CC BY
61
УДК 677.017.632
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВПИТЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ
FAST DUPONT
Кондратов Александр Петрович
заведующий кафедрой материаловедения, доктор технических наук, профессор, Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова 127550 Россия, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2А арк@пе^та11. ru
Савельев Михаил Александрович
аспирант кафедры материаловедения Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова 127550 Россия, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 2А vidogo@yandex. ru
Аннотация. Предложена методика оценки впитывающей способности различных нетканых материалов, которые могут быть использованы для термального процесса изготовления флексографских форм по разработанной компанией DuPont технологии Cyrel Fast.
Ключевые слова: гравиметрия, флексографская форма, волокнистый нетканый материал, смачивание, капиллярные силы, вязкотекучее состояние, фотополимер, технология DuPont Cyrel Fast.
Так называемая термальная технология DuPontCyrelFast позволяет изготавливать печатные флексографские формы без вымывания пробельных элементов и использования каких-либо жидкостей. Разработанный фирмой DuPont фотополимер на неэкспонированных участках формной пластины при нагревании переходит в вязко-текучее состояние и под действием внешнего давления и капиллярных сил внедряется в пористую структуру контртела. В качестве пористого контртела разработчики технологии предлагают бумагоподобные волокнистые полотна из термостойких синтетических полимеров. Температура перехода фотополимера в вязко-текучее состояние, при которой полимер обладает достаточно низкой вязкостью, составляет 170-180°С. В этой технологии нет стадии удаления растворителя, что сокращает процесс получения формы до 30 минут. При обычной технологии конвективная сушка занимает 3 часа с обязательной последующей выдержкой 15 часов. Малое время обработки пластин имеет решающее значение в повышении производительности печатного производства. Новую форму на замену поврежденной можно изготовить оперативно, не снимая заказ с производства. В массовом полиграфическом производстве в случае повреждения печатной формы процесс останавливают, и на замену тиража тратится чрезвычайно много времени [1].
Схема получения флексографской формы по технологии Fast представлена на рис.1 На термостатиру-емой поверхности барабана 1, покрытой липкой и эластичной силиконовой эмалью закрепляют облученную УФ-светом форму 2, нагреватель 3 разогревает фотополимер ИК-излучением. Нагретый валик 5 прижимает пористый материал, разматываемый из рулона 4. Давление валика обеспечивает течение вяз-
кого фотополимера в объем пористого материала. Материал с частью внедренного в капилляры фотополимера сматывается в рулон и утилизируется. Пластина проходит через зону впитывания расплава полимера более 10 раз до полной очистки формы от не-заполимеровавшегося фотополимера. Внешнее давление, оптимальная пористая структура полотна и силы смачивания обеспечивают удаление вязко-текучего полимера.
4
/
\
5 6
Рис. 1. Схема получения флексографской формы по технологии Fast: 1 — термостатируемый барабан; 2 — формная пластина; 3 — ИК-нагреватель; 4 — чистый рулон с нетканым материалом; 5 — отработанный рулон с нетканым материалом; 6 — нагревательный ролик
Аналогичный процесс массопереноса жидкости из пористого материала в волокнистое полотно теоретически и экспериментально исследован в работе [2]. В качестве модельной жидкости использовали дистиллированную воду, в качестве первого пористого тела — насыщенное жидкостью пористое стекло, а в качестве волокнистого полотна — бумагу различной плот-
ности. Движущей силой процесса внедрения жидкости в волокнистое полотно при возникновении плотного контакта двух пористых материалов являются капиллярные силы смачивания. В отсутствии внешних воздействий на контактирующие материалы движущей силой впитывания на границе между областью пористой среды, заполненной жидкостью, и областью, свободной от жидкости, является скачок давления, который определяется известной формулой Лапласа [3]:
Pp = 4a cos 9 / d,
где pp — давление, с — поверхностное натяжение, 9 — краевой угол смачивания, d — размер пор, отражающей монотонную обратно пропорциональную зависимость параметров процесса впитывания капель жидкости от размеров пор в материале. В модельной системе «вода — бумага» высокая смачиваемость целлюлозного волокна должна обеспечивать интенсивный перенос жидкости из одной пористой среды в другую под действием капиллярных сил. Однако эксперименты авторов работы [2] показывают, что этот вывод, являющийся следствием уравнения Лапласа, не всегда соответствует действительности. При определенном соотношении диаметров пор в контактирующих материалах массоперенос прекращается. Для надежного прогнозирования впитывае-мости в пористые волокнистые материалы недостаточно теоретической оценки поверхностных свойств и капиллярной структуры контактирующих сред. Опыт авторов работы [2] показывает необходимость проведения экспериментальной оценки массопереноса жидкости в условиях, приближенных к условиям реализации конкретных процессов.
