Особенности флексографской печати УФ-отверждаемыми красками на невпитывающих поверхностях

Актуальность темы

исследования.

Основной задачей любого печатного процесса является получение оттиска, отвечающего основным требованиям по качеству изображения, а также максимально приближенного к воспроизводимому оригиналу. В настоящее время флексографская печать особенно популярна при производстве таких видов продукции как газеты, упаковка и этикетка. К особенностям флексографской печати можно отнести тот факт, что в отличие от других видов печати здесь используется множество невпитывающих запечатываемых материалов: полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полиэтилентерефталат (ПЭТФ), которые получили наиболее широкое распространение, как за рубежом, так и в России в качестве упаковочных и этикеточных материалов. В тоже время существует множество печатных красок, отличающихся друг от друга способами закрепления на оттиске, а, следовательно, различным по составу и своим технологическим характеристикам. Наиболее активно в последнее время развивается сектор печати УФ-отверждаемыми красками, которые активно совершенствуются и завоевывают рынок производства печатной продукции, в особенности производство упаковки и этикетки. Благодаря своим неоспоримым преимуществам: высоким прочности и глянцу, стойкости к различным химическим веществам, мгновенному отверждению после нанесения на невпитывающий запечатываемый материал. УФ-отверждаемьте краски позволяют фирмам производителям улучшать качество, привлекательность продукции, расширять потребительские характеристики, а также повышать производительность предприятия непосредственно при выпуске упаковочной продукции, что поднимает конкурентоспособность на рынке производства упаковки.

Обилие различных запечатываемых поверхностей и печатных красок до сих пор не позволило разработать единые стандарты и требования к процессам флексографского печатания. В настоящее время флексографская печать все еще уступает другим известным видам печати по качественным характеристикам получаемых оттисков. Среди основных недостатков необходимо отметить ограниченные разрешающую способность и графическую точность печати, высокий прирост цветового тона, проблемы закрепления краски на оттиске, неравномерность красочного слоя, в особенности при получении сплошных запечатываемых областей «плашек». Все это в полной мере относится и к флексо-графской печати УФ-отверждаемыми красками. Кроме того, печать такими красками имеет ряд особенностей проведения процесса печатания: печать проводится «по-сухому» — жидкая краска наносится на отвержденный красочный слой предыдущей краски, а не на слой сырой краски на оттиске, на процесс влияют факторы, связанные с отверждением красочного слоя под действием УФ-излучения на различных невпитывающих материалах, конструкции флек-сографских печатных машин, оснащенных «короткими» красочными аппаратами с использованием анилоксовых валов, не позволяют управлять уровнем подачи краски, при ее накате на печатную форму и т. д. В современном полиграфическом производстве задача качественного проведения процесса печатания является одной из важнейших. Учитывая, что исследования в области флексо-графских печатных процессов в основном направлены на получение практических результатов, без попыток теоретического обобщения данных исследований, необходимо констатировать, что сам флексографский печатный процесс является слабо изученным с теоретической точки зрения. В настоящее время этот факт не позволяет системно и комплексно подходить к вопросам повышения качества продукции, производимой флексографской печатью. Актуальность данного исследования заключается в выявлении особенностей проведения флексографского печатного процесса УФ-отверждаемыми красками на невпитывающих поверхностях, определяющих качество получаемого оттиска через анализ теоретических параметров процесса и подтверждение практическими исследованиями.

Цель и задачи работы.

Целью исследования является выявление и оценка наиболее важных факторов, определяющих качество проведения флексографского печатного процесса УФ-отверждаемыми краскам на невпитывающих поверхностях. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

— выявить факторы, определяющие качество оттиска, полученного УФ-отверждаемыми красками на невпитывающей запечатываемой поверхности флексографским способом печати;

— разработать способ оценки их влияния на качество печати;

— оценить влияние этих факторов на качество полученного оттиска;

— дать рекомендации по применению разработанного способа и повышению качества оттисков на производстве.

Научная новизна работы.

Выявлены основные факторы, влияющие на качество оттиска, отпечатанного флексографским способом УФ-отверждаемыми красками на невпитывающей поверхности:

— равномерность наката краски на печатную форму;

— взаимодействие жидкой УФ-отверждаемой краски на границе с отвер-жденным красочным слоем и невпитывающей запечатываемой поверхностью при поливариантном наложении красок.

Показано, что накат краски на печатную форму во флексографском печатном процессе неравномерен, при печати на рабочих скоростях краска входит в зону печатного контакта в виде волнистой поверхности.

Выявлено, что взаимодействие жидкой краски с поверхностью отвер-жденного красочного слоя выше, чем с невпитывающей запечатываемой поверхностью.

