Файл: ТДиПП Громыко конспект лекций.pdf

минимальная в данных условиях толщина слоя краски на оттиске, при которой достигается наибольшее в данных условиях значение оптической плотности Dотт' оп-

тическим пределом насыщения бумаги краской.

В большинстве случаев hотт' ≠hотт'' , т. е. технологический и оптический преде-

лы насыщения не совпадают между собой, что связано с микрогеометрией поверхности и внутренней структурой бумаги, а также реологическими свойствами (и в первую очередь вязкостью) печатной краски.

Влияние давления на переход краски с формы на бумагу отражает зависи-

мость в абсолютном выражении qотт= f ( p ), и зависимость Кпер= f ( p ) в относи-

тельном выражении. С повышением давления переход краски с формы на бумагу в связи с увеличением площади контакта между ними будет возрастать и максимум коэффициента переноса будет достигаться при меньшей толщине слоя краски на форме, т. к. с увеличением давления выступающие участки поверхности бумаги сжимаются сильнее, а глубина впадин при этом уменьшается. Однако с увеличением толщины слоя краски на форме влияние давления будет ослабевать.

Рассмотрим влияние, оказываемое на переход краски скоростью печатания. Обычно с увеличением скорости печатания коэффициент переноса краски несколько уменьшается, хотя абсолютное количество краски на оттиске возрастает. Так, увеличение скорости печатания в 6 раз (со 100 до 600 об/мин) снижает коэффициент переноса краски всего на 15%. Такое влияние скорости объясняется накапливанием количества краски на форме из-за непрерывного повторного ее нанесения и увеличением давления между декелем и печатной формой, особенно, проявляющимися при повышении скорости печатания.

Рассмотрим влияние давления и скорости печатания на переход краски с формы на запечатываемый материал. При увеличении давления и скорости происходит преимущественное деформирование приповерхностного слоя бумаги и располагающихся в нем пор и капилляров в условиях малой продолжительности времени контакта, что исключает проникновение краски в толщу бумаги и приводит к уменьшению перехода краски. Малое время контакта оказывается также недостаточным для вытеснения краской воздуха, находящихся во внешних порах бумаги, в связи с чем краска будет закрывать лишь поверхность бумаги, не попадая в узкие углубления. При этом даже при небольшом переходе краски с формы на бумагу насыщенность оттиска окажется достаточно высокой. Таким образом, можно говорить о взаимозаменяемости давления и скорости печатания. Однако, как показали эксперименты, при повышении скорости печатания за пределы 1,3—1,5 м/с давление и скорость становятся невзаимозаменяемыми и вопрос их технологической взаимосвязи решения не получил.

Также был установлен характер взаимовлияния скорости печатания и вяз-

кости краски. Усилие, необходимое для разрыва красочного слоя, определяется в первую очередь величиной сил когезии. А единственной возможностью уменьшить величину когезии красочного слоя при повышении скорости печатания, является снижение вязкости краски. При этом, если увеличение скорости печатания снижает коэффициент переноса краски, то уменьшение вязкости краски увеличивает ее переход, поскольку менее вязкая краска даже при кратковременном воздействии легче проникает в толщу бумаги и заполняет неровности на ее поверхности.

Закрепление краски на оттиске

1.Назначение и сущность процесса закрепления краски. Механизмы закрепления краски на оттисках. Особенности закрепления на оттисках красок высокой, офсетной, глубокой и флексографской печати.

2.Основные группы методов ускорения закрепления печатных красок.

3.Закрепление печатных красок УФ и ИК-излучателями.

4.Методы и средства борьбы с отмарыванием.