Цель работы — создание экспериментальной методики оценки впитывающей способности различных нетканых материалов, которые могут быть использованы для термального процесса изготовления флексо-графских форм по технологии CyrelFast, разработанной компанией DuPont.
Объекты исследования — фотополимерные пластины DupontCyrel DFR 045 635 х 762 мм, толщиной 1,14 мм. По данным DuPont™ Cyrel® DFR — цифровая пластина высокой жесткости для изготовления форм по термальной технологии. Пластина предназначена для высококачественной печати полутонов, штриховых работ и плашек. Область применения — гибкая упаковка, ярлыки и этикетки, конверты, пакеты и сумки, складные картонные коробки, предварительная запечатка лайнера («препринт»).
Технические данные формных фотопластин производства фирмы DupontCyrel DFR 045:
• жесткость: 78-80 Шор А,
• воспроизведение градаций: 1-98%/150 lpi,
• минимальная толщина позитивной линии: 0,100 мм,
• минимальный диаметр отдельно стоящей точки: 300 мкм,
• глубина рельефа: 0,50 мм.
• Нетканые полотна:
• проявляющий рулон - DupontCyrelDR37F,
• полотно из смеси волокон изотактического поли-
пропилена (ИПП) и бикомпонентного волокна (БКВ),
• полотно из полиацетальное волокон производства ОАО «Монтем»,
• полотно «Агротекс 17, 42, 60», из ПП волокон.
Описание методики:
I
Рис. 2 Вид образцов формных фотопластин подготовленных для испытания впитывающей способности нетканых материалов: 1 — слой фотополимера; 2 — полиэфирная подложка
Порядок операций:
/ 4
/
3
Рис. 3 Схема сжатия образцов пластичных формных фотопластин дублированных нетканым материалом:
1 — полиэфирная подложка; 2 — фотополимерный слой; 3 — нетканый материал; 4 — антиадгезионная
прокладка; 5 — груз
Рис. 4 Схема испытания образцов пластичных формных фотопластин дублированных нетканым материалом на когезионное расслаивание в термостате: 1 — полиэфирная подложка; 2 — слой фотополимера;
3 — нетканый материал
Из флексографской фотополимерной пластины Dupont Cyrel DFR 045 635 х 762 мм, толщиной 1,14 мм вырезали образец квадратной формы 20 х 20 мм с небольшим выступом — технологическим зацепом, с которого механически удаляли слой фотополимера. Так как фотополимерная пластина имеет верхний копировальный слой, его удаляют с помощью скотча, ко-
торый наклеивают на поверхность. Адгезия между скотчем и копировальным слоем превышает адгезию копировального слоя к фотополимеру, поэтому полное удаление осуществляется однократным действием.
Изготовление образца фотополимерной пластины, содержащей пробельные и печатающие элементы, производили следующим образом: с пластины Dupont Cyrel DFR 045 удалялся черный масочный слой, изображение в негативе на полиэфирной пленке размещалось поверх фотополимерного слоя, на первом этапе производилось экспонирование УФ-светом обратной стороны пластины в течение 2 мин на экспонирующем устройстве ArgonTris, на втором этапе производилось основное экспонирование с лицевой стороны в течение 2 мин.