Решенная научная задача.

Исследованы особенности механизма переноса краски в флексографском способе печати, позволившие выявить основные факторы процесса печати УФотверждаемыми красками на невпитывающих поверхностях, которые определяют равномерность формируемых на оттиске красочных слоев, что позволило разработать научно обоснованные рекомендации по обеспечению качественного проведения процесса печатания.

Практическая значимость.

Практическая значимость работы заключается в разработанном способе оценки равномерности нанесения красочного слоя во флексографском печатном процессе, позволяющем универсально управлять этим процессом, обеспечивая повышение качества оттисков при многокрасочной печати.

Реализация результатов исследования.

Полученные данные и разработанный способ предполагается использовать при работе с невпитывающими материалами на предприятиях, оснащенных узкорулонными флексографскими печатными машинами для повышения качества продукции.

Апробация работы.

Положения диссертационной работы докладывались на Международной конференции молодых ученых PRINT-2009, Санкт-Петербург, 2009 г.- Международной конференции Scientific-practical conference «Innovations of publishing printing and multimedia technologies'2010», Kaunas 2010 г.- 11-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Друкарство моло-де», Киев, 2011 г.- Научно-технической конференции молодых ученых МГУП 2011 г.- 1-й Всероссийской научно-технической конференции «Исследования в области полиграфии и защиты информации» Тула, 2013 г.- заслушивались на заседаниях кафедры технологии печатных и послепечатных процессов МГУП имени Ивана Федорова.

Публикации.

По материалам настоящей диссертации опубликованы 6 печатных работ, включая тезисы докладов на конференциях. В том числе две из них в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации

.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, рекомендаций, выводов, списка использованной литературы (81 источник). Общий объем работы составляет 151 страницу. Основной текст изложен на 140 страницах, включая 46 рисунков и 26 таблиц.

Общие выводы по работе.

1. Построена аналитическая модель процесса переноса краски в красочном аппарате флексографских печатных машин, оснащенных анилоксовыми валами. Данная модель позволяет определять время переноса краски от анилок-сового вала к зоне печати при различных скоростях печатной машины для конкретного технологического процесса. Выявлено, что для формирования равномерного красочного слоя на поверхности формы капли краски, переданные из ячеек анилоксового вала, должны растекаться и достигать полного слияния в точке, максимально удаленной от центра капель.

2. Разработан способ оценки равномерности красочного слоя на поверхности печатной формы. Используя данный способ, экспериментально выявлено, что краска, передаваемая из анилоксового вала на поверхность печатной формы или неотвержденного красочного слоя, в процессе печати может входить в зону печатного контакта не в виде равномерного красочного слоя, а в виде волнистой поверхности. Данное утверждение верно как для первоначального взаимодействия краски с сухой формой, где растекание при скорости машины более 5 м/мин и линиатуре анилоксового вала более 360 лин/см не превышает 9,5% при необходимых 10%, так и для последующего нанесения краски на неотвер-жденный красочный слой, где растекание при рабочей скорости машины более 90 м/мин и линиатуре анилоксового вала более 110 лин/см, не превышает 1,6%, при необходимых 3,33%.

3. Величины краевого угла смачивания краской неотвержденного красочного слоя выше, чем сухой формы. Первоначальный краевой угол смачивания краской составляет 34−62 0 по красочному слою против 59−66 0 по сухой форме. В тоже время величина растекания краски по поверхности сухой формы несколько выше, чем по поверхности неотвержденного красочного слоя и составляет 102−107% по сухой форме против 102−105% по неотвержденному слою краски на участке 0−0,2 с.

4. Экспериментально определены значения краевого угла смачивания и работы адгезии краски к поверхности запечатываемых материалов различных типов. Максимальное взаимодействие достигается на полиэтилентерфталате. В момент первого взаимодействия (/ = 0) краевой угол смачивания составляет: 57 0 для полиэтилентерефталата, 63 0 для полипропилена и 66 ° для полиэтилена, работа адгезии составила 62 мН/м для полиэтилена, 64 мН/м для полипропилена и 67 мН/м для полиэтилентерефталата.

5. Выявлено, что смачивание и адгезия краски к отвержденному красочному слою при многокрасочной печати на различных материалах в целом одинаково и практически не изменяется при переходе от материала к материалу. Кроме того, выявлено лучшее взаимодействие жидкой краски с отвержденным красочным слоем по сравнению с поверхностью запечатываемого материала.

6. Не выявлено какого-либо влияния времени отверждения красочного слоя на величины смачивания и адгезии жидкой краски к поверхности запечатываемого материала. Экспериментально установленное наличие изменений этих величин не позволяет установить их системного характера.