CC BY
16
УДК 655.3.022.55; 655.344
КАЧЕСТВО ОФСЕТНЫХ РЕЗИНОТКАНЕВЫХ ПОЛОТЕН
ПО ПАРАМЕТРАМ РЕЛАКСАЦИОННОГО ПРОЦЕССА
Д.И. Байдаков, Л.Ю. Комарова
Известен способ оценки качества офсетного резинотканевого полотна по значению доли остаточной деформации образца после снятия давления в полосе печатного контакта. Однако остаточную деформацию определяют при сохранении давления на полотно, что приводит к необъективным результатам. Качество офсетного резинотканевого полотна предложено оценивать по параметрам обратного упругого последействия: по остаточной деформации и скорости восстановления размеров образца после полного сброса давления в полосе печати.
Ключевые слова: офсетное резинотканевое полотно, качество, давление печати, обратное упругое последействие, остаточная деформация, скорость восстановления.
В офсетном способе печати краска на запечатываемый материал передается через промежуточное звено - офсетное резинотканевое полотно (ОРТП), которое в ротационном печатном аппарате испытывает циклические деформации сжатия в зоне силового контакта. Величина давления, при котором осуществляется стабильный переход краски на запечатываемый материал, составляет в среднем 0,8 МПа. После выхода офсетного полотна из зоны печатного контакта восстановление его размеров в результате сброса давления на полотно. Релаксационное восстановление размеров при полном прекращении внешнего воздействия названо обратным упругим последействием [1].
Деформация сжатия есум включает три составляющих различной физической природы: упругой еупр, высокоэластической евэл и остаточной £ост. Современные ОРТП имеют следующее соотношение составляющих суммарной деформации сжатия: еупр ~ 75 %; евэл ~ 10 %; еост ~ 15 %. Такое соотношение деформаций соответствует высокому качеству ОРТП [2].
По рекомендациям работы [3] остаточную деформацию ОРТП определяют в статических условиях без полного снятия сжимающего усилия. После выдержки образца под давлением 0,8 МПа в течение 15 мин давление снижают до 0,1 МПа. Восстановление размеров образца под давлением 0,1 МПа идет в течение 15 мин, по истечении которых замеряют его толщину и рассчитывают так называемую «остаточную деформацию». Необходимо отметить, что под общепринятым понятием «остаточная деформация» понимают деформацию, сохранившуюся при полном снятии внешнего воздействия.
Ранее было показано [4], что определение упругоэластичных свойств и оценка качества ОРТП с применением толщиномеров с нормированным измерительным усилием, а также нахождение остаточных деформаций при сохранении воздействия на образец приводит к необъективным результатам.
В работе [5] был предложен способ изучения упругоэластичных свойств ОРТП, основанный на анализе цифровых микроизображений торцевых срезов образцов, специально названный «оптическим». Микрофотографии получают в ходе различных релаксационных процессов, в том числе прямого и обратного упругого последействия, на установке, включающей толщиномер с измерительным усилием 0,2 МПа, создающий деформацию сжатия, и регистрирующие приборы, в качестве которых применены цифровой USB микроскоп Microsafe ShinyVision MM-2288-5X-S и персональный компьютер. Измерительное усилие толщиномера создавало на квадратный образец площадью 0,25 см2 давление 0,8 МПа, соответствующее давлению в полосе печати.
Полученные фотоснимки и/или отдельные кадры видеофайлов торцевых срезов образцов дают возможность определять толщину полотна как в свободном состоянии, так и при сжатии (рис. 1).
пятка толщиномера пятка толщиномера пятка толщиномера
а б в
Рис. 1. Изображения торцевого среза образца ОРТП Atlas Web: а - в исходном состоянии; б - в конце 15-минутного прямого упругого последействия; в - в конце 15-минутного обратного упругого
последействия
На рис. 1 горизонтальные линии соответствуют нижнему нулевому уровню и верхнему краю образца в различные временные промежутки процесса. Они необходимы для расчета деформаций образца по методике, приведенной в работе [6]. Расстояния между соседними линиями соответствуют толщине образца Н0 до деформации, Н]5пуп и Н]5оуп - соответственно после 15-минутного прямого и обратного упругого последействия.