Из испытуемого нетканого полотна вырезают квадратный лоскут размерам 40*40 мм. На электронных весах взвешивают образцы фотопластин с точностью до ± 0,001. Прогрев образца фотополимерной пластины, размещенной на термостойкой подложке, осуществляют в сушильном шкафу Binder при температуре 180, 190, 200°С, в течение 5 мин. После прогрева образца на него сверху немедленно укладывают лоскут нетканого материала. На лоскут нетканого материала через антиадгезионную прокладку из пленки ПТФЭ (рис. 3) устанавливают плоский груз массой 1 кг. Выдерживают образец под давлением 1 мин. За это время разогретый до вязко-текучего состояния фотополимер впитывается в нетканый материал. И так как по мере остывания фотополимер переходит в высокоэластическое состояние, многократно увеличивает свою когезионную прочность и утрачивает способность течения по капиллярам, перед разделением слоев образец вновь помещают в сушильный шкаф на 3 мин. Повторный нагрев необходим для перевода полимера в вязко-текучее состояние и приведения температуры процесса расслоения в соответствие с условиями технологии FAST. По истечении времени повторного нагрева расплавленные образцы вручную отделяют от нетканого материала по методике расслоения, описанной в работе [7] (рис. 4). Массоперенос фотополимера в пористой структуре волокнистых материалов оценивают гравиметрически. Массу образца и впитавшего в себя фотополимер
лоскута нетканого материала измеряют взвешиванием. Прирост массы нетканого материала и убыль массы образцов фотополимерных пластин выражают в процентах.
Сравнивая прирост массы лоскутов нетканого материала или убыль массы образцов фотополимерных пластин производят сравнительную оценку их впитывающей способности и выбор материала, наиболее пригодного для использования в технологии DuPont Cyrel Fast.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Чубыкин А. Организация отдела допечатной подготовки на флексографском предприятии // Флексоплюс. — 2003. — № 4. — C. 20-25.
2. Варламов Ю.Д., Мещеряков Ю.П., Предтечен-ский М.Р. Прикладная механика и техническая физика. — 2007. — Т. 48. — № 1. — С .121-130.
3. Роулинсон Дж., Уидом Б. Молекулярная теория капиллярности. — М.: Мир, 1986.
4. Журавлева Г.Н., Комарова Л.Ю., Кондратов А.П. Активация запечатываемой поверхности гибкой упаковки из полипропилена обработкой растворителями // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2015. — № 1. — С. 20-26.
5. Савельев М.А., Кондратов А.П. Физическое моделирование движения частиц водоразбав-ляемой краски при каплеструйной печати на полимерных пленках // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2015. — № 2. — С. 3743.
6. Подготовка нетканых материалов к цифровой маркировке каплеструйными печатными устройствами и аппликации / А.В. Дедов, И.Н. Ермакова, Г.Н. Журавлева, А.П. Кондратов // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2015. — № 6. — С. 21-26.
7. Кондратов А.П., Божко Н.Н. Технология материалов и покрытий. — М., 2008. — 340 с.
METHOD OF ASSESSMENT ABSORBENCY NONWOVEN MATERIALS INTENDED TECHNOLOGY FAST DUPONT
Alexander Petrovich Kondratov
Moscow State University of Printing Arts 127550Russia, Moscow, Pryanishnikovast., 2А
lYIikhail Alexandrovich Savelyev
Moscow State University of Printing Arts 127550Russia, Moscow, Pryanishnikovast., 2А
Annotation. We propose a method of estimating the absorbency of various nonwoven materials which can be used for a thermal process for manufacturing flexographic forms developed by DuPont Cyrel Fast technology.
Keywords: gravimetry, flexo form fibrous nonwoven fabric, wetting, capillary forces, viscous state, photopolymer, DuPont Cyrel Fast technology