1. Назначение и сущность процесса закрепления краски. Механизмы за-

крепления краски на оттисках. Технологическая роль закрепления краски заключается в образовании на поверхности оттиска прочного, стойкого, прежде всего к механическому воздействию слоя краски, а также в предотвращении появления различных дефектов. Т. е. от надежности закрепления краски непосредственно зависит качество оттиска. С другой стороны, продолжительность закрепления краски на оттиске является фактором, в немалой степени влияющим как на скорость работы печатной машины, так и на возможность передачи оттисков на дальнейшую обработку при условии минимального пролеживания его в печатном цехе.

Поведение краски в процессе получения оттиска предопределяется главным образом совокупностью реологических свойств ее связующего. И именно связующее будет оказывать решающее воздействие на поведение краски после получения оттиска, т. е. на ее закрепление. Влияние же пигмента, как и на всех стадиях печатного процесса, будет зависеть, прежде всего, от его способности к тиксотропному структурообразованию.

Механизм закрепления краски любого типа зависит от характера подложки, на которую накладывается эта краска. Основным материалом при печатании является бумага, которая характеризуется большей или меньшей гладкостью поверхности, различной впитывающей способностью, а также степенью уплотнения внутренней структуры. Данные характеристики играют большую роль как в восприятии краски с печатной формы или промежуточной поверхности, так и в ее распределении на поверхности и в толще бумажного листа.

Возможные способы закрепления на оттиске большинства красок высокой, офсетной и глубокой печати можно представить в виде следующей схемы:

Особенности закрепления на оттисках красок высокой, офсетной, глубокой и флексографской печати. Современные краски высокой и офсетной пе-

чати характеризуются повышенной скоростью закрепления. Это обеспечивается применением в качестве связующих многокомпонентных систем, состоящих из смолы-пленкообразователя, растворителя, разбавителя и смачивателя-стабилизатора. Особенностью данных красок является ограниченная растворимость смол в выбранных растворителях, что обеспечивает, с одной стороны, стабильность краски в процессе ее производства и хранения, а с другой достаточно быстрое и эффективное закрепление ее при небольших изменениях соотношения основных компонентов.

Важную роль в закреплении красок высокой и офсетной печати играют процессы тиксотропного структурообразования, т. е. соединения частиц и агрегатов пигмента в пространственную структурную решетку, или каркас.

Принципиальной особенностью красок глубокой и флексографской печа-

ти, является наличие в их составе летучих растворителей. Испарение растворителей при выходе оттиска из зоны печатного контакта (а также частичное впитывание их вместе со связующим при печатании на бумаге) приводит к высаживанию основной массы пленкообразующей смолы вместе с пигментом на поверхности запечатываемого материала и началу окислительно-полимеризационного процесса, завершающегося образованием прочной красочной пленки.

В глубокой и флексографской печати в бумагу впитывается не только связующее, но и краска как единое целое. При этом глубина впитывания краски, как в высокой и офсетной печати, зависит от толщины красочного слоя, вязкости краски, давления печатания, времени контакта, внутренней структуры бумаги, однако с точки зрения закрепления краски на оттиске преобладающим фактором является именно испарение растворителя и инициируемые им процессы.

Таким образом, основными механизмами закрепления красок офсетной и вы-

сокой печати являются: впитывание связующего и окисление и полимеризация его пленкообразующего компонента; для красок глубокой и флексографской пе-

чати — испарение растворителя, частичное впитывание и окисление и полимеризация пленкообразующего компонента связующего.

Процесс закрепления краски путем испарения растворителя, состоит из несколь-

ких этапов (см. рис.). Для их определения рассмотрим зависимость изменения

скорости испарения растворителя из слоя краски с течением времени.

