CC BY
224
УДК 655.225.26
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФЛЕКСОГРАФСКИХ ПЕЧАТНЫХ ФОРМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ И УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ
О.В. Кузовлева, А.В. Гарина
Проводится изучение воздействия высокочастотной и ультразвуковой обработки на фотополимер и сравнение свойств печатных форм, получаемых по данной и традиционной технологиям.
Ключевые слова: качество, обработка, форма, флексография, элементы
Традиционные металлические формы высокой печати со временем всё более уступают место фотополимерным печатным формам, обладающим высокой эластичностью и тиражестойкостью. Кроме того, способ производства этих печатных форм менее затратный и экологически безопасен. С помощью фотополимерных печатных форм флексографской печати можно запечатывать широкий спектр впитывающих и невпитывающих материалов [1-3]. И в связи с применением фотополимерных форм актуально ускорить и сделать более эффективным процесс изготовления таких форм посредством усовершенствования отдельных стадий технологии.
В работе проведены исследования с использованием воздействий ультразвуком на вымывной раствор и высокочастотным электромагнитным полем на материал фотополимерной пластины с целью ускорения процессов набухания полимера в вымывном растворе, деструкции неэкспонированного материала пластины и интенсификации перемешивания вымывного раствора.
Благодаря такому комбинированному воздействию сокращается время вымывания неэкспонированного фотополимерного материала и не происходит повреждения изображения и основы фотополимерной пластины.
Оптимальность процесса вымывания определяется минимальным временем промывки при обеспечении заданного качества тест-объектов рельефного изображения фотополимерной пластины.
В качестве объекта исследования выбран водовымывной полимер Ку1ойех ’^’-95 толщиной 0,95 мм.
С целью оптимизации процесса получения рельефных изображений на стадиях экспонирования и промывки при высокочастотном электромагнитном воздействии на материал фотополимерной пластины проведён полный факторный эксперимент типа 22, в котором должны меняться режимы работы устройства высокочастотной обработки фотополимерных материалов, время экспонирования пластины и оцениваться значения не-
обходимого времени промывки фотополимерной пластины и качественные показатели тест-объектов. Полный факторный эксперимент - совокупность двух измерений по схеме 2й, где п - количество факторов. В данном случае факторов два: время экспонирования и время промывки.
С целью определения максимально допустимого диапазона варьирования времени экспонирования фотополимерных пленок на стадии экспонирования проводились эксперименты, в которых дискретно с шагом 10 % от номинального значения (заданного регламентом производства фотополимерных пластин) время экспонирования фотошаблонов менялось до величины 60 % от номинала. Одновременно экспонировались два образца фотополимерных пластин: обработанный высокочастотным полем и без обработки. Далее выполнялась промывка двух образцов одновременно. Водовымывные фотополимерные пластины вымывались на вымывном устройстве и вымывном процессоре. Время промывки образцов также менялось дискретно от 100 % номинального времени до 60 % .
Непосредственно перед проведением эксперимента подготавливаются образцы фотополимерных пластин с фотоформами. С образцов непосредственно перед экспонированием снимается защитная плёнка и накладывается готовая фотоформа эмульгированным слоем к фотополимерному слою пластины.
За основу при обработке взята стандартная аналоговая технология обработки фотополимерных пластин, включающая следующие этапов: основное экспонирование, промывка, сушка, дополнительное экспонирование и финишинг [4, 5].
Особенность новой технологии и главное её отличие от стандартной заключается в применении дополнительного оборудования, которое способствует изменению свойств фотополимерных форм и уменьшению времени экспонирования и вымывания.
В качестве источника высокочастотного излучения взят модификатор Лыженкова В.Н.. Этот прибор был изобретён и использовался для подготовки топлива к подаче в камеру сгорания и применялся в области теплотехники. Модификатор представляет собой комплекс импульсных высоковольтных генераторов электромагнитного поля (частота следования импульсов от 100 Гц до 2,5 кГц, напряжение 1.. .18 кВ).
Модификатор применялся на нескольких этапах изготовления флексоформ. Технология при этом состоит из следующих этапов.
1. Изготовление фотоформ для тест-объектов (рис. 1).