На рис. 2 на примере ОРТП Atlas Web представлен начальный участок кинетической кривой изменения относительной деформаций полотна после полного сброса давления в полосе печати (обратное упругое последействие). Для раскадровки видеофайла, записанного с помощью микроскопа с частотой 30 кадров в секунду, применен видеоредактор VirtualDubMod 1.5.10.2 [7]. Временной интервал между соседними кадрами видеоредактора составлял 0,246 с.
В процессе печати ОРТП испытывает циклические деформации. После выхода полотна из зоны сжатия происходит восстановление его размеров в результате сброса давления на полотно. Очевидно, что практи-
103
ческий интерес представляет получение количественных показателей, характеризующих скорость и степень восстановления размеров полотна после его выхода из зоны печатного контакта, по которым можно судить о его качестве.
при обратном упругом последействии
Деформации на рис. 2 состоят из высокоэластической и остаточной деформаций. Упругие деформации исчезают в полотне за время, не превышающее нескольких микросекунд. Высокоэластическую деформацию во время релаксационного процесса представим как разность между текущей st и остаточной деформацией sœ и обозначим Ast: Aet = et - eо .
Изменение какого-либо параметра в ходе релаксационного процесса часто описывают экспоненциальными зависимостями [8]:
Det =Aeo ■ t %, (1)
где Де0 - это Ast при t = 0; т - время релаксации.
Однако в полулогарифмических координатах зависимость Ast от времени нелинейная (рис. 3, позиция 1), что затрудняет применение экспонент для получения практически значимых результатов, поскольку возникает необходимость трудоемкого нахождения спектра времен релаксации.
Далее все количественные значения показателей принадлежат образцу ОРТП Atlas Web. За равновесную (остаточную) деформацию sœ принята, согласно [3], деформация образца к 15 мин обратного упругого последействия sœ = 1,2 %. Тогда As0 = 6,4 %.
В общем случае релаксационные процессы можно описать аналитическими выражениями неэкспоненциального типа [9]. Кинетическая кривая на рис. 2 аналогична нижней ветви гипербол, изображенных на рис. 4.
Согласно [10] гиперболы на рис. 4 можно описать формулой
y = 1/( a + bx ), (2)
где a и b - эмпирические постоянные.
Одна из асимптот гипербол совпадает с осью Ох, а другая параллельна оси Oy. Положив Y = 1/y , получим уравнение прямой
Y = a + bx. (3)
104
В нашем случае a = 1/Де0 и кинетика деформации образца ОРТП Atlas Web при обратном упругом последействии (рис. 2) в координатах 1/Aet от t представляет собой прямолинейную регрессионную зависимость с коэффициентом корреляции 0,998 (рис. 3, позиция 2):
1/Aet = 0,16 + 0,30 t. (4)
2,5
3 2,0
1,5
1,0
0,5
2
у /о
о/ /о
-
ы <
0 1 2 3 4 5 6 7 t , С
Рис. 3. Обратное упругое последействие ОРТП Atlas Web в различных координатах
Таким образом, релаксационное изменение высокоэластической деформации ОРТП в общем виде можно описать уравнением
Ast =Ае0 / (1 + As0 b t) . (5)
Рис. 4. Гиперболическая зависимость у от х
Первая производная уравнения (5) представляет собой скорость ре лаксационного процесса
йАег
Ae 2b
=--2- (6)
Ж (1+ А е0Ы )2
С помощью уравнения (6) возможна оценка скорости восстановления полотна после его выхода из зоны печатного контакта. В начальный момент времени (при X = 0) скорость релаксационного процесса максимальна:
V0 = Ae 2b. (7)
Постоянная b имеет следующий физический смысл - это начальная скорость релаксационного процесса после воздействия давления, вызывающего единичную высокоэластическую деформацию (Део = 1).
Для образца ОРТП Atlas Web начальная скорость обратного упругого последействия V0 = 12,6 % • с - 1 . Это значение соответствует начальному восстановлению толщины образца со скоростью 0,25 мм/с. При этом b = 0,3 % •с - 1.
Соотношения (6) и (7) дают возможность прогнозировать поведение ОРТП в динамических условиях эксплуатации полотна. Например, в листовой печатной машине среднего формата частота вращения офсетного цилиндра составляет 18000 об/час и один его оборот длится 0,2 с. К моменту завершения оборота офсетного цилиндра у ОРТП Atlas Web исчезнет не более 2,5 % высокоэластической деформации, составлявшей при давлении печати 6,4 %, а величина восстановления размеров полотна, имеющего начальную толщину 2,07 мм, не превысит 0,05 мм.