На начальном этапе АВ скорость испарения благодаря повышению температуры слоя и интенсивному обдуву его потоком воздуха непрерывно возрастает до тех пор, пока не установится динамическое равновесие на границе раздела фаз крас- ка-воздух. При его достижении (точка В) испарение растворителя становится равномерным во времени, и отрезок ВС характеризует постоянную скорость закрепления краски (с увеличением температуры воздуха этот отрезок поднимается выше и укорачивается). Постепенно концентрация растворителя в слое краски уменьшается до такого малого значения (точка С), что на поверхности красочного слоя начинает образовываться тонкая пленка. Образование пленки оказывает сильное затормаживающее воздействие на диффузию растворителя из глубины слоя на его поверхность, что приводит к уменьшению скорости его испарения (отрезок СД). Далее будет происходить постепенное распространение пленки в толщу красочного слоя, которое завершается закреплением краски по всей толщине. В пределах отрезка ДЕ скорость испарения растворителя асимптотически приближается к нулю, а концентрация растворителя в слое краски к своему нижнему предельному значению, величина которого будет определяться в первую очередь количеством растворителя, впитывающегося в бумагу и связываемого смолой-пленкообразователем и другими компонентами печатной краски.

Серьезную технологическую проблему представляет собой закрепление красок глубокой и флексографской печати на водной основе, поскольку испарение воды происходит в 80 раз медленнее большинства растворителей и требует, по меньшей мере, 4−5-кратного, по сравнению с испарением легколетучих органических

растворителей, расхода тепловой энергии. Увеличение влажности воздуха существенно замедляет испарение влаги из красочного слоя.

Создание быстрозакрепляющихся красок на чисто водной основе практически невозможно. Поэтому в них обязательно присутствует в том или ином количестве органический растворитель, который уменьшает вязкость краски. Выбор растворителя определяется типом смолы. Как показывает опыт, наиболее эффективными являются полярные растворители, в частности спирты.

2. Современные методы ускорения закрепления печатных красок. Соз-

дание высокоскоростных печатных машин требует необходимым сокращение времени для переработки отпечатанной продукции на последующих технологических операциях. Однако, поскольку в настоящее время еще не созданы краски, скорость закрепления которых полностью соответствовала бы скорости работы печатного оборудования для ускорения закрепления красок широко используются разнообразные дополнительные методы и средства.

Первая группа методов связана с введением в краски веществ, активизирующих процесс закрепления. К этим веществам относят сиккативы — маслорастворимые соли алифатических жирных кислот, образуемые тяжелыми металлами (Со, Рb, Mg). Попадая в краску, эти соли разрушают кислородные связи в молекулярной структуре дисперсионной среды и образуют радикалы, которые последовательно «сшивают» между собой соседние молекулы связующего, т. е. инициируют его полимеризацию, ускоряя тем самым процесс пленкообразования.

К данной группе методов также относятся методы введения в состав краски особых термически активизируемых катализаторов. Краски, содержащие такие катализаторы, закрепляются в результате совместного действия катализатора и достаточно высокой (около 140−150°С) температуры. Эти краски могут изготавливаться с небольшим содержанием растворителя либо без него. Закрепление их происходит быстро, и продукты реакции (вода, спирт, иногда альдегиды), выделяющиеся в небольших количествах, практически не вызывают загрязнения атмосферы цеха.

Вторая группа методов характеризуется использованием для ускорения закрепления красок различных излучающих устройств. Наиболее часто используют такие излучающие устройства, которые используют в качестве теплоносителей нагретый воздух, горячую воду или открытое газовое пламя. Их главная технологическая функция — ускорение процесса тиксотропного структурообразования в красках высокой и офсетной печати. Для красок глубокой и флексографской печати используют воздушные и реже водяные тепловыделяющие устройства. Основным достоинством этих устройств являются доступность и невысокая стоимость теплоносителей. В ряде случаев они могут быть встроены в действующее оборудование.

При использовании открытого газового пламени (см. рис.) запечатанное бумажное полотно 1, попадая в специальную камеру 2, проводится между рядами газовых горелок 3, которые располагаются с двух сторон. Летучие компоненты краски выделяются, частично сгорают и выводятся. При обрыве бумажного полотна или внезапной остановке машины подача газа в горелки автоматически прекращается.

Закрепление красок с использованием открытого газового пламени в связи с