2. Обработка полимерных пластин высокочастотным излучением с помощью модификатора.
3. Основное экспонирование.
4. Промывка форм в воде, обработанной ультразвуковым и высокочастотным излучением.
5. Сушка.
6. Дополнительное экспонирование.
7. Финишинг.
ІВ ________и
~ ігіПІ
■I \Р
Рис. 1. Фотоформа для экспонирования полимеров: 1 - растровые элементы; 2 - участок с 200-микронными точками; 3 - участок с плашками; 4 - участок с 100-микронными точками; 5 - участок с 150-микронными точками; 6 - фрагмент текста;
7 - 40-микронные линии; 8 - полосы разной толщины
В процессе вымывания фотополимерных форм вода в вымывном оборудовании подвергалась воздействию прибора, представляющего собой упрощенный вариант модификатора. Поток ионов, генерируемых импульсным высоковольтным генератором с высокочастотной модуляцией управляющего сигнала, меняет организацию кластеров вымывного раствора (воды или органического растворителя), которые передают воздействие промываемым фотополимерным пластинам, упрочняя полимеризованные рельефные изображения на печатной форме.
С целью интенсификации процесса промывки фотополимерных пластин применяется устройство ультразвуковой обработки вымывного раствора. Применение ультразвукового оборудования позволяет повысить качество вымывания мелких элементов рельефного изображения и осуществляется совместно с устройствами механического воздействия (щетки). Ультразвуковое устройство обеспечивает интенсивность перемешивания вымывного раствора и, как показал эксперимент, в первую очередь, интенсифицирует процесс вымывания неполимеризованного материала флексо-формы вокруг мелких рельефных изображений.
При длительном воздействии ультразвука можно обеспечить пол-
ное вымывание флексоформы, но это приводит к смыванию мелких элементов печатной формы.
Исследования показали, что наибольшая интенсивность процесса вымывания фотополимерных пластин достигается в диапазоне 20...25 кГц.
Контроль качества готовых форм проводился с помощью электронного микроскопа М1егоуие 8М. Анализ и фиксирование внешнего вида форм были произведены при стократном увеличении.
По результатам измерения размеров печатных элементов водовымывных печатных пластин можно отметить, что обработанные высокочастотным электромагнитным полем фотополимеры без потери размеров вершин печатных элементов имеют меньший размер основания. Обработанный полимер быстрее вымывается без снижения качества печатных элементов.
На обработанном устройством высокочастотной обработки водовымывном полимере лучше воспроизведена отдельно стоящая точка диаметром 100 мкм, что позволяет сделать вывод о том, что при работе с обработанным полимером можно сократить время основного экспонирования.
Обработанная пластина имеет лучшие вымытые растровые элементы и линии с меньшим основанием, что способствует меньшему растаскиванию при печати [6, 7].
При снижении времени экспонирования до 80 % от номинального значения при номинальном режиме вымывания фотополимерных пластин качество рельефного изображения на тестовых пластинах, обработанных высокочастотным электромагнитным полем перед стадией экспонирования, не изменилось, а без обработки (эталонных) также практически не снизилось (рис. 2).
а
б
Рис. 2. Изображения, полученные при времени экспонирования, равном 80 % от номинального значения, х100: а - эталонное; б - после обработки высокочастотным электромагнитным полем
При снижении времени экспонирования до 70 % и далее до 60 % качество рельефного изображения поэтапно ухудшалось и наблюдалось их смещение, причем у обработанных фотопластин смещение точек меньше (рис. 3).
а б
Рис. 3. Изображение, полученное при времени экспонирования, равном 70 % от номинального значения, х100: а - эталонное; б - после обработки высокочастотным электромагнитным полем
На рис. 2. 3 видно, что на пластине, не обрабатываемой модификатором, вокруг основания точек (в виде ореола) остался непромытый полимер.
При 60 % времени экспонирования у необработанных фотопластин наблюдалось смещение 100 и 150 мкм точек относительно друг друга, а у обработанных фотопластин отдельные точки отсутствовали (смыты из-за недостаточной прочности вследствие незавершенной фотополимеризации материала). Полученные результаты позволили определить диапазон варьирования (80 ... 100 % от номинального значения) времени экспонирования фотополимерных пластин на стадии экспонирования при их обработке высокочастотным электромагнитным полем перед непосредственным экспонированием фотошаблонов.
