит от их размера. Мельчайшие 1 (1—5 мкм) частицы краски сразу захватываются движущимся приграничным слоем воздуха и огибают поверхности валика и цилиндра. Более крупные пылинки 2 (10— 30 мкм), отбрасываемые по касательной центробежными силами, попадают под воздействие потока воздуха, который перемещает их к зоне разрыва краски и лишь после этого они устремляются в криволинейное движение около поверхности валиков. Только самые крупные частицы 3 (40—50 мкм и выше) преодолевают все встречные воздушные потоки и оседают перед раскатной парой. Следовательно, вся пыль, за исключением наиболее крупных частиц, увлекается в криволинейное движение около вращающихся валиков под воздействием воздушных течений у их поверхности, и именно этот воздушный поток в основном и определяет движение пылеобразной массы краски. По мере перемещения частиц, их скорость уменьшается и происходит либо их оседание, либо рассеивание.

Пыление наблюдается главным образом при работе высокоскоростных машин и вызывает ухудшение качества продукции, загрязнение оборудования и атмосферы в целом.

Методы борьбы с пылением краски:

1)предотвращение возникновения в атмосфере цеха статической электризации, предполагающее достаточно высокую (не ниже 50%) относительную влажность воздуха, нормированную абсолютную влажность бумаги, нейтрализацию зарядов статического электричества в зоне раската краски;

2)повышение электропроводности печатных красок. Эксперименты показали, что при достижении критической величины проводимости пыление краски прекращается. Увеличение проводимости может быть достигнуто применением связующего, содержащего смесь гликолевого спирта с водой;

3)размещение на выходе краски из зоны контакта валика и цилиндра красочного аппарата коронирующего электрода, обеспечивая быстрое осаждение красочной пыли на красконесущие поверхности в результате нейтрализации зарядов частиц краски;

4)использование электропроводящей облицовки раскатных валиков красочного аппарата, уменьшающей вероятность электризации краски и более быстрому осаждению красочной пыли.

4.Накат краски на печатную форму. Основные понятия и определения.

Краска, подготовленная в процессе раската, поступает на накатные валики, а затем на печатную форму. Данная операция существенно влияет на качество оттиска.

Наиболее правильная передача линейных размеров и оптических плотностей изображения на оттиске может быть достигнута только при условии получения на нем красочного слоя технологически необходимой толщины, что обеспечивается равномерным накатом краски. Равномерному накату краски препятствуют влияние температуры краски и окружающей среды, нестабильность подачи краски краскопи-

тающей группой и т. д. В результате этого возникают местные изменения толщины краски на различных участках формы, что ухудшает качество изображения.

Накат краски на форму характеризуется следующими показателями:

1. Коэффициент переноса краски определяет пропорцию, в которой краска передается с красконесущей на красковоспринимающую поверхность и рассчитывается по формуле:

h11

Кпер = h111 +2 h112 ×100 (%) или

h11

Кпер = h11 +2 h12 ×100 (%).

Отсюда вытекает, что при расщеплении слоя краски между двумя поверхностями поровну Кпер =50% .

2. Коэффициент использования окружности формного цилиндра опреде-

ляется как отношение длины изображения (формы) к длине окружности формного цилиндра (без печатной формы) диаметром D.

L = πlDн ×100 (%).

Этот показатель является одним из факторов, определяющих расход краски в процессе печатания за каждый оборот формного цилиндра.

3. Амплитуда толщины слоя краски на форме. Неполное использование длины окружности формного цилиндра является следствием как конструктивных, так и технологических причин, что приводит к дестабилизирующему воздействию на процесс наката краски.

На участке поверхности накатного валика, контактирующего с непечатающим участком формного цилиндра, слой краски сохраняется неизменным до того, пока он не перейдет на участок формы при следующем обороте валика, где образуется избыток краски по сравнению со смежными участками формы.

Неравномерность наката краски характеризует амплитуда толщины слоя краски на форме:

Аф = hфmax − hфmin ×100 (%).

hфср

где hфmax , hфmin , hфcр — максимальная, минимальная, средняя толщина слоя краски

на форме в пределах оборота формного цилиндра.

4. Шаг толщины слоя краски на форме — отношение максимального при-

ращения толщины слоя краски на форме к средней его толщине на форме, который рассчитывается следующим образом:

Shф = ∆hфmax ×100 (%).

hфср

5. Коэффициент подачи краски. В машинах высокой и офсетной печати используются 3 или 4 накатных валика, которые могут быть разделены на 2 группы.

Группа валиков 1 и 2 первыми входят в контакт с печатной формой и обра-

зуют краскоподающую группу А. Группа валиков 3 и 4 образуют краскоразравни-