Методика анализа цифровых микроизображений торцевых срезов образцов ОРТП рекомендуется в качестве объективного метода исследования и оценки релаксационных свойств офсетных полотен. Применение метода позволит получать достоверные значения исходной толщины образцов, степени их деформации при давлении печати, а также остаточной деформации при полном отсутствии механического воздействия на полотно, что наиболее важно для достоверной сравнительной оценки качества ОРТП по доле остаточных деформаций в общей деформации сжатия.
Предлагается по скоростным показателям обратного упругого последействия ОРТП, полученным в статических условиях, прогнозировать скорость восстановления размеров полотна после его выхода из зоны печати и оценивать качество полотна.
В дальнейшем для изучения упругоэластичных свойств ОРТП рекомендуется применять быстродействующие компьютеры и высокоскоростные видеокамеры.
Список литературы
1. Последействие упругое. Физическая энциклопедия. Большая Российская энциклопедия. М., 1994. Т. 4. 704 с.
2. Белокрысенко В.Ф., Токарев В.Н., Белоусова И.П., Машинце-ва Н.В. Как повысить тиражестойкость офсетного декеля [Электронный ресурс]. Сайт журнала «КомпьюАрт». 2007. Вып. 4. Режим доступа: https://compuart.ru/article/17532 (дата обращения: 07.06.2019).
3. Методические рекомендации. Пластины офсетные резинотканевые. Общие технические условия. ОАО «ВНИИ полиграфии» (АО «ИНПОЛ»), 2004: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://doc.knigi-x.ru/22tehnicheskie/ 319458-1 -utverzhdayu -zamestitel -ministra- mptr- rossii-vvgrigorev- 16- fevralya- 2004- metodicheskie- rekomendacii- plastini-ofset.php (дата обращения: 07.06.2019).
4. Байдаков Д.И. Анализ результатов оценки традиционным методом упругоэластичных свойств офсетных резинотканевых полотен. Scientific-practical conference // Innovations in publishing, printing and multimedia technologies. Kaunas, 2016. С. 11 - 17.
5. Байдаков Д.И., Штоляков В.И., Иванова Д. А. Метод исследования релаксационных свойств офсетного резинотканевого полотна. Scientific-practical conference // Innovations in publishing, printing and multimedia technologies. Kaunas, 2018. С. 12 - 16.
6. Байдаков Д.И. Деформация слоев офсетного резинотканевого полотна при сжатии. Полиграфия. М.: Изд-во «Типограф». 2014. № 7. С. 38 - 40.
7. VirtualDubMod 1.5.10.2 [Электронный ресурс]. URL: https://free-software.com.ua/video-editor/virtualdubmod (дата обращения: 07.06.2019).
8. Релаксация. Физическая энциклопедия // Большая Российская энциклопедия. М., 1994. Т. 4. 704 c.
9. Релаксации время. Энциклопедия полимеров // Советская энциклопедия. М., 1977. Т. 3. 1152 с.
10. Графики формул и приемы их выравнивания // Справочник химика. Л.: Госхимиздат, 1963. Т. 1. 1071 с.
Байдаков Дмитрий Иванович, канд. техн. наук, доцент, dinibaid2012@yandex. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Комарова Людмила Юрьевна, канд. техн. наук, доцент, luknew@yandex. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет
QUALITY OF THE OFFSET RUBBER FABRICS ESTIMATED BY THE RELAXATION
PROCESS PARAMETERS
D.I. Baidakov, L.Yu. Komarova
There is a method for assessing the quality of offset rubber fabrics by the proportional value of the sample's residual deformation after pressure removal in the printing line. However, the residual deformation is determined while maintaining the pressure on the fabric, which leads to erroneous results. This article proposes to estimate the quality of the offset rubber fabric by the parameters of the reverse elastic aftereffect: by the residual deformation and the rate of recovery of the sample's size after a complete pressure removal in the printing line.
Key words: offset rubber fabric, quality, printing pressure, reverse elastic aftereffect, residual deformation, size recovery rate.
Baidakov Dmitri Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Komarova Lyudmila Yurievna, candidate of technical sciences, docent, luknew ayandex. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