С целью оценки влияния времени промывки на качество полученных пластин также были проведены исследования пошаговым изменением времени промывки от номинального.
При увеличении времени промывки и переходе от номинального режима на следующий более длительный или менее продолжительный режим промывки вымывного процессора качество изображений ухудшается.
При увеличении времени промывки и переходе на следующий более длительный режим промывки вымываются мелкие точки размером 100 мкм.
При снижении времени экспонирования вымывается больше точек размером 100 мкм, при этом рельефные изображения на обработанных фо-тополимерных пластинах сохраняются лучше, чем на эталонных. Это говорит о том, что на обработанных фотополимерных пластинах рельефные изображения более прочные.
При 60 % от времени экспонирования точки размером 100 мкм прикрепляются непрочно и смываются при времени промывки на обоих образцах (рис. 4).
Рис. 4. Изображение полимерной пластины при 60 % от времени промывки, х100
Проведенные эксперименты показали, что воздействие высокочастотного электромагнитного поля на фотополимерные пластины позволяет повысить прочность элементов рельефного изображения, но не повышает прочность их сцепления с подложкой, что при увеличении времени промывки может привести к смывке мелких элементов или их смещению. При проведении дальнейших исследований на стадии вымывания диапазон варьирования времени промывки в пределах времен, определяемых близлежащими к номинальному режимами промывки, при этом номинальный режим лежит в середине диапазона варьирования.
Проведены исследования форм на тиражестойкость для того, чтобы выяснить, увеличивает ли обработка высокочастотным электромагнитным полем тиражестойкость форм. Исследования проводились на специальной установке аппарата тиснения «Рельеф 2ФМ» на форме без обработки и с обработкой высокочастотным излучением перед стадией экспонирования. По окончании испытания образцы были изучены под электронным микроскопом.
По итогам проведенных исследований и полученных результатов понятно, что вопрос создания и развития новых, более совершенных технологий изготовления флексографских полимерных форм актуален сейчас и будет актуален ещё очень долгое время, т.к. сфера упаковочного производства постоянно присутствует в жизни любого человека [2].
В России, к сожалению, нет таких крупных компаний, как “DuPont” или “MacDermid”, чтобы начать производство отечественного оборудования и полимерных форм, однако российских учёных это не останавливает, и они, как и их иностранные коллеги, работают над улучшени-
ем качества продукта. Появляются небольшие изменения в технологических процессах, улучшающие качество готового продукта.
Список литературы
1. Крауч П.Дж. Основы флексографии/ пер. с англ. и ред. Наумова В .А. М.: МГУП, 2004. 165 с.
2. Макилрой Т. Флексография - царица упаковки // Publish. М.: Открытые системы, 1997. №4. С. 33-35.
3. Терентьев И. Запечатываемые материалы для флексографии: ориентиры на перспективу // Publish. М.: Открытые системы, 2001. №1. С. 2123.
4. Альтхаммер Н. Техника флексографской печати: учебное пособие / пер. с нем. и ред. В.П. Митрофанова М.: МГУП, 1997. 202 с.
5. Стефанов С. Допечатные технологии / С. Стефанов. М.: Репроцентр. М.: 2003. 118 с.
6. Шибанов В.В. Рельефообразование в фотополимеризующихся материалах. К.: Курсив, 2004. 165 с.
7. Альтхаммер Н. Техника флексографской печати: учеб. пособие / пер. с нем. и ред. В.П. Митрофанова. М.: МГУП, 1997. 202 с.
Кузовлева Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Гарина Анастасия Владимировна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
MANUFACTURING OF FLEXOGRAPHIC PRINTING FORMS WITH THE USE OF HIGH-FREQUENCY AND ULTRASONIC TREATMENT
O. V. Kusovleva, A. V. Garina
The article is devoted to the study of the effects of high-frequency and Ultrazvuk-howl treatment on photopolymer and comparison ofproperties ofprinted forms, obtained by this and traditional technologies.
Key words: quality, processing, form, flexography, elements
Kusovleva Olga Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Garina Anastasija Vladimirovna, student, kusovleva@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
